在美國,從1926年起,Behr—Manning公司在制造砂紙時,為了使磨粒的尖端向上以提高磨擦的研磨效果的試驗中發(fā)現(xiàn)了電沉積、栽植的作用,進而一步一步地發(fā)展演變而成為今天的靜電植絨。 1929年,由法國人雷綱·拉歐蘇瓦在英國提出了制造天鵝絨類制品的專利,這可能是有關(guān)植絨最早的文獻了。在上個世紀30年代,德國出現(xiàn)了靜電植絨技術(shù),到了60年代取得了突破性的進展。當(dāng)前在德國、意大利、日本、美國等都處于領(lǐng)先地位。
靜電植絨以其特有的性能和風(fēng)格,已廣泛應(yīng)用于家紡服裝、汽車內(nèi)飾、絕緣材料、橡膠及塑膠制品等方面。隨著其性能的不斷提升,靜電植絨制品的應(yīng)用將更加廣泛。目前植絨粘合劑主要有溶劑型和水乳型兩大類,而近年來,市場對環(huán)保的要求日趨嚴格,溶劑型膠黏劑的使用和發(fā)展明顯受到限制。因此,作為安全型的水乳型膠黏劑成為植絨粘合劑發(fā)展的主體方向。
丙烯酸酯聚合物為主體的乳膠液體系適用范圍廣、原料易得、使用方便、價格低廉且無污染,成為目前較受歡迎的一類植絨專用膠。水乳型丙烯酸酯類粘合劑是生產(chǎn)安全、環(huán)境污染小且成本較低,同時具有優(yōu)良的耐候性、耐老化性的靜電植絨劑。
1 實驗部分
1.1 實驗原料及儀器
主要原料:N一羥甲基丙烯酰胺,CP;過硫酸銨, AR;十二烷基硫酸鈉、丙烯酸甲酯、丙烯腈、苯乙烯,AR;丙烯酸乙酯,丙烯酸丁酯,AR;丙烯酸, AR。
儀器:電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,耐摩擦洗刷牢度儀,電子天平,電子恒溫不銹鋼水浴鍋,強力攪拌儀。
1.2 合成方法
在三口燒瓶中加入一定量的乳化劑OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚),K一12(十二烷基硫酸鈉),蒸餾水,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸和N一羥甲基丙烯酰胺等單體,在一定溫度下進行乳化,調(diào)節(jié)pH值,得到自制預(yù)乳液,待用。
將待用的乳液分為兩部分,一部分混合定量蒸餾水加入三口燒瓶中打底,另一部分置于分液漏斗中與一定比例的引發(fā)劑進行雙滴加。升至一定溫度開始聚合反應(yīng),保持一定時問直到反應(yīng)結(jié)束。
2 分析與測試
2.1耐沾污性
滌/棉織物浸軋00g/L粘合劑(一浸一軋),1 00 ℃烘干,150℃焙烘3min;與未浸軋粘合劑的滌/棉織物同時浸入o.02g/L的分散染料染浴中,于80%處理5rain;水洗,IO0℃烘干;測k/s值,并計算表觀沾色比值。表觀沾色比值越小,粘合劑的耐沾污性越好。
表觀沾色比值=(K/S)A/(K/S)B
其中:(K/S)A--浸軋粘合劑織物的K/S值;
。↘/s)B--未浸軋粘合劑織物的K/S值;
2.2 高溫泛黃性
在凈洗后的純棉漂布上印制500g/L粘合劑。100℃烘干,180℃焙烘2min,冷卻后測試其泛黃指數(shù)(Y1 )。
Y1=l00 (1.30X-1.15Z)/Y
式中x,Y,z為樣品在D /10。光源條件下的三刺激值。Y1值越大,說明樣品越黃。
2.3 干/濕摩擦牢度測試
在電動摩擦牢度儀上測試,參照GB3920—1997 紡織品耐摩擦色牢度測試方法,測干/濕摩擦牢度,并按GB25 1—1995《染色牢度沾色樣卡》進行灰卡評級。
3 結(jié)果與討論
3.1 引發(fā)劑分配比例的影響
引發(fā)劑是乳液聚合反應(yīng)中的重要配方之一,其種類、用量和加入方式會直接影響聚合反應(yīng)的速率以及產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。本實驗對比不同引發(fā)劑分配比例下產(chǎn)品的性能,確定最佳的配比方式。
由表1可知,引發(fā)劑分配比例采用1:3:1分三次加入進行聚合時,產(chǎn)品的干摩擦牢度、濕摩擦牢度指標最好,抗高溫泛黃;生和耐沾污性較好。
采用1:3:1的分配比例分步加入引發(fā)劑可降低溶液中引發(fā)劑的瞬間濃度,使單體不過早交聯(lián),反應(yīng)平穩(wěn),降低未反應(yīng)單體量,提高單體的轉(zhuǎn)化率。在引發(fā)階段第一步中,如果加入過多的引發(fā)劑,雖使溶液中引發(fā)劑濃度提高,縮短引發(fā)時間,但使得前期的聚合反應(yīng)劇烈,不利于單體聚合形成大分子。同時,由于引發(fā)劑本身是電解質(zhì),如果濃度過高,其引起的電解質(zhì)鹽效應(yīng)會引起粒子聚結(jié),降低乳液的穩(wěn)定性。在第二步中,如果雙滴加所用引發(fā)劑較少,雖然反應(yīng)溫和,但是所需聚合時問較長,在確定時間內(nèi)未反應(yīng)的單體含量偏高;若雙滴加所用引發(fā)劑較多,會使反應(yīng)速度過快,產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱,使得反應(yīng)不易控制,造成粒子聚結(jié),降低產(chǎn)率。在第三步中進行引發(fā)劑追加,有利于未反應(yīng)單體進一步反應(yīng)。
3.2 雙滴加溫度的確定
由表2可知,在85℃下進行雙滴加所得產(chǎn)品的抗高溫泛黃性最好,干摩擦牢度、濕摩擦牢度較好。由于引發(fā)劑APS為熱分解性的引發(fā)劑,溫度因素對其分解速率常數(shù)的影響較大。當(dāng)溫度較低時,引發(fā)劑分解速率較小,使得聚合速率相對較慢,單體反應(yīng)不完全;當(dāng)溫度過高時,引發(fā)劑分解速率過大,使得聚合速率過快,粒子聚結(jié),不易形成大分子,導(dǎo)致產(chǎn)率下降,影響產(chǎn)品性能。
3.3 雙滴加時間的確定
由表3可知,雙滴加時間為100min所得產(chǎn)品的抗高溫泛黃性和耐沾污性最好,干摩擦牢度、濕摩擦牢度較好。
由于單體聚合過程是放熱反應(yīng),如果雙滴加時間過短,會使引發(fā)劑瞬間濃度過高,導(dǎo)致反應(yīng)過快、聚合熱難以控制、產(chǎn)生粒子聚結(jié),使產(chǎn)品的產(chǎn)率降低;如果雙滴加時間過長,會使引發(fā)劑瞬間濃度過低,雖然反應(yīng)溫和、能有效的控制聚合熱且反應(yīng)完全,但反應(yīng)過慢,降低產(chǎn)率,不適合生產(chǎn)。
3.4 追加后保溫溫度的確定
由表3可知,雙滴加時間為100min所得產(chǎn)品的抗高溫泛黃性和耐沾污性最好,干摩擦牢度、濕摩擦牢度較好。
由于單體聚合過程是放熱反應(yīng),如果雙滴加時間過短,會使引發(fā)劑瞬間濃度過高,導(dǎo)致反應(yīng)過快、聚合熱難以控制、產(chǎn)生粒子聚結(jié),使產(chǎn)品的產(chǎn)率降低;如果雙滴加時間過長,會使引發(fā)劑瞬間濃度過低,雖然反應(yīng)溫和、能有效的控制聚合熱且反應(yīng)完全,但反應(yīng)過慢,降低產(chǎn)率,不適合生產(chǎn)。
3.4 追加后保溫溫度的確定
由表5可知,追加后保溫時問為60min所得產(chǎn)品的干摩擦牢度和濕摩擦牢度雖然最好,但是其抗高溫泛黃性和耐沾污l生最差,故不采用該方法。追加夠保溫時間為80min所得產(chǎn)品的干摩擦牢度和濕摩擦牢度雖稍次于保溫60min所得產(chǎn)品,但是其抗高溫泛黃性和耐沾污性明顯優(yōu)于保溫60min所得產(chǎn)品,其綜合性能最好。
如果追加保溫時間過短,未反應(yīng)的單體含量較多,導(dǎo)致靜電植絨粘合劑的粘結(jié)性和成膜性較差;如果追加保溫時間過長,不但延長加工時間,而且使乳液中的乳膠粒聚結(jié),降低乳液的穩(wěn)定性。
4 結(jié)論
通過對引發(fā)劑配比、雙滴加溫度及時間、追加后保溫溫度及時間4個因素對合成產(chǎn)物性能的影響,得出最佳合成工藝為:引發(fā)劑按1:3:1的分配比例加入聚合體系,恒溫80—85%下100min完成雙滴加,追加引發(fā)劑后升溫3-5℃保溫80min,反應(yīng)結(jié)束。
來源: 孟嘯,孟穎,權(quán)衡(來源互聯(lián)網(wǎng))
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