PA类自交联型粘合剂的合成与应用

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第 6 期 PA 类自交联型粘合剂的合成与应用
表 5 N2羟甲基丙烯酰胺用量对织物性能的影响
本文采用乳液聚合的方法合成的自交联型丙烯酸酯类涂料印花粘合剂 ,具有乳液透明 、稳定 、储存时 间长以及良好的成膜性能 ,涂层耐光 、耐热 、耐老化 ,成本低廉 ,可被广泛应用.
1 实 验
1. 1 织物规格 119cm36/ 36 , 307/ 512 纯棉平布 ; 146cm 12/ 12 , 567/ 315 涤棉织物.
聚合物乳液型粘合剂已经得到了广泛的推广应用 ,自 20 世纪 50 年代以来 ,已有三代产品相继问世. 第一代粘合剂是非交联型粘合剂 ,其印花织物手感偏硬 、水洗牢度及干 、湿摩擦牢度较差 ;第二代为交联型 粘合剂 ,即在乳液聚合物分子链上引入羟基 、羧基 、氨基 、酰胺基等活性基团 ,在焙烘过程中可与纤维上的 羟基及外加交联剂发生交联反应 ,显著提高了其耐洗牢度和干 、湿摩擦牢度 ;第三代为自交联型粘合剂 ,这 类粘合剂在焙烘后 ,能发生自交联形成三维网状结构 ,用量少于交联型粘合剂 ,可达到比较好的手感[2] .
D6022 F 型电动搅拌器 (杭州仪表电机厂) , H HS22S 电热恒温水浴锅 (上海光地仪器设备有限公司) , D H G29076A 型电热控温鼓风干燥箱 (上海精密实验设备有限公司) , Y571B 型摩擦牢度仪 (温州纺织仪器 厂) ,SW212A 型耐皂洗机 (常州纺织仪器厂) ,B P221S 电子天平 (德国塞多利斯公司) , TCL216B 台式离心 机 (江苏盐城市大冈离心机泵厂) .
收稿日期 :2006207210 通讯作者 :赵振河 (19542) ,男 ,陕西省西安市人 ,西安工程大学教授 ,主要从事印染及印染助剂的研究与开发. E2mail :
zhaozhenhe2003 @yahoo . com. cn
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体丙烯酸可大大提高粘合剂的成膜性能 ,因为丙烯酸分子中羧基 ( —COO —) 的存在 ,有利于乳液聚合的 稳定性[4] ,用量增加会使色泽度提高 ,但用量过高时 ,会使成膜速率降低. 由于丙烯酸单体用量对各牢度影 响不是很大 ,本文选择丙烯酸的用量为 0. 5 %～0. 75 %.
表 4 丙烯酸对织物的影响
由表 2 可知 ,随乳化剂浓度的增大 ,乳液稳定性越好 ,但是乳化剂浓度过高 ,形成的膜不易干 ,而且会 引起膜表面的涩滞感 ,降低与其他物质的粘合力 ,从而影响织物的印花效果 ;随着乳化剂用量的增加 ,丙烯 酸酯类单体转化率增加. 最终乳化剂用量为 2 %～3 %. 2. 2 引发剂用量对乳液性能质量的影响
西安工程科技学院学报
Jo urnal of Xi’an U niver sit y of Engineering Science and Technology
第 20 卷第 6 期 (总 82 期)
2006 年 12 月
Vol. 20 ,No . 6 (Sum No . 82)
Baidu Nhomakorabea
文章编号 :16712850X(2006) 0620702204
烘干 (100 ℃×3min ) →焙烘 (140～150 ℃×3min) →后处理工艺流程.
1. 6 性能测试
1. 6. 1 乳液外观 目测法观测乳液的色光 ,有无结块及凝胶量.
1. 6. 2 固体质量分数 称取乳液样品 2～3g ,置于干燥的烧杯中 ,在恒温烘箱中 (120 ℃) 烘干至恒重 ,称
涂料印花具有操作简便 、工艺流程短 、色谱齐全 、色泽鲜艳 、节省能源 、适应性广等优点 ,已在印染行业 广泛应用. 涂料印花色浆由涂料 、粘合剂 、增稠剂与少量辅料组成. 涂料是借粘合剂机械地固着在纤维表 面 ,粘合剂决定了印花织物的摩擦牢度和皂洗牢度 ,故粘合剂的性能在印花中起着重要作用[1] .
乳化剂质量分数 (对丙烯酸酯单体质量) . % 凝液现象
1. 5
有少量结块
2. 0
无结块
2. 5
无结块
3. 0
无结块
5. 0
无结块
乳液外观
乳白 乳白有蓝光 乳白有蓝光 乳白有蓝光
无蓝光
稳定性
差 好 好 好 好
单体转化率/ % 73. 0 73. 5 74. 2 74. 9 75. 6
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表 1 乳化剂配比对乳液理化性能的影响
乳化剂质量比 (阴/ 非)
2/ 1 1/ 1 1/ 2
外观
乳白泛蓝光强 乳白泛蓝光 半透明乳液
凝聚物
少量 无 无
乳液稳定性
差 好 好
乳化剂质量比 (阴/ 非)
1/ 3 1/ 4
外观
半透明乳液 半透明乳液
凝聚物 乳液稳定性
无
差
稍多
差
表 2 乳化剂用量对乳液性能的影响
PA 类自交联型粘合剂的合成与应用
杨 群1 , 赵振河1 , 屈一斌2
(1. 西安工程大学 纺织与材料学院 ,陕西 西安 710048 ;2. 西安工程大学 研究生部 ,陕西 西安 710048)
摘要 :合成了自交联型涂料印花粘合剂. 讨论了各种因素对该印花粘合剂的性能和印花织物效果 的影响. 结果表明 ,该自交联型涂料印花粘合剂稳定性好 ,印制的织物牢度好 、手感佳. 关键词 :自交联 ;涂料 ;粘合剂 ;乳液聚和 中图分类号 : TS 194. 2 + 2 文献标识码 :A
的四口瓶中 ,加入一定量的引发剂 ,水浴加热至一定温度开始反应 ;当反应体系温度急剧上升时 ,控制反应
温度 ;待反应体系稳定后用滴液漏斗滴加剩余的预乳化液 ,控制滴加速度 ,滴加完后升温至 85 ℃,保温 1h ,
降至室温 ,用氨水调节 p H 值至中性.
1. 5 印花工艺
按粘合剂 25g 、增稠剂 3g 、涂料翠蓝 F G1～6g 、水 Xg 的配比组成印花涂料 100g ,在织物上经印花 →
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西 安 工 程 科 技 学 院 学 报 第 20 卷
由表 1 可知 ,阴离子所占比重大 ,乳液稳定性差 ,因为阴离子型乳化剂是一种电解质 ,如果过量 ,会产 生“盐析”,致使乳液稳定性下降 ;非离子型乳化剂占比重过高 ,也使得乳液稳定性下降 ,因为非离子型乳化 剂的过量加入 ,提高了乳液的粘度 ,体系流动困难 ,散热不均 ,降低整个反应体系乳液的稳定性. 因此 ,乳化 剂阴/ 非的复配比例为 1/ 1～1/ 2.
重. 按 (1) 式计算固体质量分数
固体质量分数 ( %) = [ ( M烘干后 - M空烧杯 ) / ( M烘干前 - M空烧杯 ) ] ×100 ( %) .
(1)
1. 6. 3 单体转化率 由形成乳液时所加试剂的固体百分含量和合成粘合剂时所用的单体的固体百分含
量 ,按 (2) 式计算出单体的转化率
用量 (对预乳 化液质量)
/%
摩擦牢度/ 级
干
湿
棉
涤
棉
涤
皂洗牢度/ 级
沾 色
褪 色
棉
涤
棉
涤
得色量
0
3～4
3
3
3
3～4 2～3
3～4
3
一般
0. 25
3
3～4
2～3
3
3～4 3～4
3～4 3～4
一般
0. 5
3～4 3～4
3
3～4
4
3～4
4
3～4
高
0. 75
3～4 3～4
3
3
4
3～4
3～4
3
高
1
3～4 3～4
引发剂的用量是影响体系中自由基团数目的直接因素 ,会影响聚合反应时间和单体转化率. 改变引发 剂的用量进行乳液聚合 ,实验结果见表 3. 由表 3 可知 ,随着引发剂用量的增加 ,丙烯酸酯类单体转化率增 加 ,合成乳液的气味变轻 ;当引发剂质量分数超过 1. 2 %后 ,转化率反而降低 ,因为当引发剂用量大时 ,体 系中形成的自由基增多 ,聚合反应速率增大 ,反应达到恒速阶段的时间提前 ;但若引发剂用量过大 ,则反应 过于剧烈而难以控制 ,体系中容易形成凝聚物 ,使单体的转化率降低. 本文选择引发剂的用量占丙烯酸酯 单体质量的 1. 2 %左右.
用量 (对 预乳化液 质量) / %
摩擦牢度/ 级
干
湿
棉
涤
棉
涤
皂洗牢度/ 级
沾 色
褪 色
棉
涤
棉
涤
0
2～3
3
0. 2
3
3
0. 4
3
3
0. 6
3
3
0. 8
3
3
2～3 2～3
3 3 3
2～3 2～3 2～3 2～3 2～3
3～4 3～4
4 3～4
3
2～3 3～4 3～4
3 3
3～4 3～4
4 3～4
3
3
3
3～4 3～4
3
3～4
高
2. 4 N2羟甲基丙烯酰胺用量对织物性能的影响 在乳液聚合时加入功能性单体 N2羟甲基丙烯酰胺 ,可以使乳液聚合物能够与羟基 、羧基 、氨基等基团
发生交联反应 ,从而提高了粘合剂的内聚强度 、粘接强度和持粘力 ,也提高了聚合物与织物之间的亲合力 , 从而提高了涂料的附着力或粘合剂的粘结力. 从表 5 可知 ,随 N2羟甲基丙烯酰胺用量的增加织物各项牢 度均有提高 ,提高到一定程度后 ,N2羟甲基丙烯酰胺用量再增加 ,牢度无较大的变化 ;随着 N2羟甲基丙烯 酰胺用量的增加 ,织物的手感变的柔软 ,得色量增加. 因此 ,确定 N2羟甲基丙烯酰胺的用量为 0. 4 %.
表 3 引发剂用量对乳液性能的影响
引发剂用量 (对丙烯酸酯单体质量) / %
0. 8
1. 0
1. 2
1. 5
凝胶现象
无
无
无
少量
气味
较重
较轻
轻
轻
单体转化率/ %
70. 1
72. 3
74. 2
73. 6
2. 3 丙烯酸用量对织物性能的影响 改变丙烯酸单体的用量进行乳液聚合 ,实验结果如表 4 所示. 由表 4 知 ,合成粘合剂时引入亲水性单
1. 2 化学药品 过硫酸钾 ,氨水 (25 %～30 %) ,丙烯酸甲酯 ,丙烯酸丁酯 ,丙烯酸乙酯 (西安化学试剂厂) ,丙烯酸异辛
酯 ,丙烯酸 ,N2羟甲基丙烯酰胺 (工业级 ,北京市旭东化工厂) ,十二烷基苯磺酸钠 ,非离子乳化剂 ,增稠剂 (西安科信染化有限公司) ,涂料蓝 (工业级 ,陕西华昌) . 1. 3 仪器设备
3 3～4 3～4
转化率 ( %) = [ ( M - M1 ) / M2 ] ×100 ( %) ,
(2)
其中 M 为乳液的固体百分含量 , M1 为形成粘合剂时所加乳化剂的固体百分含量 , M2 为合成粘合剂时
所用的单体的固体百分含量.
1. 6. 4 应 用 性 能 整 理 后 的 织 物 的 干 、湿 摩 擦 牢 度 按 GB/ T3920 - 1997 测 试 ; 皂 洗 牢 度 按
第 6 期 PA 类自交联型粘合剂的合成与应用
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1. 4 聚合方法
将蒸馏水 、乳化剂 、丙烯酸丁酯 、丙烯酸乙酯 、丙烯酸甲酯 、丙烯酸异辛酯 、丙烯酸及 N2羟甲基丙烯酰
胺按一定比例充分搅拌制得预乳化液. 将约 1/ 3 的预乳化液倒入带有搅拌器 、冷凝管 、滴液漏斗和温度计
GB/ T3921. 1 - 1997测试 ;手感以 5～10 人一组进行闭目触摸比较.
2 结果与讨论
2. 1 乳化剂配比和用量对乳液性能的影响 在乳液聚合中 ,乳化剂的作用是使油相和水相乳化 ,形成有增溶作用的乳液粒子 ,并稳定聚合反应过
程中所形成的胶粒 ,乳化剂的用量和种类将直接影响到乳胶粒的大小和体系的稳定性. 阴离子型乳化剂由 于带电荷附着在乳胶粒表面 ,相互之间产生静电斥力 ,使乳液稳定 ,但由于乳胶带电荷 ,很容易被外界所破 坏 ,使乳液失去稳定性 ;非离子型乳化剂对电解质等的化学稳定性好 ,但乳化力度不如阴离子乳化剂 ;采用 阴离子型和非离子型复配型乳化体系可以利用两类乳化剂交叉的吸附在乳胶粒子之间 ,使乳液稳定性增 强 ,粘合力加强[3] . 改变阴离子型和非离子型乳化剂的质量比和复配乳化剂用量进行试验 ,结果如表 1 、表 2 所示.