纳米黏合剂合成与运用研究

前言：本站为你精心整理了纳米黏合剂合成与运用研究范文，希望能为你的创作提供参考价值，我们的客服老师可以帮助你提供个性化的参考范文，欢迎咨询。

本文作者：李正雄作者单位：上海雅运纺织助剂有限公司

黏合剂的制备

在反应器中加入定量去离子水和复合乳化剂，搅拌使乳化剂溶解后加入定量单体EA、BA、St、MMA、AA和MX-001，常温乳化30min制得预乳液。取1/4～1/3上述预乳液。置于500mL四口圆底烧瓶中，搅拌升温至78～80℃，滴加部分引发剂APS水溶液，待预乳液变为淡蓝色后继续反应15min，然后滴加余下的预乳液和APS溶液，滴加时间1～1．5h，滴加完毕后，补加适量的引发剂APS/SHS，保温1h，降温至30～40℃，调节pH值7～8，过滤后即得黏合剂产品。

涂料印花

印花色浆处方/%黏合剂15～30涂料3～8增稠剂1～2水适量总计100工艺流程调浆→印花→烘干(80℃，2min)→焙烘(150℃，3min)

性能测试

1稳定性

(1)离心稳定性将1．2节制备的黏合剂在TDZ5-WS型医用离心机上以3000r/min的转速离心30min，观察是否有漂油、分层及沉淀现象。(2)耐剪切性能将黏合剂配制成30%的水溶液，在U450/80-220型高剪切机上以1000r/min的转速剪切30min，观察是否有漂油、分层及沉淀现象。

2黏度

用BrookfieldDV-Ⅱ+Pro黏度计测定乳液黏度，转子S61，转速6r/min，温度25℃。

3粒径

将黏合剂乳液配制成1%的水溶液，用马尔文ZetasizerNanoS90纳米粒度仪测定其平均粒径和多分散指数PDI。多分散指数越小，粒径分布越均匀。

4玻璃化转变温度

将黏合剂乳液用甲醇破乳，过滤、洗涤，于105℃的烘箱内干燥24h。用耐驰204F1差示扫描量热分析仪测定玻璃化转变温度。升温速率为10℃/min，流动N2为介质，测试温度范围为－80～40℃。

5色牢度

(1)耐摩擦色牢度按GB/T3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定干、湿摩擦牢度。(2)耐皂洗色牢度按GB/T3921—2008《纺织品色牢度试验定耐皂洗色牢度》测定皂洗牢度。试验温度为(60±2)℃。(3)耐水洗色牢度按AATCC135—2004《织物经家庭洗涤后的尺寸稳定性》标准，洗涤温度(41±3)℃，水洗5次后评定印花织物的颜色变化。

6布面甲醛含量

按GB/T2912．1—1998《纺织品甲醛的测定第1部分:游离水解的甲醛(水萃取法)》测定。

7硬挺度

参照ASTMD1388—2002《织物硬挺度的测定方法》在HHF-97型硬挺度测试仪上测定。在45°倾斜表面的光滑水平台上，使试样的短边与标准尺基线重合。以一定的速度向前推动滑板和试样，使试样伸出平台的前缘，并在其自重下弯曲，直到试样伸出端与斜面接触。读取试样另一端的移动距离作为试样的伸出长度，以此伸出长度表示硬挺度。

结果与讨论

1黏合剂制备

1)乳化剂的影响

乳液聚合大多采用阴离子和非离子表面活性剂组成复合乳化剂。本试验采用十二烷基硫酸钠和特殊非离子表面活性剂组成阴/非离子复合乳化剂，对其用量及配比进行试验，结果见表1和表2。由表1可知，乳化剂用量小，会出现破乳、沉淀等现象。乳化剂用量小，一方面不能使单体分散成细小液滴;另一方面，会出现部分乳胶粒表面不能被乳化剂分子完全覆盖的“秃顶”现象，这样就会导致乳液体系表面自由能提高，使得乳液稳定性下降，以致破乳。表2的试验结果表明，阴/非复配比在1∶2～1∶4时，即采用以非离子为主体，加入少量阴离子所组成的复合乳化剂，乳化效果较好。两者复配使用，阴离子乳化剂使乳胶粒间有很大的静电斥力，非离子乳化剂在乳胶粒表面形成厚的水化层，它们的协同作用使聚合物乳液的稳定性大大提高。

2)功能单体AA的影响

丙烯酸(AA)是一种亲水性单体，既能溶于水相又能溶于油相。在丙烯酸酯中常加入AA共聚以进行羧化改性。本试验考察了AA用量对乳液性能的影响，结果如表3所示。从表3可以看出，加入AA有利于提高乳液聚合的稳定性，不加则会出现破乳现象，而加入1%以上的AA，聚合就能顺利进行。这是因为聚合物中AA的羧基在解离时，聚合物粒子表面聚集了带负电荷的—COO－基，负电荷相互排斥，因此，乳胶粒子之间不易聚集，从而提高了乳液的稳定性。然而，随着AA用量的增加，印花织物的耐湿摩擦牢度稍有下降。由于AA含有亲水性羧基，提高其用量会使乳胶膜的亲水性增加。此外，乳液聚合后用氨水调节pH值到中性至弱碱性，生成部分氨盐，—COONH4是水溶性基团，耐水性差，所以AA用量的增加，必然导致耐湿摩擦牢度有所下降。随着AA用量的增加，乳液的黏度稍有增大，这是丙烯酸类聚合物在碱性条件下自增稠的结果。综合考虑，AA用量为单体质量的2．0%～3．0%为宜。

3)交联单体MX-001的影响

为了提高印花织物的耐湿摩擦牢度和水洗牢度，常在乳液聚合时加入交联单体。交联单体MAX-001对牢度的影响如表4所示。分析表4试验结果，增加MX-001用量，印花织物的耐湿摩擦牢度和水洗牢度随之提高。MX-001是一种多官能团单体，其用量提高，可使共聚物分子链的网状结构变得致密，黏合剂对织物的黏结力增强。然而，交联单体MX-001用量也不能过高，一方面，用量过高可能导致交联密度过大致使黏合剂分子在织物表面成膜的弹性降低而影响手感;另一方面，MX-001的玻璃化温度(Tg)为－18℃，用量过高相当于增加了软单体的比例，从而使耐干摩擦牢度稍有降低。综合考虑，MX-001用量为2%～4%时可满足一般印花织物的牢度要求。

2乳胶粒径及分布

乳胶粒径大小及分布是评价聚合乳液性能的一个重要参数。它直接影响聚合物的性能，同时也反映了乳液聚合反应的历程。本试验中，乳液聚合的乳胶粒子分布曲线如图1所示。从图1可知，乳胶粒子的平均粒径为116．6nm，分布较窄。多分散指数PDI为0．023，说明合成乳胶的粒径分布非常均匀。根据HarkinsWD提出的乳液聚合体系的物理模型［3］，乳液聚合最终的乳胶粒径分布取决于阶段Ⅱ(即乳胶粒长大阶段)中不同尺寸乳胶粒的相对增长速率。在该阶段，自由基主要向乳胶粒中扩散，在乳胶粒中引发聚合，使得乳胶粒不断长大。图1显示，乳胶粒的粒径分布均匀，表明在乳胶粒长大阶段，发生在不同尺寸的乳胶粒里的聚合反应速率相差不大，说明乳液聚合过程比较平稳。

3聚合物的差示扫描量热分析

涂料印花黏合剂属成膜性高分子聚合物，一般针对不同用途设计成若干种单体的共聚物乳液。玻璃化温度(Tg)是表征聚合物的必要参数之一，可通过差示扫描量热分析(DSC)测定。本试验聚合乳液的DSC曲线如图2所示。从DSC曲线可以看出，聚合物只有一个明显的玻璃化转变温度(Tg)－23．9℃，说明本试验条件下制备的乳液为均相粒子，单体发生的是共聚反应，不存在单体自聚现象。乳液共聚物的Tg可用Fox方程近似估算。根据设计，由Fox方程计算得到聚合物的理论Tg为－23．4℃。通过比较可以看出，实测的Tg与理论值非常接近，符合预期设计。

4应用性能

1)黏合剂及涂料用量对印花织物性能的影响

黏合剂和涂料用量对印花织物性能的影响见表5。表5表明，制备的无醛黏合剂用量从15%至30%，涂料用量从3%到8%，即从浅色到特深色印花，印花织物的耐干、湿摩擦牢度均超过3～4级。与空白棉布(硬挺度2．9cm)相比，浅色到特深色印花织物的硬挺度在3．3cm左右，提高幅度不大，说明印花织物保持了棉织物原有的柔软手感，平均粒径增大1倍，最低成膜温度提高2．8℃。粒径越大，其皮膜的致密性与光洁性越差［4］。本试验制备的乳胶具有较小的平均粒径(图1)和较低的Tg(图2)，因此用于从浅色到特深色印花时，可赋予印花织物良好的牢度和柔软的手感。

2)织物规格对印花织物性能的影响

织物规格不同，表面粗糙度各异，必然对印花织物的耐摩擦牢度造成不同影响。不同规格的棉织物经特深色印花后，其牢度性能如表6所示。从表6不难看出，虽然织物规格不同，但经深色印花后的干摩擦牢度均超过3级，湿摩擦牢度均超过2级，皂洗牢度也在4级以上，均符合国家标准。这说明制备的黏合剂应用于深色印花时，对织物的选择范围单面棉汗布的耐摩擦牢度比全棉府绸的低1级左右，这可能是单面棉汗布表面比较粗糙，摩擦因数高于全棉府绸的缘故［5］。

结论

(1)以MX-001为交联单体替代常规的N-羟甲基丙烯酰胺，制备稳定性好的无醛印花黏合剂。该黏合剂平均粒径116nm，多分散指数PDI为0．023，粒径分布均匀，玻璃化温度为－23．9℃。(2)制备的黏合剂能满足从浅色到特深色的印花要求，印花织物的耐干、湿摩牢度及皂洗牢度高，均达到国家标准要求;其手感柔软，布面甲醛含量小于20mg/kg，属环保型产品。