【集萃網(wǎng)觀察】前言
涂料印花與傳統(tǒng)染料印花相比，具有鮮明的特點，它印花工藝簡單，色漿調(diào)制方便，色譜齊全，工藝流程短，適合各種紡織織物和混紡織物的印花，但是目前粘合劑品種中的環(huán)保問題是比較矛盾的問題。眾多的粘合劑產(chǎn)品為了獲得較好的手感和牢度，普遍使用的方法就是在粘合劑的合成過程中引人交聯(lián)單體N-羥甲基丙烯酰胺參與共聚反應(yīng)，但是這樣的粘合劑需要高溫烘焙，且釋放出對環(huán)境和人體有害的甲醛。因此，國內(nèi)有關(guān)科研人員對此作了許多研究工作，分別選用不同的自交聯(lián)單體來代替N-羥甲基丙烯酰胺制成環(huán)保型無甲醛印花粘合劑。高凱[ 1 ]等選用雙丙酮丙烯酰胺無醛交聯(lián)單體配合己二酸二酰肼使用；陳寶國[ 2 ]選用無醛活性單體G和甲基丙烯酸作混合交聯(lián)單體；沈翠慧[3]等采用807-3代替N-羥甲基丙烯酰胺制備了環(huán)保低溫涂料印花粘合劑。陳水林[4-7]等自制交聯(lián)單體A和功能性單體B。
本文選用了多種交聯(lián)單體制備涂料印花粘合劑，同時采用了氧化還原反應(yīng)進行試驗，以丙烯酸酯為基本原料，通過預乳化半連續(xù)乳液聚合的方法合成了環(huán)保型粘合劑，并將其運用到涂料印花中，對實驗結(jié)果進行比較，確定各個單體對粘合劑性能的影響。
1. 實驗原料
丙烯酸丁酯(BA)，工業(yè)級，上海華誼集團有限公司；甲基丙烯酸甲酯(MMA)，化學純，中國醫(yī)藥集團上�；瘜W試劑公司；丙烯腈(AN)、丙烯酸(AA)，化學純，上海凌峰化學試劑有限公司；807-3B，上海潔潤絲新材料股份有限公司(自制)；雙丙酮丙烯酰胺(DAAM),化學純，山東淄博德豐化工有限公司；衣康酸單丁酯(MBI)，化學純，廣州雙鍵公司；二乙二醇二甲基丙烯酸酯(DEGDMA)，化學純，和氏璧化工；甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)，上海歐樂化工有限公司；丙烯酰胺(AM)，分析純，三井化學株式會社；過硫酸銨(APS)、碳酸氫鈉(NaHCO3)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、平平加O-25，工業(yè)級，上海聯(lián)試化工試劑有限公司；去離子水，上海潔潤絲新材料股份有限公司(自制)；妃紅8113，工業(yè)級，上海油墨泗聯(lián)化工有限公司；PTF增稠劑，工業(yè)級，上海聯(lián)碳化學有限公司；標樣粘合劑(HFF)，上海潔潤絲新材料股份有限公司。
2. 實驗流程
2.1 環(huán)保型低溫涂料印花粘合劑的制備
反應(yīng)在置于恒溫水浴缸內(nèi)的四口玻璃燒瓶中進行，溫度控制在(60+2)℃，四口燒瓶上裝有攪拌裝置、恒壓滴液漏斗、冷凝管及溫度計。實驗分兩步進行，分別是主體部分和包覆層部分，外層包覆一層玻璃化溫度較高的聚甲基丙烯酸甲酯是為了改善印花后織物的粘性。
2.1.1 主體部分乳液的制備
稱取一定量的乳化劑SDS加入到四口燒瓶中，并用適量的去離子水溶解；加入規(guī)定量的平平加O-25；按配方稱取主體部分單體并混合均勻，加入1/4量至四口燒瓶中，于35℃時攪拌預乳化30min，然后升溫至60℃。稱取規(guī)定量的引發(fā)劑APS及PH緩沖劑 NaHCO3和NaHSO3，用適量的去離子水配成溶液，加入四口燒瓶中。等燒瓶中出現(xiàn)藍光后，用恒壓滴液漏斗開始滴加剩余的混合單體。 控制滴加速率，使全部物料在3h左右滴加完畢，即得主體部分乳液。
2.1.2 包覆層部分的制備
在上述乳液中，在不補加乳化劑的情況下，滴加MMA單體，控制滴加速率，使全部物料在30min內(nèi)滴完，60℃保溫1h后降溫，升溫至70℃并保持1h，用120目的網(wǎng)布過濾出料。
2.2 印花樣品的制備
2.2.1 織物
100％純棉平紋織物(半制品) 。
2.2.2 印花配方
0.3–0.5g妃紅8113，2-3g粘合劑，適量的氨水(調(diào)節(jié)pH值至7)，PTF增稠劑為X(g)，水為Y(g)，總計10g。
2.2.3 印花過程及條件
印花→烘干(80℃*3 0min)→焙烘(120℃*3min)→半成品
2.3 測試儀器
CMT2203微機控制電子拉力試驗機，深圳市新三思材料檢測有限公司；WSB-2數(shù)顯白度儀，上海昕瑞儀器儀表有限公司；YG(B)982X型標準光源箱，溫州市大榮紡織標準儀器廠。
2.4 性能測試
2.4.1 基本性能測試
A、 外觀：目測法。
B、 pH值：精密pH試紙法。
C、 固含量的測定：重量法。
D、 游離甲醛的測定：按照GB/T2912.1-1998標準進行測定。
2.4.2 成膜性能測試
A、室溫成膜性：將少量乳液倒在聚四氟乙烯板上,室溫下自然干燥成膜，觀察其室溫成膜性。
B、膠膜吸水率的測定：稱取少量乳液，在遠紅外線快速干燥器內(nèi)快速烘干，取出、冷卻并稱重(m1)；然后將膠膜置于去離子水中24h后取出，用濾紙擦凈表面水跡，稱重(m2)；計算膠膜的吸水率。
2.4.3 粘合劑應(yīng)用性能測試
A、摩擦牢度測試：按照GB/T3920-1997標準進行測定。按照GB251-1984標準， 在標準光源箱的D光源下，使用評定沾色用的灰色樣卡對沾色織物進行評定。
B、織物手感的測定：常溫對比自制粘合劑與標樣粘合劑HFF的柔軟性。5級表示非常柔軟，4級表示柔軟，3級表示較柔軟，2級表示較硬，l級表示硬。
3. 實驗結(jié)果與討論
3.1 乳化劑用量的影響
乳化劑的選擇和用量對于乳液聚合反應(yīng)的影響很大，不僅影響聚合的穩(wěn)定性，還對膠乳的穩(wěn)定有影響，一般采用陰離子乳化劑和非離子乳化劑復配，得到穩(wěn)定的乳化劑。乳液聚合是非均相聚合體系，聚合發(fā)生在膠束內(nèi)部，所以乳化劑的用量對于聚合質(zhì)量和膠乳穩(wěn)定性有決定性影響。本文選用了SDS和平平加復配，比例是1：3。
表1 乳化劑用量對膠乳的影響
由表1可以看出，乳化劑用量比較少的時候，乳液較不穩(wěn)定，出現(xiàn)較多凝膠，且乳液無藍光，反應(yīng)完成后有較多的殘渣，是單體暴聚的產(chǎn)物。乳化劑用量提高后，聚合速度加快，乳液外觀也變得有藍光，而且膠乳也變得穩(wěn)定，這主要是因為乳化劑用量增加了，形成的膠束增多，反應(yīng)形成的乳膠粒子變小且均勻，故得到的乳液藍光充足。但是當乳化劑用量繼續(xù)增加，得到的膠乳在印花過程中泡沫變多，影響印花質(zhì)量和干濕摩擦牢度。因此經(jīng)過比較，最終選擇復合乳化劑用量在3.0%。
3.2 交聯(lián)單體的選擇
交聯(lián)單體選用多官能團的單體，利于聚合中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加成膜性，提升干濕摩擦牢度。尋找合適的交聯(lián)單體的目的是有效代替N-羥甲基丙烯酰胺，合成的膠乳具有柔軟的手感，同時具有優(yōu)異的干濕摩擦牢度。本試驗選用了807-3B，DAAM，MBI，DEGDMA，GMA和羥甲基丙烯酰胺(NMA)作為交聯(lián)單體進行比較，尋找合適的單體，合成中交聯(lián)單體使用量是0.5%。
表2 不同交聯(lián)單體的性能比較
從表2可以看出，選用的單體合成的乳液具有很好的穩(wěn)定性和較長的儲存期，比較他們的指標發(fā)現(xiàn)8 0 7 - 3 B 合成的乳液性能可以達到NMA的水平，在濕摩擦牢度和吸水率上均比NMA的好，可以完全取代NMA。同時經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)807-3B合成的乳液中游離甲醛含量符合相關(guān)標準，屬環(huán)保型。
3.3 807-3B用量的比較
表3 807-3B用量對粘合劑性能影響
由上表可以看出， 隨著8 0 7 - 3 B 用量的增加， 合成的粘合劑在干濕摩擦牢度方面都有提升， 但是手感也隨著變差， 變得不柔軟。這是由于8 0 7 - 3 B 在合成中增加了乳液中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 使得成膜性增加， 而隨著使用量的增加， 結(jié)構(gòu)更加緊密， 交聯(lián)程度過大。綜合比較各項性能， 選擇交聯(lián)用量在1 . 0 % ， 這樣可以得到較好的干濕摩擦牢度， 同時也不會使得手感過硬。
3.4 與標準粘合劑HFF的比較
表4 兩種粘合劑的比較
由表4可以看出自制的粘合劑水平基本達到了標準HFF粘合劑的水平，同時自制合成的粘合劑具有環(huán)保的特點，游離甲醛量符合相關(guān)規(guī)定。
4. 結(jié)論
本文通過乳液聚合合成了一種環(huán)保涂料印花粘合劑。對合成中的一些參數(shù)進行選擇，選擇的乳化劑是SDS和平平加復配，兩者比例是1：3，用量是單體總量的3%。交聯(lián)單體從多種中選擇了807-3B，該單體合成的粘合劑性能達到了標準HFF粘合劑的水平，同時具有環(huán)保的特點，經(jīng)過試驗，得到了該單體的最佳使用量是單體總量的1.0%。
來源: 孫洋 楊成龍 孫勝男
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