涂料印花無需蒸化和水洗，工藝簡單，是一種清潔生產(chǎn)工藝，深受印花工作者的青睞。但其印花品質(zhì)受助劑影響很大，若黏合劑、交聯(lián)劑、增稠劑等品質(zhì)差，則容易造成堵網(wǎng)、手感不佳以及釋放甲醛等問題。黏合劑足涂料印花漿的主要組分，直接影響印花品質(zhì)。
互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(Interpenetrating Polymer Network，簡稱IPN)是一種新型復(fù)合材料技術(shù)，它是兩種或兩種以上的共混聚合物，分子鏈相互貫穿，并至少有一種聚合物分子鏈以化學(xué)鍵方式交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。IPN不同于簡單的共混、嵌段或接枝，由于存在著化學(xué)交聯(lián)點，IPN在任何溶劑中都只會溶脹，不會溶解，也不會發(fā)生蠕變和流動，因而具有更好的黏接力。
本試驗利用微乳液聚合方法，選用丙烯酸酯類單體和有機硅類功能性單體，制備具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的涂料印花用新型環(huán)保黏合劑，以改善涂料印花手感和色牢度。由于選用的是丙烯酸酯類和有機硅類功能性單體，黏合劑在后續(xù)加工過程中不釋放甲醛，符合環(huán)保要求;在合成過程中還添加了一定量的交聯(lián)單體，使聚合物大分子在聚合過程中有一定程度的交聯(lián)，經(jīng)過低溫焙烘即可成膜，符合當(dāng)前節(jié)能降耗的要求.
1 試驗
1.1材料與儀器
織物純棉漂白平布
藥品B一196乳化劑、V一20S乳化劑、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、阿烯酸環(huán)氧丙酯、丙烯腈、八甲基環(huán)四硅氧烷、過硫酸銨、氨水。
儀器水浴鍋(北京長安科學(xué)儀器廠)、T18 basic型攪拌機(德國IKA實驗室技術(shù)公司)、Y571L染色摩擦色牢度儀(紹興元茂機電設(shè)備有限公司)、M507織物自動硬挺度測試儀(青島山紡儀器有限公司)、X—rite 8400測色配色儀(愛色麗公司)、Nano.ZS90粒徑分析儀(英國馬爾文公司)。
1.2聚合工藝
1.2.1 預(yù)乳化
將反應(yīng)單體、B—196乳化劑(1/2量)與水混合，攪拌0.5 h，制成預(yù)乳液。
1.2.2聚合反應(yīng)
向反應(yīng)釜中加入水、V-20S乳化劑，另J/2 B一196乳化劑，混合攪拌10 min，緩慢升溫至40℃;加入預(yù)乳液的10%，再緩慢升溫到55℃;停止加熱;將部分引發(fā)劑分別加入，緩慢升溫至釜內(nèi)乳液由乳白色變?yōu)榈{色;此時溫度會急劇上升，控制反應(yīng)釜溫度不超過72℃;在70℃保持20 min;在3～3.5 h內(nèi)滴完剩下的預(yù)乳液和引發(fā)劑;滴加結(jié)束，于70～72℃保溫2 h;冷卻至45～50℃，加氨水調(diào)節(jié)pH值至6.5～7.0，繼續(xù)攪拌15 min。
1.3黏合劑性能的測試方法
1.3.1反應(yīng)轉(zhuǎn)化率
準(zhǔn)確稱取2 g樣品于已稱重的稱量瓶中，加人2～3滴對苯二酚水溶液，于燥至恒重，按式(1)、(2)汁算固含量和轉(zhuǎn)化率：
式中：S——固含量;
G�！獦悠分亓�，g;
G1——樣品干燥后的恒重，g;
W1——配方中除單體外不揮發(fā)組分的質(zhì)量，g;
W2——配方中單體的總量，g。
1.3.2膠乳粒徑的測定
取10 mL微乳液，裝人測試皿中，用Nano—ZS90粒徑分析儀測定膠乳的平均粒徑及粒徑分布范圍。
1.3.3穩(wěn)定性
將黏合劑加水稀釋至固含量為10%，在離心機上以3 000 r/min的速度離心分離0.5 h，觀察有無沉淀及分層現(xiàn)象。
1.3.4應(yīng)用試驗
測試涂料印花布的摩擦牢度及柔軟性。
印花工藝
印花→預(yù)烘(80℃×3 min)→焙烘(130(℃×1.5 min)
印花漿處方/g
涂料8301 1～6
黏合劑 20
增稠劑 4
去離子水 x
總質(zhì)量 100
1.3.5性能測試
摩擦色牢度按照GB/T 3920一1997《紡織品色牢度試驗?zāi)湍Σ辽味取吩赮57l L染色摩擦色牢度儀上測定。
剛?cè)嵝园凑語B W04003—87《織物硬挺度試驗方法斜面懸臂法》在M507織物自動硬挺度測試儀上測定。
顏色參數(shù)用Xrite-8400測色配色儀測定。
2 結(jié)果與討論
2.1聚合工藝的確定
八甲基環(huán)四硅氧烷的開環(huán)聚合和丙烯酸酯類單體的自由基聚合，是在短時間內(nèi)按照各自的聚合機理形成同步互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(IPN)。合成過程中應(yīng)嚴(yán)格控制聚合工藝條件。
2.1.1 乳化劑的選用
乳液聚合中，乳化劑的品種及用量直接影響乳液的穩(wěn)定性和聚合反應(yīng)的進行。試驗選擇B一196乳化劑和V一20S乳化劑組成的陰/非離子復(fù)配型乳化劑，對配比及用量進行了研究，結(jié)果如表l、表2所示。
表1 乳化劑配比對聚合穩(wěn)定性的影響
注：不同乳化劑之間的配比為摩爾比;乳化劑用量為質(zhì)量百分比，占乳液體系質(zhì)量的2.2%。
從表1可以看出，乳化劑B一196與V一20S的摩爾比越接近1，體系越穩(wěn)定，聚合速率越快，乳液的外觀越透明，且體系的藍光越明顯。這是由于非離子型乳化劑和離子型乳化劑復(fù)配使用時，兩類乳化劑分子交替吸附在乳膠粒表面，在離子型乳化劑分子間楔人非離子型乳化劑分子，一方面拉大了乳膠粒表面乳化劑離子之間的距離，另一方面非離子乳化劑具有靜電屏蔽作用，大大降低了乳膠粒表面的靜電張力，提高了乳化劑在乳膠粒上的吸附牢度和乳液穩(wěn)定性。同時，離子型乳化劑主要靠靜電斥力使乳液穩(wěn)定，而非離子型乳化劑主要靠水化作用，若兩種乳化劑復(fù)合使用，二者的協(xié)同作用可使聚合物乳液具有極高的穩(wěn)定性。
表2 乳化劑用量對聚合穩(wěn)定性的影響
從表2可以看出，乳化劑用量較低時，會出現(xiàn)凝膠塊和短時間內(nèi)分層。在本試驗條件下，乳化劑用量低于1%時，體系不夠穩(wěn)定;乳化劑用量高于2%，體系趨于穩(wěn)定。試驗過程中，隨著乳化劑用量增加，聚合速率提高，乳液外觀逐漸變透明，且體系明顯帶藍光。這是由于乳化劑用量增加后，膠束數(shù)目增多，成核粒子數(shù)日增加，使得乳膠粒子變小。乳化劑用量過大.聚合過程中易產(chǎn)生泡沫，使印花色牢度有所下降。
2.1.2引發(fā)劑用量及加入方式的影響
引發(fā)劑濃度決定了乳液聚合體系內(nèi)自由基的濃度，從而影響聚合速率和膠乳的其它性質(zhì)。試驗采用過硫酸銨為引發(fā)劑，考察其濃度及加入方式的影響。
不同引發(fā)劑濃度下，聚合反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、膠乳的平均粒徑及分布見表3。
表3不同濃度引發(fā)劑下的轉(zhuǎn)化率、平均粒徑及分布
注：引發(fā)劑濃度為對單體總量的質(zhì)量百分比。
從表3可以看出，隨著引發(fā)劑濃度增大，單體轉(zhuǎn)化率先增大后減小，引發(fā)劑濃度為0.6%時，單體轉(zhuǎn)化率達到最高，為94.6%。隨著引發(fā)劑濃度增加，乳膠粒子的平均粒徑逐漸減小，然后又略有增大，粒徑分布則更加均勻。原因是引發(fā)劑濃度較低時，聚合過程是以膠束成核機理發(fā)生在乳膠粒子中;引發(fā)劑濃度較大時，水相中自由基濃度增大，引發(fā)水相中單分子聚合的可能性增加，以低聚物成核的膠束數(shù)目增多，使平均粒徑有所下降。隨著引發(fā)劑濃度進一步提高，較大的水相自由基濃度使得自由基擴散進入乳膠粒的速率增大，從而又延長了“活”的乳膠粒的壽命，使得乳膠粒子成長機會增加，從而使乳膠平均粒徑增大。粒徑分布隨著引發(fā)劑濃度增加而趨于均勻。從這一方面來說，引發(fā)劑濃度應(yīng)盡可能高，但是引發(fā)劑濃度過高聚合不易控制，有時還會引起暴聚;另一方面，體系酸性也會因此增強，造成膠乳穩(wěn)定性下降。綜合考慮，引發(fā)劑用量
以0.5%～0.6%為宜。
引發(fā)劑的加入方式也會影響乳膠的穩(wěn)定性，試驗了三種加入方式，結(jié)果如表4所示。
表4 引發(fā)劑的加入方式對乳膠穩(wěn)定性的影響
從表4可以看出，一次性加入引發(fā)劑，得到的乳液穩(wěn)定、均勻，呈乳白色、稍帶藍光，且單體氣味較輕;分批加入反而不利于乳膠穩(wěn)定，原因有待進一步研究。
2.1.3聚合溫度對乳液性能的影響
反應(yīng)溫度也是影響聚合反應(yīng)和產(chǎn)品質(zhì)量的一含重要因素。溫度低，聚合反應(yīng)速度慢.反應(yīng)不完全;反之，引發(fā)劑分解速率大。試驗比較了不同溫度下乳液的穩(wěn)定性，結(jié)果如表5所示。
表5反應(yīng)溫度對乳膠性能的影響
從表5可以看出，在較低溫度下聚合.反應(yīng)速率低，單體氣味重，轉(zhuǎn)化率低，乳液穩(wěn)定性差;隨著反應(yīng)溫度升高，聚合反應(yīng)速率加快，同時水相中自由基濃度也增大，使得自由基引發(fā)水相單體成核的速率加快，生成更多的乳膠粒，但粒子的平均粒徑較小;隨著溫度進一步升高，自由基生成速率加大，使鏈終止速率增大，聚合物平均分子量降低，同時鏈增長速率常數(shù)也增大.聚合反應(yīng)速率提高，反應(yīng)熱不易分散，引起暴聚，且聚合過程中出現(xiàn)凝膠，使乳液穩(wěn)定性F降。試驗發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度以控制在70—72℃為宜。
2.2黏合劑的應(yīng)用性能
合成產(chǎn)物中有機硅含量是影響印花織物手感和顏色性能的關(guān)鍵因素。本試驗將合成的黏合劑用于涂料印花，測定有機硅用量對織物性能的影響(表6)。
印花后，所測織物的L值、C值和K/S值均隨有機硅用量的提高而提高，說明黏合劑中有機硅含量的增加能夠提高印花織物的鮮艷度和得色深度。隨著有機硅用量的增加，干摩擦牢度顯著提高，濕摩擦牢度反而有所降低，印花織物的剛度逐漸降低，手感越發(fā)柔軟。這是由于有機硅含量的增加，使黏合劑中的一Si一0一si—
表6有機硅用量對織物柔軟度、顏色性能的影響
注：L值，c值代表顏色的明度和彩度.K/S值代表顏色的深度。
鍵增多，從而降低織物摩擦?xí)r的摩擦因數(shù)，因而干摩擦牢度顯著提高;另一方面，有機硅含量的增加，膜的親水性能有所提高，使得濕摩擦牢度F降;黏合劑中的一Si一O一Si一鍵越多，所成膜的柔順性較強，印花織物的柔軟度越高。
3 結(jié)論
(1)在選用丙烯酸酯類單體與有機硅類功能單體，制備具有互穿網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)的印花黏合劑中，乳化劑B—J96與V一20S的摩爾比越接近1，體系越穩(wěn)定，聚合速率快，乳液外觀透明，且稍帶藍光。
(2)隨著引發(fā)劑濃度增大，單體轉(zhuǎn)化率先增大后減小，引發(fā)劑濃度為0.6%時，單體轉(zhuǎn)化率達94.6%。一次性加入引發(fā)劑，形成的乳液穩(wěn)定均勻;分批加入反而不利于乳膠穩(wěn)定。
(3)在較低溫度下聚合，反應(yīng)速率低，單體氣味重，轉(zhuǎn)化率低，乳液穩(wěn)定性差;升高反應(yīng)溫度，聚合速率加快，乳膠粒更多更小;隨著溫度進一步升高，會引起暴聚，出現(xiàn)凝膠，乳液穩(wěn)定性下降。反應(yīng)溫度以控制在70～72℃為宜。
(4)隨著有機硅用量的增加，印花織物的剛度逐漸降低，于摩擦牢度顯著提高，濕摩擦牢度反而有所降低，所測織物的L值、C值和K/S值均隨有機硅用量的提高而提高。
來源：印染在線
該文章暫時沒有評論！
最新技術(shù)文章
點擊排行
、
集萃印花技術(shù)交流2群、
集萃印花招聘/求職2群
安卓APP
微信號：yinhuashijie
手機版
《印花世界》雜志
微信群接入口
客服
