环保型聚丙烯酸酯乳液的合成及应用

闫 展 赵 妍 赵振河 刘春燕 唐 璐
（西安工程大学纺织与材料学院 陕西 西安 710048）

涂料印花是将涂料分散在粘合剂中，粘合剂在织物高温焙烘的时候粘附于织物表面，同时将涂料牢牢固着在织物上，达到印花的目的。由于不溶性的涂料对织物没有亲和性和反应性，必须借助于粘合剂才能将涂料机械地固着于纤维上，所以粘合剂的性能会直接影响印花成品质量的好坏[1]。涂料印花粘合剂发展至今已有了四代产品：代为非交联型粘合剂，已被淘汰；第二代为外交联型粘合剂，手感较差；第三代为自交联型粘合剂，主要采用羟甲基丙烯酰胺做交联单体，需140～150℃高温焙烘，其活化能较高，但能耗大；第四代为低温自交联粘合剂，其显著特点是在100℃左右即可交联[2]。我国对涂料印花工艺的研究自50年代后期才开始，近10年来，在粘合剂合成和使用过程中的环保问题一直是涂料印花行业有待解决的问题。纺织品生态研究协会Oko-Tex标准规定：装饰用布的甲醛释放量低于300×10-6，而婴儿用的甲醛释放量低于20×10-6 [3]。此外，目前涂料印花粘合剂还存在着成本高、乳液稳定性差、印花织物手感硬、牢度差等问题有待解决。
为了改善以上问题，本实验通过合成一种新的没有甲醛释放的交联单体NT,以丙烯酸酯为基本原料，通过预乳化半连续乳液聚合的方法合成了一种环保型印花粘合剂，并将其应用于涂料印花中，研
究其应用性能。

1.1 主要原料
丙烯酸丁酯(BA)，丙烯酸(AA)，丙烯酸羟乙酯(HEA)，丙烯酸异辛酯(EHA)，过硫酸钾(KPS)，CX-400，丙烯酰胺，阴离子可聚合表面活性剂X，N-羟甲基丙烯酰胺 (NMA)，交联单体NT，TM-200，甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，十二烷基硫醇(DDM)，对苯二酚。
1.2 主要仪器及设备
电动搅拌器（ J J - 1 型） ， 电热恒温水浴锅（ H . H . S 11-28），电热控温鼓风干燥箱（DHG-9076A型），电子天平（BP221S型）,织物热定型机（LA-205型）,摩擦牢度测试仪（Y571B）,耐洗色牢度试验机(SW－12型A)。
1.3 聚丙烯酸酯乳液的合成工艺
将全部的软、硬单体及乳化剂、交联剂一起加入500mL的三口烧瓶中，乳化0.5h，速度保持在800r/min左右，得到O/W型预乳化液。烧瓶内留下少量预乳化液并加入少许引发剂溶液及0.5mL可聚合表面活性剂X，将恒温水浴锅的温度升至反应温度，一段时间后底液开始泛蓝光，待反应瓶内温度恒定后，在规定的时间内将剩余的预乳化液和引发剂滴完，保温1h左右至熟化，降温，调节pH值于6～7，出料过滤。
1.4 乳液性能测试
1.4.1聚丙烯酸酯乳液转化率的测试
用滴管吸取1～2g乳液置于已称重的称量瓶，滴入5%的对苯二酚水溶液2～3滴，放入烘箱中于110～120℃下烘干至恒重，转化率按下面的方式测量：

式中：G0：试样重量；
G1：试样干燥后恒重；
A：投料总重；B：投料中不挥发物重量；
C：单体总重量。
1.4.2聚丙烯酸酯乳液凝胶率的测试
乳液聚合结束后，用100目尼龙网过滤，滤渣用自来水洗涤干净后，烘干至恒重，称其重量为W1，聚合用单体重量为W0。

数值越大则表示乳液越不稳定，及凝胶产生越多。摩擦牢度测定，使用的摩擦布的含水率为95%～105％。
1.4.3聚丙烯酸酯乳液稀释稳定性测试
将10mL乳液加到40mL去离子水中，用玻璃棒轻轻搅拌均匀，密封后静置48h，观察其是否分层或破乳。
1.5 涂料印花工艺
印花→ 烘干（ 8 0 ℃ × 3 m i n ） → 焙烘（100～160℃，时间:5min）
1.5.1织物性能测试
（1）耐干、湿摩擦牢度的测试[4]
染色织物按GB/T3920-1997测试。
（2）皂洗牢度的测试[5]
染色织物按GB/T3921.1-1997测试。
（3）印花织物颜色性能的测试[6]
K/S值代表颜色的深度，K/S值越大，表明织物印花颜色越深。
2.1 软/硬单体配比的影响
2.1.1软/硬单体比对乳液性能的影响
共聚单体的组成会影响产品及应用性能。一般合成丙烯酸酯类粘合剂，常选用丙烯酸丁酯作为软单体，本实验中采用BA和EHA 两种复合单体为软单体，提供柔软性和粘附性；MMA为硬单体，增加聚合分子成膜后的坚韧性和耐磨性，聚合反应中软硬单体配合使用，不但可以弥补两者的不足，更重要的是可赋予乳液更加优异的性能。实验中固定甲基丙烯酸AA和交联单体的含量，改变软硬单体比，研究不同的软硬单体比例对合成乳液应用性能的影响。结果见表1.
表1 软硬单体比对乳液性能的影响

由表1可以看出，软/硬单体比例的变化对终产品的转化率和凝胶率影响不大，几乎可以忽略。但是随着软单体量的减少，硬单体在体系中比例的上升，对胶膜性能的影响很大，因为随着MMA量的增大，聚合物的玻璃化温度不断上升，胶膜逐渐变硬，表面粘性逐渐降低，当Tg低于-15℃胶膜粘性过大，而当Tg高于-5℃时，胶膜又太硬。为了获得性能优良的胶膜，必须兼顾软硬单体的用量，实验发现Tg为-15℃和-5℃时，胶膜物理性能优良，柔软，不粘手，韧性和强度好。胶膜的强度和韧度好有利于加工织物的各种色牢度的提高。