聚丙烯酸酯涂料印花乳液的应用性能研究
赵锦，王娜( 西安工业大学北方信息工程学院机电信息系，陕西西安710032)
由表4 可知，焙烘温度升高，印花织物的色牢度增大到一定程度后不再变化或变化很小。130℃ 时，各项牢度满足要求，且手感较柔软。160℃时，少量大分子链断裂或部分交联被破坏，各项牢度已经开始下降，且手感变差、织物泛黄。从织物的使用与能耗来考虑，焙烘温度130℃为宜。
涂料印花是利用粘合剂在织物表面成膜的原理，将没有亲和性和反应性的各种色泽的颜料牢固地粘附在纺织物上，再经过焙烘使颜料固定在纺织物表面上，赋予织物各种颜色和图案的印花工艺。本文针对合成的聚丙烯酸酯涂料印花乳液( 粘合剂) ，研究了其用量、焙烘温度、焙烘时间对涂料印花产品性能的影响，同时研究了自制合成乳液中交联单体丙烯酸及功能单体N － 羟甲基丙烯酰胺的用量对乳液应用性能的影响，为在实际印花生产中的应用提供一些实验依据。
1 实验部分
1． 1 实验原料
印花涂料色浆绿，工业品，陕西华润印染有限公司; 增稠剂，HY － FS201，青岛海怡精细化工有限公司; 尿素，分析纯，天津市恒兴化学试剂制造有限公司; 丙三醇，分析纯，天津市富宇精细化工有限公司; 标准筛网， 120 目，浙江上虞市道墟张兴纱筛厂; 聚丙烯酸酯涂料印花粘合剂，自制; 汰渍洗衣粉，宝洁公司。
1． 2 实验仪器
FA2104 型电子天平，上海精密科学仪器有限公司; 101－ 2E 型电热鼓风干燥箱，上海实验仪器厂有限公司; SW －12A 型耐皂洗色牢度试验机，无锡纺织仪器厂; Y571N 型摩擦牢度测试仪，南通宏大仪器有限公司; Color i7 型电脑分光测色仪，爱色丽( 亚太) 有限公司上海分公司。
1． 3 涂料印花工艺及配方
1． 3． 1 印花工艺
印花→烘干( 80℃ /5min) →焙烘( 110 ～ 160℃ /1． 5 ～5min) →成品
1． 3． 2 印花粘合剂配方
1． 3． 2 印花粘合剂配方
1． 3． 3 印制印花织物
将涤纶布样平放在洁净的玻璃板上，用刮刀板将上述的涂料印花色浆通过印花网均匀涂覆在布样上，再根据指定的工艺条件分别进行处理。
1． 4 应用性能测试
( 1) 耐干、湿摩擦色牢度: 按GB/T3920 － 2008 标准进行测试，按GB251 － 2008 标准进行评级。
( 2) 耐皂洗色牢度: 按GB/T3921 － 2008 标准进行测试，按GB250 － 2008 标准进行评级。
( 3) 手搓牢度: 将印花布于0． 5% 洗衣粉溶液中浸泡1 h，然后用手均匀用力地沿横纹方向往返搓洗3min，观察花纹是否有裂纹、脱落以及掉色情况。浸泡温度为( 60 ± 2) ℃。
1 级: 有严重裂纹、脱落以及掉色明显; 2 级: 有裂纹，脱落及掉色一般; 3 级: 有少许裂纹，无脱落，几乎不掉色; 4 级: 无裂纹，无脱落及不掉色。
( 4) 堵网性能: 将印花色浆在120 目的标准筛网上来回刮一次，再将筛网放于30 ～ 35℃的烘箱中烘10 ～ 15min，然后用自来水冲洗筛网，观察筛网的孔眼被堵塞的情况，以此判断印花乳液的堵网性能。
( 5) 抗粘性: 将印花布对折四次，放在60℃烘箱4h，根据是否粘连来判断其抗粘性。
( 6) 粘结力: 在宽25mm、长150mm 的两块纯棉布条上分别均匀地涂上一层乳液，使其粘合，室温晾干后在100℃的烘箱中烘4min，然后在拉伸试验机上测180 度粘结力( 单位N，拉伸速度为500 mm/min，温度25℃) 。
( 7) 织物手感: 由至少5 人根据印花织物成品的实际手触感觉，对织物的柔软性进行评定，用适当的文字表述手感情况。5 级: 非常柔软; 4 级: 柔软; 3 级: 较柔软; 2 级: 较硬; 1 级: 硬。
( 8) 织物表观K/S 值: 在电脑分光测色仪上对印花布进行测试，选取不同点测量，取平均值。
2 结果与讨论
2． 1 涂料印花色浆配方研究
2． 1． 1 涂料印花粘合剂用量
颜料依靠粘合剂形成薄膜的粘着力与机械强度，牢固地附着在纺织物表面上。粘合剂用量是涂料印花的关键，若粘合剂的用量不足，焙烘时粘合剂的成膜连续性差，表现为织物的耐摩擦色牢度和手搓牢度差; 若用量过多，则织物手感较硬、印花困难、易出现堵网等弊端。在130℃的焙烘温度下焙烘3min，考察不同用量的粘合剂对印花织物性能的影响，见表2。
由表2 可知，随着粘合剂用量的增加，粘合剂膜对颜料的包覆能力增强，织物的各项色牢度明显提高。粘合剂使用过量时，织物表面堆积色浆偏多，薄膜过厚，摩擦系数加大，在进行手搓牢度实验时，更易产生裂纹，且堵网现象明显加剧。因此，从生产成本、印花效果等方面来考虑，聚合物乳液的应该为印花色浆的20%。
2． 1． 2 增稠剂用量
在涂料印花色浆配方中，增稠剂用量的增加对织物的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度影响不大，但是对手感有较大影响，见表3。由表3 可知，随着增稠剂用量增多，织物的花纹清晰度提高，但是织物的手感越来越差。因此，综合考虑选择增稠剂用量为印花色浆的4%。
2． 2 涂料印花工艺研究
2． 2． 1 焙烘温度
温度在焙烘中非常重要。温度升高有利于聚合物大分子中－ CH2 － OH 与织物纤维中的－ OH 的交联，从而提高印花织物的色牢度，但温度过高，容易使胶膜过度交联，对织物造成一定的损伤，使织物的机械强度下降、织物泛黄、手感变差以及能源浪费。表4 是不同的焙烘温度对织物性能的影响。
2． 2． 2 焙烘时间
增加焙烘时间可以提高胶膜的交联度，间接地提高胶膜的机械强度以及耐水性，同时使增稠剂失去膨胀性能，从而提高织物的色牢度。焙烘时间过长，胶膜的交联度过大，胶膜韧性降低，导致色牢度下降、手感变差。表5 是不同的焙烘时间对织物性能的影响。由表5 可知，焙烘3min 时，各项牢度满足要求，手感也较柔软; 之后，随着焙烘时间的增加，印花织物的摩擦色牢度反而有所降低，手感愈差，且耗能费时。因此，宜选择焙烘时间为3min。
2． 3 AA 对涂料印花性能的影响
亲水性单体AA 的引入，不仅能提高乳液的稳定性，增加胶膜与纤维的粘结力，还可以提高涂料印花的色彩鲜艳度。保持其它条件不变，研究AA 用量对印花效果的影响，见图1。
由图1 可知，聚合物乳液制备中无AA 时，仅靠乳胶粒子上少量的阴离子乳化剂，很难使乳液稳定; 而颜料中有少量的电解质( NaCl 等) ，可能导致乳液破乳，破乳形成的较大颗粒或絮状物会堵塞印花网，通过网孔的色浆不足导致K/S 值低。随着AA 用量的增加，粘结力曲线先增大后减小，而K/S值上升。这是因为引入了强极性基团－ COOH，赋予乳液稳定性和自身增稠性，并且－ COOH 与织物纤维中的－ OH 发生反应，改善粘结力，提高色牢度; AA 用量过多，胶膜的亲水性增加导致胶膜的成膜速率降低，胶膜的机械强度变差，同时也导致乳胶粒子的直径有所上升。综合考虑，AA 用量宜为3%。
2． 4 NMA 对涂料印花性能的影响
在乳液聚合过程中加入NMA 能够提高聚合物乳液的黏度和耐水性，在乳液成膜阶段易形成互穿网络结构，有利于提高材料的机械强度、涂膜的耐水性和化学稳定性，改善乳液反应体系的聚合稳定性及贮存稳定性等。图2 是在其它条件不变的情况下，考察了合成乳液中NMA 用量对涂料印花效果的影响。
由图2 可知，随着NMA 用量的增加，粘结力及K/S 值呈现先增加后减小的趋势。NMA 的增加，织物纤维中的－ OH与NMA 发生反应，使聚合物的交联密度增加，胶膜的致密性提高，不容易在外力作用下破损，粘结力和色牢度得到进一步提高。但是，NMA 用量超过3%，交联密度增加，交联点之间链段的自由运动就受到更大的限制，从而影响胶膜的机械性能，同时也影响织物手感。综合节能及各方面的因素考虑，NMA 的用量选为3%。
2． 5 堵网性
在连续印花时，容易出现堵网现象，但测定或评定堵网性目前仍缺少权威性的标准方法。我们可以根据多次连续印花后筛网堵塞情况来进行比较。从印花过程及印花成品的花纹上可以看出: 合成的聚丙烯酸酯涂料印花乳液在印花时较少出现堵网现象。我们在制备印花色浆中加入少量尿素、丙三醇等助剂，这样可以减少水分蒸发，同时有利于刮印，不易堵网。
3 结论
( 1) 优化的整理工艺: 印花( 涂料绿4%，乳液20%，增稠剂4%，尿素2%，丙三醇3%，水67%) →烘干( 80℃ /5min) →焙烘( 130℃ /3min) →成品。
( 2) 聚合物乳液中交联单体NMA、单体AA 的用量( 占反应单体总质量) 均为3%时，印花织物的手感、耐摩擦色牢度以及耐皂洗色牢度等效果较佳。
( 3) 将自制粘合剂应用于涂料印花，印制的产品不泛黄、手感柔软、色泽清晰、得色量高，且各项牢度均满足要求。
