核壳型聚丙烯酸酯类乳液的制备及其应用性能研究

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聚丙烯酸酯类涂料印花粘合剂是目前国内涂料印花中广泛应用的一类粘合剂,这是由于它具有透明度高、耐摩擦、耐水、耐老化,对涂料和纤维的粘附力强,价格便宜等诸多优点。但同时也具有耐溶剂性差,柔韧性差,“热粘冷脆”等缺点,使印花织物手感硬、牢度差,严重阻碍了产品质量的提升,高质量产品仍需从国外大量进口。针对这些问题本文采用两种不同方法对聚丙烯酸酯乳液进行改性,并以将改性乳液用作粘合剂制备数码喷墨印花产品,本研究内容可以为工业生产与应用提供参考依据。通过对乳液粒子和性能进行预先设计,少量功能单体的引入、乳化体系和引发体系的选择及改变聚合工艺三方面的手段,制备出了具有硬核、软壳结构的核壳型聚丙烯酸酯乳液。主要讨论了聚合方法、软硬单体比例、功能单体比例、聚合时间及温度、引发剂用量、乳化剂种类及用量、搅拌速度等对乳液性能及印花效果的影响;将其作为粘合剂应用于涂料喷墨印花,研究了粘合剂用量、焙烘时间、焙烘温度等对印花效果的影响;同时与其他类型的粘合剂进行了比较,结果表明,所制得的粘合剂保持高温不发粘,低温不变硬的特性,且印花处理后的织物干、湿摩擦牢度、皂洗牢度、手感、给色量等性能均达到国家标准。进一步采用水性聚氨酯对聚丙烯酸酯进行共聚改性,以水性聚氨酯(PU)乳液为种子,甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)等为核层单体,采用半连续种子乳液聚合工艺合成了具有核壳结构的水性聚氨酯一聚丙烯酸酯(PUA)共聚复合乳液。通过FTIR、TEM、DSC、粒径分析等多种手段对乳液粒子的结构形态和多种性能进行了表征。PUA共聚复合乳液的IR谱图中含有PA和PU的特征峰;TEM结果表明,乳液粒子具有以PA为核,PU为壳的核壳结构;DSC测试表明PUA共聚复合乳胶粒中的PA、PU组分具有较高的相容性;共聚复合乳液粒径大小与PA/PU的比值有关。用PUA共聚复合乳液作为粘合剂进行涂料喷墨印花,印花织物的摩擦牢度、皂洗牢度、手感、颜色鲜艳度均较好。最后,本文对PUA共聚复合乳液作为粘合剂所制成的涂料型喷墨印花墨水进行了流变学性能研究。结果表明,墨水中乳液粒子与颜料粒子之间虽存在一定的相互作用,但在高速率剪切条件下仍呈现牛顿流体的特性,粘性在乳液体系中占主导地位。流变测试结果证实了PUA共聚复合乳液在喷墨印花领域和涂料领域中有广泛的应用前景。
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