有机硅改性聚丙烯酸酯涂料印花粘合剂的制备及性能研究

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涂料印花因其具有工艺简单、色谱齐全、印花后无需水洗、节能、减排等优点,而被纺织行业列为推行清洁生产的工艺之一。但当前,在我国广泛应用的聚丙烯酸酯类涂料印花粘合剂普遍存在胶膜耐水性差、“热黏冷脆”、不耐沾污以及涂料印花色牢度与手感矛盾等缺陷,限制了涂料印花的普及和发展。为此,课题拟通过制备一种双端丙烯酰氧基聚醚硅油,对聚丙烯酸酯改性,合成一种有机硅改性聚丙烯酸酯涂料印花粘合剂,在提高印花织物耐摩擦色牢度的同时,改善印花织物的手感,以实现二者的统一。论文主要分为三部分:第一部分为双端丙烯酰氧基聚醚硅油(DTAPS)的制备及表征。本部分以丙烯酸和双端羟基封端聚醚硅油为原料,通过酯化反应制备双端丙烯酰氧基聚醚硅油(DTAPS),实验研究了催化剂用量、反应温度和时间、甲苯溶剂用量、阻聚剂用量等因素对酯化率的影响,并用红外光谱仪和核磁共振波谱仪对产物的结构进行了表征。结果表明:酯化反应的最佳条件为催化剂和甲苯溶剂用量分别为反应物总质量的5%、70%,阻聚剂用量为丙烯酸质量的0.75%,反应温度为110℃,反应时间为4h;红外光谱和核磁谱图显示产物结构为丙烯酰氧基聚醚硅油。第二部分为有机硅改性聚丙烯酸酯涂料印花粘合剂的制备及性能。本部分在前人实验的基础上,固定软硬单体比为2.5:1,交联单体N-羟甲基丙烯酰胺用量为2%,丙烯酸用量为3%,研究了双端丙烯酰氧基聚醚硅油(DTAPS)加入方式、阴/非乳化体系、双端丙烯酰氧基聚醚硅油(DTAPS)分子中聚硅氧烷链段分子量、双端丙烯酰氧基聚醚硅油(DTAPS)用量等因素对乳液性能、乳胶膜性能及涂料印花性能的影响,并用扫描电镜(SEM)、水接触角分析仪、红外光谱仪、透射电镜(TEM)、粒径分析仪、热重分析仪(TG)等仪器对胶乳及胶膜的结构和性能进行了分析。结果表明:双端丙烯酰氧基聚醚硅油(DTAPS)与丙烯酸酯类单体混合乳化聚合,可以有效提高乳液的聚合稳定性;当阴/非乳化剂配比为2:1,用量为5%时,乳液聚合具有较高的单体转化率和较低的凝聚率,胶乳各项稳定性良好;双端丙烯酰氧基聚醚硅油(DTAPS)分子中聚硅氧烷链段分子量越大,通过共聚接枝到聚丙烯酸酯分子链上的量越少,胶膜焙烘过程中相分离现象和未聚合双端丙烯酰氧基聚醚硅油(DTAPS)富集团聚形成的大颗粒越多,涂料印花性能越差;聚硅氧烷链段分子量约为1600的有机硅单体用量为6%-8%时,乳液聚合稳定性较好,改性胶膜耐水性能及力学性能较高,印花织物干、湿摩可达4级,手感柔软;红外谱图显示聚丙烯酸酯大分子中含有聚硅氧烷链段成分;透射电镜(TEM)和粒径分析仪显示乳胶粒呈规则的圆球状,粒径大小为85nm,粒径分布较窄;胶膜表面水接触角和热重分析显示,经有机硅改性后,胶膜表面疏水性变大,耐热稳定性变好。第三部分为有机硅改性聚丙烯酸酯涂料印花粘合剂的应用研究。本部分主要探讨了自制硅丙共聚涂料印花粘合剂用量、焙烘温度、焙烘时间等因素对棉织物涂料印花性能的影响,并与市场上使用的商品粘合剂的性能进行了比较。结果表明:自制硅丙共聚涂料印花粘合剂用量为16%,焙烘温度为160℃,焙烘时间4min时,印花织物干、湿摩均可达4级,手感柔软,均好于市场上目前所用的涂料印花粘合剂。论文研究表明采用无APEO阴/非乳化剂、自制双端丙烯酰氧基聚醚硅油(DTAPS)、丙烯酸酯类单体,通过混合乳化滴加法制备的硅丙共聚涂料印花粘合剂应用于涂料印花后,印花织物具有较好的手感,耐干、湿摩擦色牢度可达4级,基本实现了涂料印花色牢度和织物手感二者的统一,即具有良好的色牢度和柔软顺滑的手感。
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