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增調劑在乳液涂層中的應用
集萃印花網(wǎng)  2009-09-23

    【集萃網(wǎng)觀察】一、前言

    近年來隨著人們對公害污染、溶劑價格上漲及安全等問題的逐漸重視,涂層加工正由溶劑涂層向水系涂層方向發(fā)展。目前,國內外都有一些乳液涂層劑產品,為了充分發(fā)揮這些產品的涂層效能、就必須對水系涂層工藝及涂層處方進行較詳細的研究。本文將著重于增稠劑在乳液涂層中的應用進行一些探討,為此,我們選用了不同類型的10種增稠劑,對其增稠性能、理化性能及應用性能進行了一些探討和評價。

    選用的10種增稠劑包括;

    1、聚丙烯酸類

    Dicrylan Thickener R Ciba

    Mirox AM Stock Hausen

    SS-1 石家莊樹脂廠

    S 石家莊農藥廠

    2、聚氧乙烯類

    Collacral LR 8475 BASF

    Dicrylan Thickener O Ciba

    3、聚乙二醇醚類

    Emulsur V 松井色素

    Hiprint LB 林化學株式會社

    4、復合體系

    Lutexal HP BASF

    Hiprint LA 林化學株式會社

    二、實驗內容及數(shù)據(jù)分析

    1、增稠劑的理化性能及增稠性能

    (1)各種增稠劑的基本特性;

    (2)各種增稠劑的增稠特性;增稠用乳液Impranil AW系外增稠型聚丙烯酸酯涂層乳液,含固量40%,原液pH 4.4,測試溫度27℃,粘度計NDJ-79型。

    表1

表1(續(xù))

    (3)增稠后乳液流變性及粘性指數(shù)的測定

    粘度不同,乳液流變性及EVI不同,為此,選擇增稠后在實際涂層試驗時粘度趨于一致的乳液(1)-(10),進行流變性及EVI的測定,這樣才有可比性

    圖例:η一表觀粘度,D一剪切速率,T一溫度,r一軸速。

    處方(1)-(10)見表2。由于NDJ-79型粘度計測定EVI較為困難,所以選用目前較通用的NDJ-l型粘度計進行測定。NDJ-l為Brookfield型粘度計,最宜測定EVI,但此數(shù)據(jù)只供參考。

    表2

    乳液粘性指數(shù)EVI=(60轉/分粘度)/(6轉/分粘度)

    lgEVI=tgθ

    2、增稠劑對涂層應用性能影響

    使用同一種織物,用同一種工藝流程和條件,將不同用量的各種增稠劑分別加到同一乳液中。通過適當調整pH,分別將乳液增稠到某一相同的粘度值,測定這一粘度值時的剪切速率,應近似于所確定的涂層條件下刮刀對乳液的剪切速率,然后在相同設備條件下涂層,此時在刮漿瞬間,不同增稠體系乳液的粘度應該是接近的,得到的濕涂覆量也是接近的。

    織物;滌/棉65/35,65S/2×65 S/2 130×65線絹。

    工藝流程;采用兩次同條件涂層,以增大涂覆量。

    涂層(1)→干燥(120℃×l分) →涂層(2) →干燥(120℃×l分)→防水處理(二浸二軋,壓力10千克力/厘米,速度3米/分,溫度27℃,軋液率40-45%)→干燥(120℃×l分)→固化(160℃×2分)。

涂層處方;

    防水浴處方:

    Sumifluoil EM-11 3%

    Fix A O.3%

    試驗設備;日本過井PT-2熱風烘燥定形機,瑞士Benz雙輥電動軋液烘燥機,瑞士Mathis涂層試驗機。

    測試方法;

    耐水壓;ISO-811法

    拒水性;AATCC-22-1980法

    耐洗滌性;AATCC-83B-1973法

    干涂覆量;重量法

    表3

    表3(續(xù))

    三、討論分析

    1、增稠劑的增稠性能

    a·四種類型增稠劑對乳液均有較強的增稠力,相比之下,聚氧乙烯類增稠能力最強,如Ciba公司的Dicrylan Thickener O,用量在1.5%時,即達到7000CPS,聚丙烯酸類增稠劑中Mirox AM和Dicrylan Thickener R比SS-l、S有更高的增稠力,從曲線可以看出,SS-1、S的粘度隨用量增

大,上升曲線非常平緩,很近似于天然糊料增稠劑的增稠曲線;復合體系中Lutexal HP的增稠力高于Hiprint LA增稠力;在聚乙二醇醚類中,Emulsur V和Hiprint LB增稠力接近。

    b·不同增稠劑對pH敏感程度不一。其中聚丙烯酸類最為敏感,此類增稠體系是由于同離子效應引起分子內斥力,而使體系粘度升高。若降低pH或使pH值過高,都會引起粘度下降,所以聚丙烯酸類宜采用pH8-9范圍;相對來講其它幾類增稠劑對pH敏感程度稍差一些,但都存在一個粘度較高的pH區(qū)間。

    如;Collacral LR 8475 pH值8-10

    Dicrylan Thickener 0 7-9

    Lutexal HP 4.5-8.5

    Hiprint LA 4.5-9.5

    Hiprint LB 6-8

    Emusur V 5-7

    2、流變性能

    從η—r,曲線可見,各種增稠乳液均屬于假塑性流體,即切力變薄流體,隨著剪切速率增大,粘度下降,這是由乳液自身性質所決定的。

    乳液在靜止狀態(tài)時具有結構粘度——分子鏈間的內斥力、氫鍵、范德華力造成的體系粘度,以及大分子鏈不取向造成流動性差,而產生高粘廢。當外加剪切力時,破壞分子鏈由氫鍵、范德華力構成的結合,并使大分子鏈取向產生流動,減小了分子鏈之間的阻力,從而使表觀粘度下降。對于涂層來講,漿液流變性的不同會直接影響涂層效果,如聚丙烯酸及其復合體系的增稠乳液,EVI值都較小,都具有較大觸變性,最適用于園網(wǎng)涂層。運轉前涂層漿未受到剪切力時,呈較高的初始粘度,所以不會透過網(wǎng)眼流到織物上;運轉時漿液受到剪切力,粘度急劇下降,使?jié){液非常容易透過網(wǎng)眼,均勻涂覆在織物上。一旦剪切力消失,涂覆到織物上的漿液馬上又呈高粘度狀態(tài),防止了向織物內部滲透。這兩種增稠劑還適用于非拒水性織物,在高粘度下進行刮刀涂覆加工。對于拒水性織物,EVI值不能過低,因為EVI值越小,結構粘度越大,漿液的延展性、流動性也就越差,很容易出現(xiàn)涂覆不連續(xù)的現(xiàn)象,對于高粘度加工尤為重要。對于聚氧乙烯及聚乙二醇醚增稠體系,都具有較大的EVI值,所以它可用于拒水織物上的涂層加工。

    3、增稠劑對涂層的應用性能

    不同增稠劑對乳液涂層應用性能的影響,有著很大的差異。從防水性能來看,加工初期除Emulsur V體系,織物拒水性達90分以上,各增稠體系的各項指標都較高,但一經水洗,即表現(xiàn)出明顯的差異。聚氧乙烯和聚乙二醇醚類增稠劑對防水的耐久性能影響很大,相比之下,聚丙烯酸及復合的增稠體系防水耐久性能較好,其中以Dicrylan Thickener R及Mirox AM性能最為優(yōu)異。從手感來看,聚氧乙烯、聚乙二醇醚類增稠體系可得到非常柔軟的手感;聚丙烯酸及復合體系增稠乳液涂層后手感稍硬;SS-1所得到的手感更硬一些,但織物表面干燥豐滿。

    以上性質可從以下幾方面來分析;

    a·聚丙烯酸增稠劑的多羥基結構與纖維及粘合劑中的羧、羥、腈基[-C(=O)-O-、OH、-C=N]均有親和力,可以使粘附力上升,使耐洗性增強。從另一方面來講,此類物質固化時,可與高聚物或織物進行部分交聯(lián),尤其與聚丙烯酸酯具有一定的反應性,可提高高聚物交聯(lián)度,所以相對來講,抗水壓、耐洗性都較高,發(fā)粘也得到了改善,但由于交聯(lián)度高,使手感稍硬。但同樣是聚丙烯酸的增稠劑,因其組分、結構、聚合度、交聯(lián)度以及乳化劑的不同,其性能仍有顯著差距,如Dicrylan Thickener R,Mirox AM耐水洗性明顯高于同一類的SS-1、S,前二者均為反應性很強的聚丙烯酸乳液,所以固化后能將增稠劑中的水溶性或親水性基團最大程度地交聯(lián)封閉起來,使其耐水性得到很大提高。

    b·非離子體系的聚氧乙烯與聚乙二醇醚類增稠劑主要結構-[-O-CH2-CH2-]-。其本身具有乳化、潤濕、增溶作用的表面活性劑,含有大量親水基團,并且具有較強的擴散滲透作用,這樣就嚴重地影響了交聯(lián)度及成膜性,造成了耐水洗性不佳,耐水壓及拒水性下降,又由于-[-O-CH2-CH2-]-結構的存在,使高聚物大分子鏈之間增加了滑移,減少了鏈移動的阻力,所以薄膜具有良好的柔軟度。對于Dicrylan Thickener

    0應用于乳液涂層、各項指標都較高,我們可理解為該物質親水性基團較少,或具有較多的反應性基團,固化后使其得到一定程度的封閉,從而提高了各項指標。

    四、結論

    1、選用的10種增稠劑對于陰離子性外增稠涂層乳液均有較強的增稠力,聚丙烯酸體系中增稠力最強的為Ciba公司的Dicrylan Thickener R及Stock Hausen公司的Mirox AM。非離子體系中增稠力最強的為Dicrylan Thickener O及BASF的Collacral LR 8475。復合體系的增調劑不僅可對乳液增稠,而且對水也有較強的增稠力。

    2、增稠后乳液體系的粘度對pH敏感性不同,聚丙烯酸類最為敏感,只在pH7-9才可維持較高粘度,而其它三類體系在較大的pH范圍內均可維持較高的粘度。

    3、各種增稠劑對于涂層織物性能會產生一定程度的影響。聚氧乙烯及聚乙二醇醚增稠體系涂層后手感柔軟,表面光滑,但織物防水性及防水耐久性有所降低,所以對于功能性涂層如防水、防油、阻燃等加工,宜采用聚丙烯酸類增稠劑;而對于裝飾性涂層如雙面異色、遮光等加工,宜采用聚氧乙烯或聚乙二醇醚類的增稠劑。

    4、應研制高反應性的增稠劑,使其固化后可以充分交聯(lián)到大分子薄膜之中,以減少對涂層耐久性的影響。

    參考文獻

    [1]日本,《纖維》,1986,2-3

    [2]《印染譯從》,1983,6,9

    [3]《印花糊料講座》,黃茂福編

    來源: 印染在線

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