【集萃網(wǎng)觀察】紡織印染助劑TZ(以下簡稱助劑TZ是一種以烯類單體為原料,采用新技術(shù)聚合而成的核殼復(fù)合共聚乳液[1]。核/殼結(jié)構(gòu)的聚合物乳液是新一代的乳液,屬于異種高分子復(fù)合乳液,是由性質(zhì)不同的兩種或多種單體在一定條件下按階段聚合而成。在乳液顆粒內(nèi)部的內(nèi)側(cè)和外側(cè)分別富集不同的成分,從而賦于核/殼各種不同的功能,得到不同性能的復(fù)臺乳液聚合物。國內(nèi)常用的紡織印染整理劑是2 D樹脂,目前存在的問題一是在織物上形成樹脂的過程中需用酸性催化劑,對織物的強(qiáng)力有損傷;二是2 D樹脂含有游離的甲醛或會釋放出甲醛,對人體有害;三是這類整理劑是小分子,水溶性好,所以必須高溫處理,使其與纖維反應(yīng)等等。多年來,人們對無醛和低醛整理劑進(jìn)行著一系列的研究。本文把核/殼乳液聚合技術(shù)應(yīng)用于此反應(yīng),以聚醋酸乙烯酯為核,以聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈為殼合成了復(fù)合高分子乳液,用助劑TZ處理過的紡織印染品,不僅硬、挺、爽、滑,而且增探增厚,富有彈性,比2 D樹脂性能好而且經(jīng)濟(jì),為國內(nèi)首創(chuàng)。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 原料規(guī)格與配比(表1)
1.2 操作步驟
① 將計(jì)量的水、聚乙烯醇分別加入反應(yīng)釜中,升溫至80~100℃ 攪拌,待聚乙烯醇完全溶解后,加入計(jì)量的乳化劑OP—i0攪拌30~50 m]n。
②在70~8o℃加入計(jì)量的醋酸乙烯、丙烯腈和引發(fā)劑(引發(fā)劑用50倍量的水溶解,引發(fā)劑量為總引發(fā)劑量的3/5),加料速度為40~50 kg/h,開始快加,后可慢加,加完后攪拌30~60 rain。
③再加入計(jì)量的丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯,加料速度為20-40 kg/h,同時(shí)加入剩余量的引發(fā)劑,加完辯后在鯽℃攪拌2.5~3h,降溫6o℃ ,抽真空。
④ 降溫到50℃ ,再加入計(jì)量的鄰苯二甲酸二丁酯和乙二醇,攪拌30 min,出辯,包裝。
1.3 產(chǎn)品指標(biāo)及應(yīng)用情況
外觀乳白色液體;固古量45±2%;殘留單體<1% ;穩(wěn)定性貯存一年穩(wěn)定(一15-30℃);沉淀率2 000 r/min,30rain不分層;粘度200cP;粒度 <O.5 m;pH值4~6;用水稀釋3000倍不破乳。
用助劑TZ處理過的色布不僅增深增厚,而且硬、挺、爽、滑,具有彈性。經(jīng)過檢測,其處理比未處理的布增探增厚l0% ~15%,硬挺度和爽滑度增加15% ~2O% ,急彈增加16% ,緩彈增加15% 。
2 討論
2.1引發(fā)劑用量對單體轉(zhuǎn)化率和分子量的影響
引發(fā)劑是含有弱鍵的一類化合物,它們在光和熱的作用下,共價(jià)鍵均裂開,形成自由基,自由基引發(fā)單體聚合,在相同的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)問內(nèi),改變引發(fā)劑的濃度,隨著引發(fā)劑濃度的增加,單體轉(zhuǎn)化率升高,而聚合物的平均分子量都下降,因此在該核/殼聚合反應(yīng)中,要很好地控制引發(fā)劑的加人速率。
2.2 乳化劑的選擇和用量對反應(yīng)的影響
乳化劑是一種表面活性劑,它能降低水的表面張力,從而對單體液滴有保護(hù)作用,在水中形成膠束,對單體有增溶作用。單體種類不同,選擇的乳化劑種類也不同,在該核/殼共聚中選擇陰離子型乳化劑和非離子型乳化劑并用效果較好,用量一般為單體量的5%。改變?nèi)榛瘎┑挠昧,雖然對核的單體轉(zhuǎn)化率等有一定的影響,但對共聚物的分子量及作為殼的單體轉(zhuǎn)化率和共聚率均有影響 隨著乳化劑用量的增多,共聚物的分子量逐漸降低,這是因?yàn)槿榛瘎┯昧吭黾,形成膠束粒子的數(shù)目增加而使共聚反應(yīng)的表面積增大,共聚點(diǎn)增加使平均分子量下降,而共聚率反而提高,這說明核/殼乳液聚合反應(yīng)是受表面控制的一種反應(yīng)。
2.3 加料速度對乳液的影響
烯類單體的加人速度對反應(yīng)的影響很大,當(dāng)?shù)渭舆^快時(shí)(超過60 kg/h),乳液就會爆聚而破乳結(jié)大塊,特別是到了加料后期,更要控制好加料速度。
2.4 加料溫度時(shí)反應(yīng)的影響
多元共聚反應(yīng)屬自由基型溶液聚合反應(yīng),反應(yīng)速度與反應(yīng)溫度呈比例關(guān)系。試驗(yàn)證明,在反應(yīng)時(shí)間恒定的條件下,溫度越高,引發(fā)劑分解速度越大,單體在體系中的擴(kuò)散速度加快,單體的轉(zhuǎn)化率和聚合量增加,無疑有利于共聚反應(yīng),但反應(yīng)溫度過高,加快了烯類的揮發(fā)速度,增大了分子鏈轉(zhuǎn)移的機(jī)會,反應(yīng)劇烈,容易結(jié)塊;加料溫度過低,單體基本上不起反應(yīng),到最后高溫階段容易沖料,因此,最佳的加料溫度為75~8O℃ 。
2.5 攪拌速度對乳液的影響
由于聚合反應(yīng)是在乳液中進(jìn)行的,該反應(yīng)是受表面控制的一種反應(yīng),攪拌速度過快,乳液表面容易形成泡沫,使加^的原料單體不能進(jìn)人乳液,而在表面聚合,這樣就容易破乳、結(jié)塊,因此,攪拌速度一定要控制在6O~120 r/min。
2.6 添加荊對乳液性能的影響
該乳液聚合時(shí)使用的聚乙烯醇既有良好的保護(hù)膠體作用,又有一定的表面活性,同時(shí),它自身也有很好的粘附性。為了使該乳液無論在夏季還是在冬季使用都有良好的成膜性、粘接性、柔軟性及光澤性,降低最低成膜溫度或改變熱粘接溫度等,在乳液中加人鄰苯二甲酸二丁酯,它能給予樹脂薄膜撓曲性和柔軟性,無毒、無臭,價(jià)格適中。為了防止該乳液冰結(jié),往往加人一定量的乙二醇,它能使水的冰點(diǎn)下降,強(qiáng)化粒子的水合層,防止粒子融結(jié)。
3 結(jié)論
3.1 采用烯類單體核殼共聚,研制成功了一種新型紡織印染助劑Tz。
3.2 用助劑TZ處理過的紡織印染品,具有硬、挺、增深、增厚、爽滑等特性,使紡織印染品成為優(yōu)質(zhì)品。
3.3 該產(chǎn)品與同類產(chǎn)品比較,可節(jié)約2/5的資金。
3.4 該產(chǎn)品采取連續(xù)加料,設(shè)備投資少,生產(chǎn)先進(jìn)、無毒、無三廢處理。已建成了年產(chǎn)150 t的生產(chǎn)線,一次投產(chǎn)成功。
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來源: 印染在線
周彥水,田戰(zhàn)揉,李建康(西安近代化學(xué)研究所 陜西 西安7l0065)
[作者簡介]周彥水(1963一).男,高級工程師,從事含能材料的研究
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