涂料印花無需蒸化和水洗，工藝簡(jiǎn)單，是一種清潔生產(chǎn)工藝，深受印花工作者的青睞。但其印花品質(zhì)受助劑影響很大，若黏合劑、交聯(lián)劑、增稠劑等品質(zhì)差，則容易造成堵網(wǎng)、手感不佳以及釋放甲醛等問題。黏合劑足涂料印花漿的主要組分，直接影響印花品質(zhì)。

　　互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(Interpenetrating Polymer Network，簡(jiǎn)稱IPN)是一種新型復(fù)合材料技術(shù)，它是兩種或兩種以上的共混聚合物，分子鏈相互貫穿，并至少有一種聚合物分子鏈以化學(xué)鍵方式交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。IPN不同于簡(jiǎn)單的共混、嵌段或接枝，由于存在著化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)，IPN在任何溶劑中都只會(huì)溶脹，不會(huì)溶解，也不會(huì)發(fā)生蠕變和流動(dòng)，因而具有更好的黏接力。

　　本試驗(yàn)利用微乳液聚合方法，選用丙烯酸酯類單體和有機(jī)硅類功能性單體，制備具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的涂料印花用新型環(huán)保黏合劑，以改善涂料印花手感和色牢度。由于選用的是丙烯酸酯類和有機(jī)硅類功能性單體，黏合劑在后續(xù)加工過程中不釋放甲醛，符合環(huán)保要求;在合成過程中還添加了一定量的交聯(lián)單體，使聚合物大分子在聚合過程中有一定程度的交聯(lián)，經(jīng)過低溫焙烘即可成膜，符合當(dāng)前節(jié)能降耗的要求.

　　1 試驗(yàn)

　　1.1材料與儀器

　　織物純棉漂白平布

　　藥品B一196乳化劑、V一20S乳化劑、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、阿烯酸環(huán)氧丙酯、丙烯腈、八甲基環(huán)四硅氧烷、過硫酸銨、氨水。

　　儀器水浴鍋(北京長(zhǎng)安科學(xué)儀器廠)、T18 basic型攪拌機(jī)(德國(guó)IKA實(shí)驗(yàn)室技術(shù)公司)、Y571L染色摩擦色牢度儀(紹興元茂機(jī)電設(shè)備有限公司)、M507織物自動(dòng)硬挺度測(cè)試儀(青島山紡儀器有限公司)、X—rite 8400測(cè)色配色儀(愛色麗公司)、Nano.ZS90粒徑分析儀(英國(guó)馬爾文公司)。

　　1.2聚合工藝

　　1.2.1 預(yù)乳化

　　將反應(yīng)單體、B—196乳化劑(1/2量)與水混合，攪拌0.5 h，制成預(yù)乳液。

　　1.2.2聚合反應(yīng)

　　向反應(yīng)釜中加入水、V-20S乳化劑，另J/2 B一196乳化劑，混合攪拌10 min，緩慢升溫至40℃;加入預(yù)乳液的10%，再緩慢升溫到55℃;停止加熱;將部分引發(fā)劑分別加入，緩慢升溫至釜內(nèi)乳液由乳白色變?yōu)榈�藍(lán)色;此時(shí)溫度會(huì)急劇上升，控制反應(yīng)釜溫度不超過72℃;在70℃保持20 min;在3～3.5 h內(nèi)滴完剩下的預(yù)乳液和引發(fā)劑;滴加結(jié)束，于70～72℃保溫2 h;冷卻至45～50℃，加氨水調(diào)節(jié)pH值至6.5～7.0，繼續(xù)攪拌15 min。

　　1.3黏合劑性能的測(cè)試方法

　　1.3.1反應(yīng)轉(zhuǎn)化率

　　準(zhǔn)確稱取2 g樣品于已稱重的稱量瓶中，加人2～3滴對(duì)苯二酚水溶液，于燥至恒重，按式(1)、(2)汁算固含量和轉(zhuǎn)化率：

　　式中：S——固含量;

　　G�！�—樣品重量，g;

　　G1——樣品干燥后的恒重，g;

　　W1——配方中除單體外不揮發(fā)組分的質(zhì)量，g;

　　W2——配方中單體的總量，g。

　　1.3.2膠乳粒徑的測(cè)定

　　取10 mL微乳液，裝人測(cè)試皿中，用Nano—ZS90粒徑分析儀測(cè)定膠乳的平均粒徑及粒徑分布范圍。

　　1.3.3穩(wěn)定性

　　將黏合劑加水稀釋至固含量為10%，在離心機(jī)上以3 000 r/min的速度離心分離0.5 h，觀察有無沉淀及分層現(xiàn)象。

　　1.3.4應(yīng)用試驗(yàn)

　　測(cè)試涂料印花布的摩擦牢度及柔軟性。

　　印花工藝

　　印花→預(yù)烘(80℃×3 min)→焙烘(130(℃×1.5 min)

　　印花漿處方/g

　　涂料8301 1～6

　　黏合劑 20

　　增稠劑 4

　　去離子水 x

　　總質(zhì)量 100

　　1.3.5性能測(cè)試

　　摩擦色牢度按照GB/T 3920一1997《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽�牢度》在Y57l L染色摩擦色牢度儀上測(cè)定。

　　剛?cè)嵝园凑語(yǔ)B W04003—87《織物硬挺度試驗(yàn)方法斜面懸臂法》在M507織物自動(dòng)硬挺度測(cè)試儀上測(cè)定。

　　顏色參數(shù)用Xrite-8400測(cè)色配色儀測(cè)定。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1聚合工藝的確定

　　八甲基環(huán)四硅氧烷的開環(huán)聚合和丙烯酸酯類單體的自由基聚合，是在短時(shí)間內(nèi)按照各自的聚合機(jī)理形成同步互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(IPN)。合成過程中應(yīng)嚴(yán)格控制聚合工藝條件。

　　2.1.1 乳化劑的選用

　　乳液聚合中，乳化劑的品種及用量直接影響乳液的穩(wěn)定性和聚合反應(yīng)的進(jìn)行。試驗(yàn)選擇B一196乳化劑和V一20S乳化劑組成的陰/非離子復(fù)配型乳化劑，對(duì)配比及用量進(jìn)行了研究，結(jié)果如表l、表2所示。

　　表1 乳化劑配比對(duì)聚合穩(wěn)定性的影響

　　注：不同乳化劑之間的配比為摩爾比;乳化劑用量為質(zhì)量百分比，占乳液體系質(zhì)量的2.2%。

　　從表1可以看出，乳化劑B一196與V一20S的摩爾比越接近1，體系越穩(wěn)定，聚合速率越快，乳液的外觀越透明，且體系的藍(lán)光越明顯。這是由于非離子型乳化劑和離子型乳化劑復(fù)配使用時(shí)，兩類乳化劑分子交替吸附在乳膠粒表面，在離子型乳化劑分子間楔人非離子型乳化劑分子，一方面拉大了乳膠粒表面乳化劑離子之間的距離，另一方面非離子乳化劑具有靜電屏蔽作用，大大降低了乳膠粒表面的靜電張力，提高了乳化劑在乳膠粒上的吸附牢度和乳液穩(wěn)定性。同時(shí)，離子型乳化劑主要靠靜電斥力使乳液穩(wěn)定，而非離子型乳化劑主要靠水化作用，若兩種乳化劑復(fù)合使用，二者的協(xié)同作用可使聚合物乳液具有極高的穩(wěn)定性。

　　表2 乳化劑用量對(duì)聚合穩(wěn)定性的影響

　　從表2可以看出，乳化劑用量較低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)凝膠塊和短時(shí)間內(nèi)分層。在本試驗(yàn)條件下，乳化劑用量低于1%時(shí)，體系不夠穩(wěn)定;乳化劑用量高于2%，體系趨于穩(wěn)定。試驗(yàn)過程中，隨著乳化劑用量增加，聚合速率提高，乳液外觀逐漸變透明，且體系明顯帶藍(lán)光。這是由于乳化劑用量增加后，膠束數(shù)目增多，成核粒子數(shù)日增加，使得乳膠粒子變小。乳化劑用量過大.聚合過程中易產(chǎn)生泡沫，使印花色牢度有所下降。

　　2.1.2引發(fā)劑用量及加入方式的影響

　　引發(fā)劑濃度決定了乳液聚合體系內(nèi)自由基的濃度，從而影響聚合速率和膠乳的其它性質(zhì)。試驗(yàn)采用過硫酸銨為引發(fā)劑，考察其濃度及加入方式的影響。

　　不同引發(fā)劑濃度下，聚合反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、膠乳的平均粒徑及分布見表3。

　　表3不同濃度引發(fā)劑下的轉(zhuǎn)化率、平均粒徑及分布

　　注：引發(fā)劑濃度為對(duì)單體總量的質(zhì)量百分比。

　　從表3可以看出，隨著引發(fā)劑濃度增大，單體轉(zhuǎn)化率先增大后減小，引發(fā)劑濃度為0.6%時(shí)，單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，為94.6%。隨著引發(fā)劑濃度增加，乳膠粒子的平均粒徑逐漸減小，然后又略有增大，粒徑分布則更加均勻。原因是引發(fā)劑濃度較低時(shí)，聚合過程是以膠束成核機(jī)理發(fā)生在乳膠粒子中;引發(fā)劑濃度較大時(shí)，水相中自由基濃度增大，引發(fā)水相中單分子聚合的可能性增加，以低聚物成核的膠束數(shù)目增多，使平均粒徑有所下降。隨著引發(fā)劑濃度進(jìn)一步提高，較大的水相自由基濃度使得自由基擴(kuò)散進(jìn)入乳膠粒的速率增大，從而又延長(zhǎng)了“活”的乳膠粒的壽命，使得乳膠粒子成長(zhǎng)機(jī)會(huì)增加，從而使乳膠平均粒徑增大。粒徑分布隨著引發(fā)劑濃度增加而趨于均勻。從這一方面來說，引發(fā)劑濃度應(yīng)盡可能高，但是引發(fā)劑濃度過高聚合不易控制，有時(shí)還會(huì)引起暴聚;另一方面，體系酸性也會(huì)因此增強(qiáng)，造成膠乳穩(wěn)定性下降。綜合考慮，引發(fā)劑用量

　　以0.5%～0.6%為宜。

　　引發(fā)劑的加入方式也會(huì)影響乳膠的穩(wěn)定性，試驗(yàn)了三種加入方式，結(jié)果如表4所示。

　　表4 引發(fā)劑的加入方式對(duì)乳膠穩(wěn)定性的影響

　　從表4可以看出，一次性加入引發(fā)劑，得到的乳液穩(wěn)定、均勻，呈乳白色、稍帶藍(lán)光，且單體氣味較輕;分批加入反而不利于乳膠穩(wěn)定，原因有待進(jìn)一步研究。

　　2.1.3聚合溫度對(duì)乳液性能的影響

　　反應(yīng)溫度也是影響聚合反應(yīng)和產(chǎn)品質(zhì)量的一含重要因素。溫度低，聚合反應(yīng)速度慢.反應(yīng)不完全;反之，引發(fā)劑分解速率大。試驗(yàn)比較了不同溫度下乳液的穩(wěn)定性，結(jié)果如表5所示。

　　表5反應(yīng)溫度對(duì)乳膠性能的影響

　　從表5可以看出，在較低溫度下聚合.反應(yīng)速率低，單體氣味重，轉(zhuǎn)化率低，乳液穩(wěn)定性差;隨著反應(yīng)溫度升高，聚合反應(yīng)速率加快，同時(shí)水相中自由基濃度也增大，使得自由基引發(fā)水相單體成核的速率加快，生成更多的乳膠粒，但粒子的平均粒徑較小;隨著溫度進(jìn)一步升高，自由基生成速率加大，使鏈終止速率增大，聚合物平均分子量降低，同時(shí)鏈增長(zhǎng)速率常數(shù)也增大.聚合反應(yīng)速率提高，反應(yīng)熱不易分散，引起暴聚，且聚合過程中出現(xiàn)凝膠，使乳液穩(wěn)定性F降。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度以控制在70—72℃為宜。

　　2.2黏合劑的應(yīng)用性能

　　合成產(chǎn)物中有機(jī)硅含量是影響印花織物手感和顏色性能的關(guān)鍵因素。本試驗(yàn)將合成的黏合劑用于涂料印花，測(cè)定有機(jī)硅用量對(duì)織物性能的影響(表6)。

　　印花后，所測(cè)織物的L值、C值和K/S值均隨有機(jī)硅用量的提高而提高，說明黏合劑中有機(jī)硅含量的增加能夠提高印花織物的鮮艷度和得色深度。隨著有機(jī)硅用量的增加，干摩擦牢度顯著提高，濕摩擦牢度反而有所降低，印花織物的剛度逐漸降低，手感越發(fā)柔軟。這是由于有機(jī)硅含量的增加，使黏合劑中的一Si一0一si—

　　表6有機(jī)硅用量對(duì)織物柔軟度、顏色性能的影響

　　注：L值，c值代表顏色的明度和彩度.K/S值代表顏色的深度。

　　鍵增多，從而降低織物摩擦?xí)r的摩擦因數(shù)，因而干摩擦牢度顯著提高;另一方面，有機(jī)硅含量的增加，膜的親水性能有所提高，使得濕摩擦牢度F降;黏合劑中的一Si一O一Si一鍵越多，所成膜的柔順性較強(qiáng)，印花織物的柔軟度越高。

　　3 結(jié)論

　　(1)在選用丙烯酸酯類單體與有機(jī)硅類功能單體，制備具有互穿網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)的印花黏合劑中，乳化劑B—J96與V一20S的摩爾比越接近1，體系越穩(wěn)定，聚合速率快，乳液外觀透明，且稍帶藍(lán)光。

　　(2)隨著引發(fā)劑濃度增大，單體轉(zhuǎn)化率先增大后減小，引發(fā)劑濃度為0.6%時(shí)，單體轉(zhuǎn)化率達(dá)94.6%。一次性加入引發(fā)劑，形成的乳液穩(wěn)定均勻;分批加入反而不利于乳膠穩(wěn)定。

　　(3)在較低溫度下聚合，反應(yīng)速率低，單體氣味重，轉(zhuǎn)化率低，乳液穩(wěn)定性差;升高反應(yīng)溫度，聚合速率加快，乳膠粒更多更小;隨著溫度進(jìn)一步升高，會(huì)引起暴聚，出現(xiàn)凝膠，乳液穩(wěn)定性下降。反應(yīng)溫度以控制在70～72℃為宜。

　　(4)隨著有機(jī)硅用量的增加，印花織物的剛度逐漸降低，于摩擦牢度顯著提高，濕摩擦牢度反而有所降低，所測(cè)織物的L值、C值和K/S值均隨有機(jī)硅用量的提高而提高。

來源：印染在線