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《浙江理工大学》 2010年
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无APEO、无甲醛硅丙共聚胶乳的制备及其在涂料印花中的应用

董建朋  
【摘要】: 涂料印花工艺简单、色谱齐全、拼色容易,固色后一般无需水洗,具有节能节水、成本低廉等特点。因此,涂料印花实施是印染行业实现清洁生产、节能减排的有效途径。但当前,作为印花色浆关键成分的粘合剂不仅存在APEO残留,游离甲醛释放等环保问题,而且印花织物的手感与牢度相矛盾,严重阻碍了产品质量的提升。鉴于此,课题通过开发乳液聚合无APEO乳化体系,构建无甲醛自交联体系,研制有机硅改性的丙烯酸酯乳液等研究,开发了一种柔软环保型涂料印花粘合剂。论文研究可分为四部分: 第一部分无APEO可聚合复合乳化体系的应用研究。本部分以无APEO阴离子乳化剂A-6280、非离子乳化剂A-980为原料配制传统复合乳化剂,在此基础上,引入可聚合乳化剂APS-100配制可聚合复合乳化剂,并应用于预乳化半连续乳液聚合法制备涂料印花粘合剂,研究了乳化剂及其用量对聚合稳定性、胶乳稳定性、乳胶粒、胶膜性能及涂料印花色牢度的影响。结果表明:键合在乳胶粒表面的可聚合乳化剂,可改善胶乳耐电解质、pH值及冻融循环稳定性,降低胶膜溶失率,提升胶膜力学性能,提高涂料印花色牢度。可聚合复合乳化剂用量为6%时,乳液聚合具有较高的单体转化率和较低的聚合凝聚率;胶乳具有优异的耐电解质、pH值和冻融循环稳定性;乳胶粒结构规整,粒径在80nm左右;胶膜具有较低的溶失率、较高的断裂功;涂料印花具有良好的色牢度。 第二部分无甲醛聚丙烯酸酯涂料印花粘合剂交联体系的构建。本部分以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为亲油性交联单体,以交联剂HA(含有羟基、丙烯酰胺基团)、N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)为亲水性交联单体,通过预乳化半连续乳液聚合法合成了一系列可用于涂料印花的粘合剂胶乳,系统研究了交联单体构成对乳胶粒径、胶乳粘度与流变性、胶乳成膜速度、胶膜交联度和拉伸性能的影响,探讨了交联单体亲水亲油性与胶乳及其膜性能之间的关系,考察了复合交联单体配比及用量对胶膜及涂料印花性能的影响。结果表明:乳胶粒径、胶乳粘度及成膜速度与交联单体的亲水亲油性相关。交联单体亲水性强,乳胶粒径大,胶乳成膜速度慢,粘度大,呈现假塑性流体特征。胶膜交联程度、拉伸性能主要取决于交联单体的交联基团及其反应活性。以交联单体GMA和HA按质量比1:4组成复合交联剂,其用量为单体质量的4%时,胶膜具有较优异的拉伸性能,涂料印花具有较好的摩擦牢度。 第三部分硅丙共聚涂料印花粘合剂的制备、结构和性能研究。本部分采用丙烯酸酯、丙烯酸、乙烯基硅烷偶联剂、八甲基环四硅氧烷(D4)制备硅丙共聚涂料印花粘合剂,探讨了粘合剂性能及单体转化率的各影响因素,并研究了硅丙共聚物的结构、玻璃化转变温度和耐热性,乳胶粒的形貌、粒径及分布,胶膜的拉伸性能及耐水性。结果表明:软单体BA和2-EHA质量比4:1,硬单体St和MMA质量比3:1,软硬单体组分质量比2.5:1;丙烯酸用量为丙烯酸酯单体质量的3%;乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)与D4质量比为1:4,用量为丙烯酸酯单体质量的10%;在催化剂DBSA用量为D4质量的7%,反应温度为80-85℃,反应时间为1h条件下可制备高转化率硅丙共聚粘合剂,其乳胶粒呈规则的圆球状,粒径在100nm左右。聚丙烯酸酯经有机硅单体改性后,玻璃化转变温度降低,耐热稳定性增强,胶膜断裂强度下降,断裂强度增加,耐水性显著提升。 第四部分硅丙共聚涂料印花粘合剂应用研究。本部分研究了硅丙共聚涂料印花粘合剂(SAC)用量、焙烘温度、焙烘时间对印花织物性能的影响,并与其他粘合剂加以比较。结果表明:当粘合剂用量为20%,焙烘温度为150℃,焙烘时间为3min时,涂料用量为5%的印花织物干摩擦牢度可达4级,湿摩擦牢度达3-4级,手感柔软;和其他粘合剂相比,粘合剂(SAC)印花织物具有较好牢度和手感。 论文研究表明以乳化剂A-6280、A-980和APS-100按质量比2:1:1组成的可聚合复合乳化剂可作为涂料印花粘合剂合成用的理想无APEO乳化剂。以交联单体GMA和HA按质量比1:4组成的复合交联剂可作为涂料印花粘合剂合成用的理想无甲醛交联剂。以丙烯酸酯、丙烯酸、乙烯基三乙氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷(D4)合成的无APEO、无甲醛硅丙共聚涂料印花粘合剂具有较高的摩擦牢度,良好的手感。
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