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低温水性聚丙烯酸酯胶乳的研制及其在纺织上的应用

吕晶  
【摘要】:本论文从环境友好的工艺角度出发,通过预交联技术合成出低温无甲醛水性聚丙烯酸酯胶乳和低甲醛水性聚丙烯酸酯胶乳,并将其应用于涂料印花和织物涂层。胶乳在制备和使用过程中不会对环境产生AOX污染。因制备出的无甲醛胶乳是具有一定预交联度的网状结构,烘干成膜后,胶膜就具有足够的物理机械性能,因此使用时可省去高温焙烘,是一种免焙烘工艺。这使PA胶乳应用生产具有经济效益和环境效益的双重效果。另一种低甲醛PA胶乳是在预交联基础上再加网络互穿技术而制成的,经150℃焙烘后,有优越的干、湿摩擦牢度或耐水压性能。 论文选用一种对人体无害的、含有两个或两个以上双键的交联单体与丙烯酸酯及其它乙烯型化合物通过多元共聚制备出低温水性无甲醛PA胶乳。在预交联技术的基础上,又添加了少量N-羟甲基丙烯酰胺制备出低甲醛PA胶乳,一定温度焙烘后,胶乳大分子具有一定程度的互穿网络结构。 文中通过构造“共聚”和共混两个胶乳模型,研究了常规“自交联”PA胶乳中N-羟甲基丙烯酰胺的作用模式;分析讨论低温水性PA胶乳的聚合工艺及影响因素;通过分析胶膜的溶失率、吸水率、力学性质和Tg,及用扫描探针显微镜观察薄膜的微观表面形态和粗糙度的测试,研究水性PA胶乳的成膜性能、稳定性及基本性能;测试并分析胶乳作为涂料印花粘合剂和织物涂层剂的使用性能;通过核壳聚合技术对无甲醛胶乳产品进行性能优化。 研究结果表明: 1.在常规“自交联”PA胶乳中,N-羟甲基丙烯酰胺并不是传统认为那样全部或大部参与共聚,而是极大部分在水相进行均聚,形成水溶性的均聚物,这种水溶性均聚物与聚丙烯酸酯形成“共混体系”经过焙烘,聚羟甲基丙烯酰胺中的-NCH_2OH之间缩合或与其他官能性基团如-OH、-COOH等反应,形成网状结构,将聚丙烯酸酯大分子“捆绑”起来。并不是传统所认为的那样——常规“自交联”PA胶乳成膜焙烘后形成真正的网状交联。 2.从物质的有机性/无机性值,以及多元单体发生共聚的条件出发,通过比较交联单体A与B的性能,发现采用交联单体A的胶乳的性能良好,确定了一个由软、硬及交联单体A等多种单体组成的混合体系在阴/非离子组成的复合乳 东华大学博士学位论文 摘要 化体系中进行乳液聚合制备所要求的低温无甲醛PA胶乳的配方。同时,软硬 单体比例、具有亲水功能的甲基丙烯酸琳A单体的用量、反应温度和引发剂 的用量等对胶乳的粒径和应用后织物的性能都有不同程度的影响。 3.在低甲醛胶乳的制备中,.在原有的预交联基础上又添加了少量的N‘经甲基丙 烯酞胺,适当温度焙烘后,聚卜轻甲基丙烯酞胺中轻甲基基团发生缩合形成 网络,与预交联网络形成某种程度的互穿结构,进一步提高了胶乳的性能。 4.交联单体A是预交联技术的关键。它是一种多官能团单体,可以使大分子链 在共聚过程中就形成交联。它的用量影响着胶乳大分子的预交联程度。交联 单体用量过高,大分子间的交联密度过大,将削弱胶乳粒子之间的结合与熔 融,导致胶乳胶膜总体性能的下降。选择合适的交联单体用量才能确保乳液 有良好的成膜性能。 5.合成出的胶乳粒子直径在0 .3{.65腼之间、粒径分布窄,乳液呈半透明有蓝 光。胶乳分散稳定性及存贮稳定性良好。 6.胶乳应用作涂料印花粘合剂,当无甲醛粘合剂使用量为20Ok(涂料用量5%) 时,印花织物于100℃烘干3min,印花品的牢度、手感、鲜艳度、给色量(刃S 值)等多个方面的结果都符合国家标准;低甲醛产品使用量为16%(涂料用 量5%),在150℃焙烘3min后,印花品的干湿摩擦牢度分别可达到4和4--5 级,手感柔软。满地印花后,织物上游离甲醛释放量低于3 OPPm,符合国际纺 织品研究协会的0k0刃ex标准。 7.以胶乳应用于低温水性涂层剂,涂层布的耐水压性和撕破强度取决于交联单 体A的含量。涂层织物80℃烘干后就可获得高的耐水压和透湿功能,耐水压 值是传统的PA涂层剂的2一3倍。 8.在低温无甲醛产品性能优化方面,通过在胶乳主体外包覆一层玻璃化温度较 高的硬单体聚甲基丙烯酸甲酷刊城MA,使胶乳粒子具有硬壳软核的结构,当 胶乳主体成分与壳层的比例在5:1与6:1之间,可以在一定程度卜改善印花织 物的回粘性及降低印制时的堵网现象,织物手感稍有下降,牢度性能基本不 受影响。


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