新型有机硅改性聚丙烯酸酯乳液的制备与应用

新型有机硅改性聚丙烯酸酯乳液的制备与应用

采用磷酸树脂法应用于系列产品的粘合剂、涂层、稠化等方面。丙烯酸树脂用于粘合剂的粘合机理符合“扩散理论”,基础是“相似相容原理”,取决于大分子的结构与柔顺性。在分子热运动的影响下,粘合剂在纤维分子链的尾部或中部扩散,相互纠缠,形成粘附的结合,逐渐模糊了两相的界限,并向纤维渗透,产生一种牢固的连接。其成膜过程是典型的高分子扩散现象,这个过程一般分为三个步骤:水分挥发、粒子变形和粒子合并。大部分聚丙烯酸酯乳液为普通乳液,粒径较大,是粒径为0.1～1μm的白色不透明低粘度胶体分散液。据报道,平均粒径增大一倍,最低成膜温度(MFT)增高2.8℃。粒径越大其皮膜的致密性与光洁性也越差。微乳液是粒径10～100nm的乳液,是热力学稳定的透明或半透明的胶体分散体系。1980年Stoffer和Bone最先报道了甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸甲酯(MA)的微乳液聚合,此后微乳液聚合被人们广泛研究[4～9]。因微乳液的粒径小于普通乳液一个数量级,其体积就小三个数量级,这使得微乳液的MFT降低,有效粒子数大大增加,从而微乳液具有更好的成膜性、渗透性及亲和性。1实验部分1.1脂肪醇磺酸盐系表面活性剂甲基丙烯酸(MAA),甲基丙烯酸甲酯(MMA),苯乙烯(St),丙烯腈(AN),丙烯酸正丁酯(BA),丙烯酸2-乙基己酯(EHA),八甲基环四硅氧烷(D4),过硫酸铵(APS),氨水,脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)系列,十二烷基硫酸钠(SDS),脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES),水溶性醇(作助表面活性剂)。1.2透射电子显微镜条件四口烧瓶,滴液漏斗,温度计,搅拌器,冷凝管,烘箱,冰箱,电热套,HITACHIH-800型透射电子显微镜,NDJ-1型旋转式粘度,TGL-16B型高速台式离心机。1.3合成中1.3.1单预乳化将乳化剂及助表面活性剂加入核单体中,在高速机械搅拌下缓慢加入水,用转相分散法制成预乳液Ⅰ。用同样方法制得预乳液Ⅱ。1.3.2单体或引发剂合成ph值在装有温度计、搅拌器、冷凝管的四口瓶中加入5ml水,开动搅拌,加4ml预乳液Ⅰ,用氨水调H值至7,开始升温,升温至60℃时加入少量引发剂,继续升温并加入剩余预乳液Ⅰ及引发剂,温度控制在90℃左右,继续加入预乳液Ⅱ及引发剂,滴加完单体后追加少量引发剂并保持反应1.5h,反应过程中用氨水调pH值,使反应始终在pH=7的条件下进行。自然冷却,过滤,包装。1.4乳液稳定性测定含固量:将样品放在表面皿中称量,放入烘箱内烘至恒重,测定其含固量;粘度:用NDJ-1旋转式粘度计测定;粒径:用HITACHIH-800型透射电子显微镜测定;离心稳定性:用TGL-16B高速台式离心机以3000r/min的速度旋转30min,观察有无分层现象;耐热、耐冻稳定性:将乳液置于40±2℃烘箱内4h,及置于-25℃冰箱内6h自然融化,观察现象;pH稳定性:用HCl和NaOH将乳液的pH值调至3～14,观察现象;镁离子稳定性:在3g乳液中加入9ml2%MgCl2·H2O溶液,放置24h,观察现象;钙离子稳定性:在16ml乳液中加入4ml0.5%CaCl2溶液,放置24h,观察现象;乳液的成膜性能:将乳液放入表面皿中,在室温自然成膜。1.5应用1.5.1分类布局蓝色涤纶织物,白色涤纶织物。1.5.2液体分类和制备取适量的乳液加入蒸馏水稀释成一定浓度。1.5.3完成后分类整理液预热(40℃,30min)※织物浸渍(40℃,30min)※预烘(90℃,5min)※焙烘(160℃,3min)1.5.4失水量的测定在同等规格的10ml小烧杯中加入约5ml的去离子水,用双面胶围绕杯口边缘一圈,将不同乳液整理的布样(包括原布)紧密覆盖上,分别称重后一同在90℃左右烘箱内放置4h左右,再分别称重,计算失水量。失水量越大,其透湿性越好。2结果与讨论2.1微乳液性能2.1.1质量分析指标外观:微带黄蓝光半透明含固量:30%左右*粘度:18mPa·s左右*粒径:50nm左右*成膜性:室温成膜,细致光洁2.1.2微乳液稳定性离心稳定性:30min不分层耐热性:4h无分层,无漂油现象耐冻性:6h不破乳,不漂油耐氯化镁性:24h无分层,无漂油现象钙离子稳定性:24h无分层现象耐酸碱性(pH3～14):4h无分层,无漂油现象测试结果说明微乳液各项性能稳定,含固量也比较高。2.2织物的透湿性采用乳液∶蒸馏水为1∶5的整理液,对织物进行整理,整理后织物的各项性能见表1,表2。从表2可看到:粒径小的G-16与J-4微乳液具有良好的性能,乳液粒径小不仅使其有良好的稳定性,而且成膜性好,亲和性好,尤其是手感好;J-4、G-2、G-16整理的布样失水量比原布大,具有导湿作用,G-9整理的布样失水量比原布小但差距不大,透湿性良好。在实验中,蓝色涤纶整理后均有不同程度的增深,这是因为制备的聚丙烯酸酯乳液为低折射率整理剂,覆盖在纤维表面后使反射光大大减少,同时整理后纤维表面光滑度下降,入射光在整理层内多次折射和被纤维内染料吸收,因此显色效应大为增强。据报道,折射率下降0.1,表面反射率降低约1.4%。将乳液稀释成5%～10%对蓝色涤纶进行整理,并与道康宁公司的有机硅类增深剂SM8709进行比较,虽然其增深效果略差一些,但还是有明显的增深效果。3聚丙烯酸酯粘合剂整理涤纶织物的性能pH值:7*大部分乳液的平均指