无皂乳液聚合制备涂料印花增稠剂及其应用研究

摘要

以丙烯酸、丙烯酰胺为主要单体，与甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚，以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸钾-亚硫酸钠氧化还原引发体系、过硫酸铵为引发剂，聚乙烯醇作为分散剂，采用两步引发进行无皂乳液聚合，制备了高性能的涂料印花增稠剂。测定了影响乳液性能的各种因素，并利用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、示差扫描量热仪(DSC)对其结构、形态、热性能进行了表征。并把产品应用于涂料印花小试工艺，对增稠剂的作用机理及对印花效果进行了初步探讨。 研究结果表明： (1)采用无皂乳液聚合，以水溶性高分子聚乙烯醇作为胶体保护剂，过硫酸钾-亚硫酸钠氧化还原体引发体系、过硫酸铵为引发剂，采用两步引发聚合，制备了稳定的共聚物乳液。 (2)无皂乳液聚合制备涂料印花增稠剂的较佳工艺：采用一次投料法，m(丙烯酸)∶m(丙烯酰胺)∶m(甲基丙烯酸)=20∶8∶1，w(丙烯酸丁酯)=14％～16％，w(聚乙烯醇)=30％，w(引发剂)=0.3％，w(交联剂)=0.3％；反应时间：第一步2.5～3h，第二步3～3.5h；反应温度：第一步50℃，第二步75～80℃。 (3)随着引发剂用量增加，乳液的稳定性增加，当引发剂用量为0.3％时，黏度达到最大值22Pa·s，但当引发剂用量高于0.3％时，随着引发剂用量的增加，增稠剂的黏度下降，黏度指数上升。 (4)本实验采用无皂乳液聚合，反应中不加乳化剂，主要是靠水溶性高分子聚乙烯醇(PVA)在无皂乳液聚合中充当胶体保护的作用，增加聚合反应过程和乳液本身的稳定性。随着PVA用量的增加，乳液的黏度增加，稳定性增加。但当PVA用量超过30％时，乳液的增稠能力下降。 (5)柔性单体丙烯酸丁酯的加入，可增加聚合物链的柔顺性、改善织物手感和耐洗性能；随着丙烯酸丁酯用量的增加，聚合物表面电荷密度增大，乳胶的稳定性增强；但因其亲水性小，乳胶粒表面的水合层较薄，随其用量增加，会使乳液的黏度降低，综合考虑两种因素的影响，丙烯酸丁酯较佳用量为14％～16％。 (6)共聚物是一种轻度交联的高分子电解质，交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的加入，使其形成网络结构，对自由态水的限制作用增强，增稠能力增加，但当交联剂用量超过0.3％时，由于网络密度增加，体积膨胀率下降，黏度变小，黏度保留率下降。 (7)FT-IR证实了聚合物中各单体单元的存在；TEM测定乳液粒子呈规则的球形，颗粒表面光滑，粒子分布较均一，经测量计算，乳胶粒的平均粒径为80～100nm；DSC测定共聚物的玻璃化转变温度Tg=45.8℃，并没有出现各均聚物所对应的玻璃化转变温度，说明所合成的高聚物不是各均聚物的混合物，而是一个无规的共聚物。 (8)增稠剂产品是一种非牛顿流体，具有一定的假塑性和触变性，黏度随切变速率的增大而减小，当剪切力除去后，在瞬间又恢复到原来的稠厚和黏度状态，产品的黏度指数(PVI)值为0.22～0.23；合成的增稠剂还具有良好的抗电解质性能，产品的黏度保留率为22％～24％。 (9)用制备的增稠剂产品配制的原糊，制糊效率高，稳定性良好，可长期存放；糊料具有良好的增稠效果、耐电解质性能、流变性能、抗渗化性能、抱水性和耐稀释性能等，适用于平网或圆网印花。 (10)用增稠剂、黏合剂、涂料、水制备的色浆进行涂料印花试验。印制的织物花纹轮廓清晰，手感好，颜色鲜艳；干摩牢度好于国际标准，湿摩牢度等于或好于国际标准；并与增稠剂WF印制的织物进行比较，性能等于或好于增稠剂WF。

目录

文摘

英文文摘

1文献综述

2合成及检测

3结构与表征

4应用研究

5总结

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明