粘接 Adhesi on in China
牛松，赵振河，张小丽
(西安工程大学，陕西西安710048)
收稿日期:2008-07-04
作者简介：牛松(1985-)，男，硕士研究生，主要从事染整助剂和高分子的合成研究。
摘要：采用无皂乳液聚合法合成了丙烯酸酯类涂料印花粘合剂NZ 2071。讨论了各种因素对该涂料印花粘合剂性能及印花效果的影响，并得出了较佳合成工艺及织物整理工艺。结果表明，该涂料印花粘合剂稳定性良好，印花织物耐摩擦、皂洗等牢度好，手感柔软。 关键词：涂料印花；丙烯酸酯；无皂乳液聚合；粘合剂
中图分类号:T Q331.4+7 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2008)12-0020-04
印花浆由涂料、粘合剂、增稠剂与少量辅料组成，由于涂料是借粘合剂机械地固着在纤维表面，因此
粘合剂决定了印花织物的摩擦牢度和皂洗牢度,
粘合剂的性能在印花中起着重要作用[1]
。
目前，涂料印花粘合剂多以常规乳液聚合的方式获得。由于乳化剂的存在，导致粘合剂的附着牢度降低，使得织物耐洗牢度、耐摩擦牢度、手感、抗起毛起球等性能均有所下降。同时，乳化剂造成的环境污染也日益引起人们的关注。为了解决以上问题，人们采用无皂乳液聚合法合成涂料印花粘合剂[2]
。由于无皂乳液的乳胶粒表面洁净，单分散性良好，同时也消除了传统乳液聚合中乳化剂对环境的
污染问题[3]
，因此，无皂乳液聚合技术在涂料印花粘合剂的合成方面受到了广泛关注。
本工作从丙烯酸酯的无皂乳液聚合反应机理出发，在无N 2保护等复杂条件下，制备出一种性能优良的无皂乳液涂料印花粘合剂NZ 2071，将其应用于织物上，使印花织物的摩擦、皂洗牢度及手感均有明显改善，从而解决常规乳液聚合因加入乳化剂而导致的耐水、耐污性差，织物手感硬和光泽弱的问题。1 实验部分1.1 主要原料
单体：甲基丙烯酸甲酯(MMA )、丙烯酸丁酯(BA );
功能单体：丙烯酸(AA )、甲基丙烯酸(MAA )；引发剂：过硫酸铵(APS );
交联单体：丙烯酸羟乙酯(HEA )、N 2羟甲基丙烯
酰胺(NMA );
保护胶体：聚乙烯醇P VA (1799型)、羧甲基纤维素钠(C MC );
涂料：涂料妃红FGR 、涂料金黄FGR 、涂料翠蓝FG 。
1.2 主要仪器及设备
Y571B 型摩擦牢度测试仪;MU505T 型均匀小
轧车;DHG 29076A 型电热控温鼓风干燥机;BP221S LA 2205型织物热定型机;S W 212A 型耐洗牢度试验机等。
1.3 印花粘合剂N Z 2071的制备
将装有搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计的三口烧瓶置于恒温水浴锅中，将一定体积的去离子水加入到三口烧瓶内，搅拌升温至70℃，加入一定量聚乙烯醇与羧甲基纤维素钠的水溶液，保持温度为75～80℃。采用连续滴加工艺，先滴加pH 值已调至弱
碱性的引发剂APS 、AA 及HE A 的混合液,1～2m in 后再开始滴软硬单体质量比为3∶7的BA /MMA 混合单体,2h 内滴完。保温1～2h，降至室温，过滤。1.4 涂料印花工艺
1)印花浆原料 配方/(g/L )
涂料 2～12粘合剂 10～50交联剂32 1～6乳化糊 10～60
2
2)工艺流程
印花→烘干(80℃/3m in)→焙烘(120～180℃/1.5～5m in)
1.5 乳液性能测试
(1)固含量
称取2g左右乳液放入已恒重的称量瓶中，置于120℃烘箱内加热2h，平行称取2次样品取平均值，固含量用质量分数表示[4]。
(2)电解质稳定性[4]
取等量的乳液加入相同质量浓度为0.1mol/L 电解质，观察一定时间后的乳液絮凝量，以此测试乳液的电解质稳定性。
(3)化学稳定性[5]
用一定浓度硫酸铝和氯化钙水溶液分别慢慢滴入稀释50倍的乳液中，观察乳液凝聚析出时所消耗的试剂毫升数。
(4)机械稳定性[6]
将一定量的乳液装入小塑料瓶中，在1400r/ m in的转速下搅拌30m in，观察其是否分层或破乳。
(5)耐水性[7]
在玻璃板上涂上乳液，晾干后送入烘箱，在120℃下烘干，浸入装有蒸馏水的表面皿中，浸入涂膜的2/3，适时观察是否起皮、脱落。
1.6 织物性能测试
耐干、湿摩擦牢度：按G B/T3920—1997测试。
皂洗牢度：按G B/T3921.1—1997测试。
柔软性：以5～10人一组，用人工法比较织物经涂料印花后的手感[1]。
2 结果与分析
2.1 引发剂用量对乳液性能的影响
只改变引发剂APS的用量，其余按1.3的规定进行无皂乳液聚合，结果见表1。
Tab.1 Effect APS amount on soap2free em ulsi o n p r ope rti e s 表1 APS的用量对无皂乳液性能的影响
APS用量3/%乳液外观气味稳定性
0.6乳白，稍带蓝光，无凝胶较重差
0.8乳白，蓝光一般，无凝胶较轻一般
1.0淡黄，蓝光较好，无凝胶轻好
1.2淡黄，蓝光一般，少量凝胶轻好
3以单体量为基数。
引发剂用量直接影响反应体系中自由基的数目，还会影响聚合反应时间、单体转化率及乳液性能。由表1可知，随着引发剂用量的增加，乳液的气味有所降低，说明无皂聚合反应的完全程度随引发剂用量的增加而提升，乳液的稳定性随引发剂用量的增加而提高，这可能因为引发剂APS用量过小时，乳液粒子表面电位下降，致使粒径增大而相互粘连，乳液体系稳定性遭到破坏。当引发剂用量增大到一定程度时，体系中自由基数目增多，聚合速率加快，成核粒子数目增多，乳液粒子表面电位升高而使乳液变得稳定。综合考虑，确定引发剂用量为单体量的1.0%。
2.2 聚合温度对合成的影响
聚合温度低，诱导期长，聚合速率低；而聚合温度过高，引发剂的分解速率过快，反应剧烈，乳液粒子的布朗运动加剧，也会使乳液粒子表面水化层变薄，从而导致乳液稳定性变差。聚合温度对产品性能的影响见表2。
Ta b.2 Effe c t o f po l y m e ri za ti o n tem p e ra tu re
o n em u lsi o n p r op e rti e s
表2 聚合温度对合成的影响
聚合温度/℃ 乳液外观气味稳定性70乳白，无蓝光，较多凝胶较重差
75乳白，有蓝光，少量凝胶轻好
78乳白，蓝光较好，极少量凝胶轻好
80淡黄，蓝光一般，少量凝胶较轻一般
82淡黄，无蓝光，较多凝胶重差
本试验发现，反应温度控制在70～75℃时，反应时间较长，残存的单体含量较高，难以得到较高固含量的共聚物乳液，乳液易分层；反应温度控制在75～78℃时，反应容易控制，单体味较少，反应转化率较高，凝胶量较少，蓝光较强；当温度超过82℃时，反应速度过快，体系产生的热量较大，一时难以排出，制得的乳液稳定性差，凝胶量较多，无蓝光，易分层。综合考虑，确定较佳的聚合反应温度为75～78℃。
2.3 单体滴加速率对合成的影响
一般单体的滴加速率应略慢于聚合反应速率，以使反应过程中吸收的热量与放出的热量维持平衡。若单体滴加过快，放热量过大，会形成乳胶粒凝聚，甚至暴聚，得到的乳液成膜性、耐水性也差。综合考虑，确定单体的滴加速率为1滴/s。
12
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2.4 搅拌速度对合成的影响
无皂乳液聚合中，凝胶量与搅拌速度有很大的关系。搅拌速度过小，体系不能充分均匀混合，聚合反应不能顺利进行，会出现大量凝胶；搅拌速度过大，由于剪切力的作用，乳胶粒子动能增加，粒子间的碰撞几率也随之增大，最终会粘连在一起产生凝胶。试验表明，搅拌速度以250～400r/m in为宜。
2.5 无皂乳液的性能
无皂乳液的测试性能见表3。
Ta b.3 Te s t re su lts o f em u ls i o n p r op e rti e s
表3 无皂乳液性能测试结果
测试项目指标
外观淡黄，有蓝光
固含量/%≥20
电解质稳定性稳定
化学稳定性稳定
机械稳定性稳定
耐水稳定性稳定
2.6 粘合剂用量对织物性能的影响
按1.3工艺操作，改变粘合剂用量，印花后按照1.6方法测定织物的性能，结果见表4。
Ta b.4 Effec t o f b i nde r am o un t o n fab ri c p r op e rti e s 表4 粘合剂用量对织物性能的影响
粘合剂用量/%摩擦牢度/级皂洗牢度/级干湿沾褪
104344～5
154～53～43～44
204～54～54～55
2554～54～54～5
3053～44～54～5
404～5444
50544～54
由表4可以看出，随着粘合剂用量的增加，织物的各项性能均有明显提升，尤其是干、湿摩擦牢度的提高幅度相对较大。但是，涂料是借助粘合剂的作用才能与纤维发生牢固结合，当粘合剂用量超过30%时，织物各项牢度反而下降。粘合剂的最佳用量为25%。
2.7 交联剂用量对织物性能的影响
按1.3工艺操作，改变交联剂用量，印花后按照1.6方法测定织物的性能，结果见表5。
Ta b.5 Effec t o f c r o s sli nke r am o un t o n fab ri c p r op e rti e s 表5 交联剂用量对织物性能的影响
交联剂
用量/%
摩擦牢度/级皂洗牢度/级
干湿沾褪04～52～33～43～4
14333
242～344
354～54～54～5
44～53～43～44
54～544～54～5
64～544～54～5
由表5可以看出，随着交联剂用量的增加，织物的摩擦及皂洗牢度均有一定程度的提高，这是由于粘合剂交联密度增加的缘故，使织物的牢度得到进一步提高，但交联剂用量过高，交联度过大，使织物的手感变差。因此，最佳交联剂用量以3%为宜。
2.8 乳化糊用量对织物性能的影响
按1.3工艺操作，改变乳化糊用量，印花后按照1.6方法测定织物的性能，结果见表6。
Tab.6 Effect of emulsi o n thi ckene r amount on fabri c p r ope rti es 表6 乳化糊用量对织物性能的影响
丙烯酸羟丁酯
乳化糊
用量/%
摩擦牢度/级皂洗牢度/级
干湿沾褪104～52～33～44～5
204～5334～5
3054～54～54～5
404～53～43～44
504344～5
6042～33～44～5
由表6可知，随着乳化糊用量的增加，织物的摩擦、皂洗牢度也随之增加，但其用量过多会降低织物的耐洗牢度，而且手感变得更差。因此，最佳乳化糊的用量为30%。
2.9 乳液应用效果
1)涂料印花最佳工艺及条件
印花浆配方:
原料 配方/(g/L)
涂料 6
粘合剂 25
22
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交联剂32 3
乳化糊 30
印花工艺流程:
印花→烘干(80℃/3m in)→焙烘(170℃/4 m in)。
2)涂料印花织物性能
按2.9.1)中工艺进行涂料印花，按1.6法测试织物性能，结果见表7。
Ta b.7 Te s t te su lts o f p i gm en t p ri n ted fa b ri c
表7 涂料印花织物性能测试结果
测试项目摩擦牢度/级皂洗牢度/级
干湿沾褪
手感
纯棉织物54～54～54～5柔软
由表7可知，涂料印花织物的干、湿摩擦牢度、皂洗牢度均较好，织物的手感柔软。可见，该无皂乳液粘合剂能很好地粘附在纤维上，并形成强度较高的薄膜，耐水性较好。
3 结语
(1)无皂乳液粘合剂NZ2071呈淡黄，蓝光较好；固含量为22%；电解质、化学、机械、耐水稳定性等均良好。生产设备简单，操作简便，成本较廉。
(2)将合成的粘合剂应用于织物涂料印花上，织物的干、湿摩擦牢度、皂洗牢度等达到了工业粘合剂的性能指标，泽鲜艳，手感柔软。
参考文献
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合成与应用[J].中国胶粘剂,2006,15(6):12-13. [2]张洪涛，黄锦霞.乳液聚合新技术及应用[M].北京：化学
工业出版社,2007.74-75.
[3]马彩霞，刘方方，刘少琴.无皂乳液聚合的研究及应用
[J].河北化工,2004(3):10.
[4]唐娅娟，李成海，张海明.丙烯酸酯无皂乳液的制备及性
能研究[J].化学建材,2007,23(1):23.
[5]蔡斯让，郑田菱，张瑞姝.丙烯酸酯乳液无皂乳液聚合的
研究[J].中国胶粘剂,1996,6(5):5.
[6]秦总根，涂伟萍.四元纯丙无皂共聚物乳液的研制[J].
涂料工业,2004,34(2):3.
[7]李晓燕，马越，吴志明，等.挥发性乳化物在无皂乳液聚
合中的应用[J].农机化研究,2005,(4):217.
Syn thesis and appli ca ti on of acryl a te p i gm en t pr i n ti n g b i n der NZ2071
N IU S ong,ZHAO Zhen2he,ZHANG Xiao2li
(Xi’an Polytechnic University,Xi’a n,Shanxi710048,China)
Abstract:The acrylate p ig ment p rintting binder NZ2701was synthesized by s oap2free e mulsi on poly merizati on.The influences of different fact ors on p r operties of the binder and the p rinted results of fabrics were discussed.I n addi2 ti on,the better p r ocesses of synthesis of binder NZ2071and textile finishing were obtained.The results showed that the p ig ment p rinting binder had good stability,the rubbing and s oap ing fastnesses of the p rinted fabrics were good, and the fabrics had perfect s oft feel.
Key words:p ig ment p rinting;acrylate;s oap2free e mulsi on poly merizati on;binder
室温固化高性能环氧胶
美国M aster Bond公司推出了新型室温固化双组分高性能环氧胶粘剂EP37LV21，其特点是低黏度、耐
水、耐化学药品、可低温固化、高强度。2个组分黏度均低，在任何温度下都易于混合，混合后的黏度约5000mPa・s。适用期30m in，室温下固化迅速开始,8～10h固化完全，固化物拉伸强度高达57MPa，体积电阻率1016Ω・c m。固化体系能在水、稀酸、稀碱、甲苯、丙酮等介质中长期浸泡。该胶可用于粘接、修补、灌浆，铜管接缝的粘接剪切强度超过9.3MPa，是铜管接头焊剂的理想替代品。
可耐超低温环氧密封胶
美国M aster Bond公司推出一种耐超低温双组分环氧树脂密封胶EP29LPSP,2组分混合的质量比为100∶65，可在室温固化，放热量很小。若能(50～70)℃/(6～8)h热固化，效果最佳。固化物能耐-269℃超低温冲击，如在5～10m in内从室温降至液氮温度。
(李子东 摘编)
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