第15卷第1期武汉科技学院学报V ol.15 No.1 2002年2月 JOURNAL OF WUHAN INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Feb. 2002 低温自交联印花粘合剂的合成与应用 王振东１，金晓红１，郭名霞１，毛培２，宋如意２
（1 武汉科技学院环境与化学工程系, 湖北武汉 430073; 2 顺德市向成化工有限公司, 广东顺德 528300）
摘要：采用预乳化种子乳液聚合技术，合成具有核／壳结构的自交联粘合剂；研究乳化剂用量、核／壳单体比 例、功能性单体的选择、反应温度和时间等对粘合剂性能的影响，应用实验表明其各项性能指标都能达到国 家标准。
关键词：涂料印花；粘合剂；低温自交联
中图分类号：ＴＳ１９４．４４＋３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—５１６０（２００２）０１—００５８—０３
涂料印花是借助粘合剂将对织物没有亲和性和反应性的涂料粘附在织物上的印花工艺，因其印制后只需固而无需水洗，缩短了工艺流程，节约了水、电、汽，减少印染废水的污染，因而该工艺被印染行业广泛采纳。国家经济贸易委员会也将其列入纺织行业推行清洁生产的工艺之一。
涂料印花产品质量的优劣直接受印花粘合剂性能的影响。我国对涂料印花工艺的研究始于50年代后期，目前粘合剂的合成多采用乳液聚合工艺。本实验中，选用丙烯酸酯类单体采用核/壳型种子乳液聚合。在聚合工艺中，我们发现乳化剂的用量核/壳部分单位的比例，反应温度、反应时间、功能性单体的选择等，对粘合剂的性能影响明显。涂料印花应用实验表明，合成的印花粘合剂WK—1印花效果令人满意，几个印染厂的生产应用已取得明显的经济和社会效果。
１ 实验部分
１．１ 原料
丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠、N—丁氧基甲基丙烯酰胺、过硫酸铵、OS-15等。
１．２ 合成工艺
先用种子乳液聚合成核，再将预乳化好后的其余单体作为壳单体连续滴加到种子核乳液中，聚合成壳
体，即可得到核/壳结构的粘合剂，合成工艺如下：在装有冷凝管、温度计、搅拌器和滴液漏斗的四颈烧瓶中，加入水、乳化剂和部分单体，搅拌乳化0.5h，分批加入引发剂；升温至80℃后保温，控制滴加速度，在2~4小时内将剩余的引发剂和单体滴加完毕；保温反应0.5h，用氨水调节pH值到7~8，冷却出料。１．３ 产品性能测试
（1）外观：目测法。了解产品泽及沉淀状况。
（2）成膜性能：结膜法。精确称取2 g样品于洁净干燥的表面皿中，100℃下烘干，观察结膜时间和成膜泽。粘合剂成膜透明度好，有利于印花产品的光控制。成膜时间过短，印制时则容易造成堵网，影响印花产品质量。
（3）pH值：pH试纸。
（4）含固量[1]：重量法。准确称取2g样品，于105℃烘至恒重，并按下式计算含固量：
含固量%=（样品恒重 / 样品湿重）×100%
（5）粘度：NDJ-79型回转式粘度仪。
（6）反应转化率[2]：准确称取2g样品，于105℃烘至恒重，并按下式计算含固量：
转化率%=
M
G W
G G
向达
00
1−×100%，其中G0为样品重量；G1为样品干燥后恒重；W为配方中除单体外不挥发组分的百分含量；M为单体百分含量。
收稿日期：２００１－１２－２５
作者简介：王振东（１９７０－），男，工程师，研究方向：印染助剂、功能性纺织品开发．
第1期 王振东，等：低温自交联印花粘合剂的合成与应用
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（7）磨擦牢度：按GB415-78标准测定。 １．４粘合剂的应用
1.4.1材料：纯棉平布。 1.4.2印花处方：见表1。 1.4.3印花工艺：
２．１ 乳化剂用量对粘合剂性能的影响
改变乳化用量，在其它条件相同进行合成工艺实验，粘合剂性能如下：
由表2知，乳化剂用量对产品性能有较大影响。乳化剂用量少，容易造成破乳，导致局部单体浓度过高，从而形成局部聚合反应较为强烈，出现凝结物，产物成膜光泽不好，稳定性变差，印花牢度下降，这些不仅
影响粘合剂质量，而且聚合产生的凝结物部分粘附于反应器，给生产维护带来困难。当乳化剂用量适中时，产物成膜光泽较好，印花牢度也可提高，粘合剂质量较好。但乳化剂过量时，乳液内胶束过量，造成部分单体
无法参与反应，反应转化率降低，进而影响到产品质量。因此，我们必须合理选择乳化剂用量。 ２．２ 核／壳单体比例对产物性能的影响
在其它用量固定不变时，改变核/壳单体的比例，实验发现，核/壳单体的比例对产物的性能影响较大。
在一定范围内，当核单体比例较低时，乳液中胶束含量较少，形成的胶粒较小，随后加入的壳单体，能随机进入胶粒发生反应，胶粒均匀迅速增长，聚合反应稳定易控制，形成的乳液稳定，微代蓝光，无凝聚物。
社会发展的规律当胶束中单体含量相对较高时，单体游离基也较多，壳单体加入后，易在局部形成较为激烈的聚合反应，胶粒粒子迅猛增大，很容易产生凝聚物，容易“冲锅”，形成的乳液呈乳白，凝聚物较多，气味较重。严重时，容易“冲锅”。
选择合适交联单体核/壳单体的比例，不仅能提高加料速度，减少反应时间，还能提高产物性能。 ２．３ 自交联单体的影响
在实验中，我们还偿试了以不会产生甲醛的N —丁氧基丙烯酰胺（BOA ）单体取代N —羟甲基丙烯酰胺（NMA ）单体进行聚合反应，实验结果表明，采用BOA 单体聚合的乳液呈白，有絮状凝聚物，乳液稳定性差，采用BOA 合成的粘合剂虽无游离甲醛，但稳定性比NMA 差，这方面的工作有待进一步研究。 ２．４ 反应温度的影响
反应温度对乳液聚合和粘合剂质量影响很
大，温度高有利于提高聚合速率，缩短反应时间，但不利于反应的进行，聚合时在局部很容易出现
爆聚，产生较多的凝聚物，温度低时则反应速率
慢，反应所需时间长，不仅生产效率低，所得乳
液稳定性也差。
从表3可看出，温度控制在80℃—85℃得到
的乳液稳定性好，转化高，固含量也较高。温度低，反应速度慢，乳液含固量偏低，温度高与90℃，反应很难控制，乳液稳定性差，凝聚物较多，因此，反应温度控制在80℃—85℃为最好。 ２．５保温反应时间的影响
在聚合反应，保持其它条件不变，改变保温反应时间，所得产物结果如下：
表１ 印花工艺处方
染化料
用量 涂料蓝8331/g 5 粘合剂/g
12 尿素/g 1 PTF 糊料/g 65 水/g
15
表２ 乳化剂用量的影响
乳化剂用量
(占单体量%) 粘度（.c.p.）
成膜性能
转化率（%） 1 8.5 淡黄无，半透明，鱼鳞纹多 89 3
11.8
无，半透明，有少量
84上海壹周报
5 14.
6 无，透明，无鱼鳞纹 95
7 17.2 无，透明，光滑 95 9 19 无，透明，光洁 91 表３ 反应温度对乳液聚合的影响 温度(℃)
外观 固含量(%) 转化率(%) 75 乳白，有气味，无凝聚 26.2 85 80 半透明蓝光乳，无悬浮物
29.7 93 85 半透明蓝光乳，少许悬浮物
30.2 93 90 乳白，有凝聚物多
27 90
武汉科技学院学报 2002年
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表４ 保温反应时间的影响
表５ 焙烘工艺对印花效果的影响
反应时间(min) 固含量(%) 转化率(%)
粘合剂 WK-1 KG-101 30 28.2 89 45 29.6 92 焙烘工艺 150℃×1.5min 120℃×2min 105℃×3min 150℃×1.5min 120℃×2min 105℃×
3min 60 30.1 93 刷洗(级) 4~5 3~4 3 4 2~3 2~3 90 29.7 93 干(级) 3 3 2~3 3~4 3 2~3 120
29.6
92
印 花
牢
度 湿(级)
3
3
2~3
3
2~3
2~3
从表4知，保温反应45min 后聚合反应就基本完成。因此，聚合反应保温时间确定为45min 。 ２．６ 焙烘工艺对印花效果的影响
选取最佳聚合工艺条件合成的粘合剂WK-1乳液与安徽科技大学生产的粘合剂KG-101进行对比实验。不同焙烘温度和时间对粘合剂印花牢度的影响如表5。实验表明，在120℃下焙烘2min ，粘合剂WK-1的印花牢度各项指标也达到国家标准，其中刷洗牢度还优于KG-101，而且粘合剂WK-1的含固量小于KG-101，存在一定价格优势。
３ 结论
３．１ 聚合工艺中，乳化剂的用量对粘合剂的外观、成膜性能及粘度都有影响，可根据使用要求适当调整乳化剂用量。
3.2 核/壳单体比例适当，可提高反应速率，减少反应时间。 3.3 聚合反应温度和时间对产物的转化率和性能影响较大。
3.4 应用实验表明，在105℃低温下固2min ，印花牢度即可达到国家标准。这说明，粘合剂WK-1在低温下能自交联固，无需高温焙烘，能有效节约能源。
参考文献：
［１］ 张洪涛．自交联型苯丙共聚乳液的研究［Ｊ］．粘结， １９９０．１１（６）：２３~２５． ［２］ 刘金树．核／壳型网引粘合剂的聚合工艺研究［Ｊ］．印染， １９９９，（３）：８~９．
Synthesis and Application of Low Temperature Self-crosslinking
双宿主机
Printing Binder
WANG Zhen-dong 1, JIN Xiao-hong 1, GUO Min-xia 1, MAO Pei 2, SONG Ru-yi 2
(1 Department of Environmental & Chemical Engineering, Wuhan institute of science and technology, Wuhan Hubei 430073, China;
奥运会知识2 Xiang Cheng Chemical Technology LTD., Shunde Guangdong 528300, China)
dbfAbstract: Low temperature self-crosslinking binder with pit / shell is synthesized by pre-emulsifying seed emulsion and its properties about dosage of emulsion, proportion of pit / shell monomer, kind of functional monomer, temperature and time for reaction are also studied. The application indicates that the properties of the resultant binder are comforted with national standers.
Key words: pigment printing; binder ；low-temperature self-crosslinking
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