高性能水性印花涂料的制备

徐子杰，文秀芳，蔡智奇，皮丕辉，徐守萍，程江，杨卓如
（华南理工大学化学与化工学院，广东广州510641）
   
   1·前言
    在织物的涂料印花过程中，因为颜料本身对织物没有粘合力，要使颜料固着在纤维表面，就需要借助涂料。聚丙烯酸酯类乳液聚合物由于具有优越的耐氧化、耐气候老化和突出的耐油性能，对极性和非极性表面均具有很强的粘附力，已被广泛用作印花涂料[1]。但其缺点是高温下容易发黏，低温则发脆，且透气性差，不耐水，耐沾污性不够理想。而环氧树脂的耐水性和有机硅的耐热性、透气性则很好地与丙烯酸酯类聚合物的性能形成互补[2-3]。本文采用有机硅氧烷及环氧树脂对聚丙烯酸酯类乳液进行改性，研制了一种能普遍适用于各类织物的印花用胶粘功能乳液。乳液制成印花涂料后，手感柔软，干、湿摩擦牢度符合要求，耐皂洗性能优良。

    2·实验
    2.1主要原料
    丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)，均为分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；环氧树脂E-44和E-20，分析纯，岳阳巴陵华兴石化有限公司；甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、KH-570，分析纯，广州市双键化学有限公司；十二烷基硫酸钠(SDS)、过硫酸钾，分析纯，成都市联合化工试剂研究所；OS-15，分析纯，广州市恒滔贸易有限公司；金红石钛白，南京钛白化工有限责任公司；尿素、二甲基硅油，广州化学试剂厂；WT-105型增稠剂，德谦(上海)化学有限公司；乳化剂、蒸馏水，自制。

    2.2聚合工艺
    2.2.1预乳化
    分别将定量的丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、环氧树脂、乳化剂(总量的4%)和水混合，用搅拌器快速搅拌30 min，制成核预乳化剂以及壳预乳化剂。

    2.2.2聚合反应
    将装有搅拌器、回流冷凝管、温度计和恒压分液漏斗的四口烧瓶置于恒温水浴中，加入核预乳化剂，待反应釜内温度升至80°C时，开始滴加引发剂(该过程使用总引发剂量的50%)，同时开始搅拌(150 r/min)，滴加时间为90 min。然后开始滴加壳预乳化剂及剩余的引发剂，滴加时间约30 min。

    2.3印花配方及工艺
    印花涂料配方：粘合剂56%，金红石钛白40%，增稠剂2%，二甲基硅油1%，尿素1%。印花烘焙140°C/3 min成品。 

    2.4乳液及产品性能测试
    2.4.1弹性
    用30 N的拉力朝相反方向用力拉布样，检查弹性。
    2.4.2手感
    用手触摸来检查柔软度[4]。
    2.4.3凝胶率
    在聚合反应结束后，收集反应器与搅拌器上的凝胶物，在105°C烘干到恒重，计算其占单体、乳化剂以及引发剂总重的百分率，即：
           
    式中X为凝胶物率(%)，m1为凝胶物质量(g)，m2为单体、乳化剂及引发剂的总质量(g)。

    2.4.4摩擦牢度测试
    (1)干摩擦：将试样平放在深圳市海滨仪器有限公司的Model-Y571型耐摩擦色牢度测试仪的测试台垫衬物上，两端夹持固定，在摩擦头上固定干摩擦布，摩擦头在试样上沿100 mm长的轨迹作往复直线摩擦10次，时间10 s，垂直压力9 N。
    (2)湿摩擦。换湿摩擦布(含水率95%~105%)按上述方法试验。
    等级评定：1级──有严重划痕；2级──有少量划痕；3级──基本无划痕；4级──无划痕。

    2.4.5皂洗牢度
    把涂料印花样品浸于65°C、2%的洗衣粉液中，浸泡3 h后取出，用手均匀用力地沿横纹方向往返搓洗10次，观察有无裂纹、脱落及褪色情况，以级表示。1级──有严重裂纹，脱落及褪色明显；2级──有裂纹，脱落及褪色一般；3级──有少许裂纹，无脱落及几乎不褪色；4级──无裂纹，无脱落及不褪色。

    3·结果与讨论
    3.1红外光谱分析
    聚合物乳液经过破乳、洗涤、抽提、真空干燥后，与KBr研磨制成压片，利用美国Perkin-Elmer Spectrum型傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对其进行检测，其结果如图1。可以看出，2 931 cm-1处有强吸收峰，为─CH2─非对称伸缩振动吸收峰；1 729 cm-1处的强吸收峰是羰基吸收峰，表明聚合物中含有酯键；1 166 cm-1处有C─O─C伸缩振动吸收峰，这是丙烯酸酯类聚合物的特征吸收峰；1 030、1 072和1 118 cm-1处出现了Si─O─Si键特征吸收峰，说明该红外试样存在由硅氧烷水解缩合后产生的交联结构；910 cm-1处出现了环氧树脂的环氧基特征峰，1 602 cm-1、1 452 cm-1处也出现了环氧树脂中苯环的骨架振动特征吸收峰。