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互穿網絡型涂料印花粘合劑的應用
發布時間:2010-01-07 作者:ccy 瀏覽:67

概要: 涂料印花是一種清潔生產工藝,無需蒸化和水洗,工藝簡單,具有很多優點,深受印花工作者的青睞。涂料印花主要是依靠粘合劑成膜把顏料固著在織物上,因此粘合劑的質量是制約涂料印花發展的主要因素。目前,紡織用涂料粘合劑組成成分中多含有羥甲基丙烯酰胺類的活性基團,在使用的過程中需要經高溫焙烘后才能使得織物獲得理想的干、濕摩擦牢度。高溫焙烘會使染色織物的物理性能受到損傷。

    涂料印花是一種清潔生產工藝,無需蒸化和水洗,工 藝簡單,具有很多優點,深受印花工作者的青睞。涂料印 花主要是依靠粘合劑成膜把顏料固著在織物上,因此粘合 劑的質量是制約涂料印花發展的主要因素。目前,紡織用 涂料粘合劑組成成分中多含有羥甲基丙烯酰胺類的活性基 團,在使用的過程中需要經高溫焙烘后才能使得織物獲得 理想的干、濕摩擦牢度。高溫焙烘會使染色織物的物理性 能受到損傷。另一方面,依靠羥甲基丙烯酰胺類活性基團 在高溫作用后產生交聯以及在服用過程中不可避免地要伴 隨著甲醛的釋放,環境受到污染。最近也有報道可以生產 低溫無甲醛印花粘合劑,但仍然需要焙烘,只是溫度較低 (100~130℃),且多數是用環氧氯丙烷類代替N—羥甲 基丙烯酰胺類的作為后期焙烘交聯用的活性基團。這種改 進方法不僅不能從根本上解決高溫處理所帶來的產品性能 上的不利因素,而且還伴隨有可吸收有機鹵素的污染隱患。 近年來,國內外致力于尋求制備新的粘合劑,其要求 具有耐磨、耐水性,較高的拉伸強度和粘合能力,特別要 符合環保要求,達到解決涂料印花的手感、牢度和環保多 方面的綜合平衡目的。因此,涂料印花粘合劑必須具有下 列基本特征:(1)結膜無色透明,加熱不會泛黃,皮膜堅 固且彈性好,粘著力強,耐水洗及干洗,耐日曬及老化; (2)柔軟,手感好,且不發粘;(3)印花織物的各項色牢 度不低于染料印花標準;(4)符合環保要求。傳統的外交 聯或自交聯粘合劑往往不能滿足以上要求。

    互穿聚合物網絡結構(IPN)是一種新的復合材料技 術,即兩種或兩種以上的共混聚合物,分子鏈相互貫穿,并 至少有一種聚合物分子鏈以化學鍵的方式交聯而形成網絡 結構。IPN不同于簡單的共混、嵌段或接枝,由于存在著 化學交聯點,IPN在任何溶劑中都只能溶脹,不能溶解,IPN 也不會發生蠕變和流動,使得IPN具有更好的粘接力。由 于IPN的各種聚合物的T g (玻璃化轉變溫度)可選擇:選 擇其中一相有較低的T g ,使得粘合劑具有較好的彈性和柔 軟性;另一相的T g 較高,用以防止粘合劑發粘。這些特性 對于涂料印花用的粘合劑來說都是十分有用的性質,利用 此類結構的粘合劑進行涂料印花,手感好、不發粘,而且 色牢度高。

    本文嘗試用丙烯酸酯類單體和有機硅類功能性單體, 制備具有互穿網絡結構的新型環保粘合劑,探討該粘合劑 在涂料印花中的應用工藝。由于選用丙烯酸酯類單體和有 機硅類功能性單體,粘合劑在后續加工過程中不釋放甲醛, 符合環保要求;在合成過程中還添加了一定量的交聯單體, 使得聚合物大分子在聚合過程中就有一定程度的交聯,經 過低溫焙烘就能成膜,符合當前節約能耗的要求。

    1實驗部分

    1.1材料與儀器

    材料:涂料大紅FFG(麗王化工南通有限公司)、粘合 劑(自制)、增稠劑JS—RHA(上海錦山化工有限公司)、純棉漂白平布(14.5 tex,河北省饒陽縣孔店織布廠)。

    儀器:水浴鍋(北京長安科學儀器廠)、T18 basic型 攪拌機(德國IKA實驗室技術公司)、Y571L染色摩擦色 牢度儀(紹興市元茂機電設備有限公司)、Xrite—8400測色 配色儀(美國X—rite公司)、M507織物自動硬挺度測試儀 (青島山紡儀器有限公司)、Nano—ZS90粒徑分析儀(英國 馬爾文公司)。

    1.2涂料印花工藝

    為了便于測試摩擦牢度及柔軟性,從而判斷粘合劑的 性能,采用涂料印花進行性能測試。印花漿處方:涂料大 紅5 g;粘合劑2~20 g;增稠劑4 g;去離子水X;總質 量100 g。

    印花工藝流程:配制印花色漿→印花→預烘(80℃ ×3 min)→焙烘(150℃×3 min)。

    1.3摩擦牢度

    在Y571L染色摩擦色牢度儀上,將5 cm×5 cm的漂 白棉細布的經緯紗方向與試樣的經緯紗方向呈45°,試樣 摩擦部分長度為10 cm,然后沿其徑向往返摩擦10次,每 次往返時間為1 s,干摩擦色牢度試驗采用干試樣、干的漂 白棉細布,濕摩擦色牢度試驗采用干試樣、濕的漂白棉細 布(含水率為(100±5)%),在室溫條件下干燥,最后 將沾色漂白棉細布Xrite—8400測色配色儀測沾色牢度,按 照ISO A04標準評定等級。

    1.4印花織物顏色性能的測定

    將印花織物Xrite—8400測色配色儀上進行測試,選取 不同地方的三點測量,取平均值。L值、C值代表顏色的明 度和彩度;K/S值代表顏色的深度。C值越大,表明織物越 鮮艷;L值越大表明,織物顏色越亮;K/S值越大,表明織 物得色越深。

    1.5織物手感

    將印花織物剪成2.6 cm×11.5 cm的布條,使用M507 織物自動硬挺度測試儀按照ZB W04003—87《織物硬挺度 試驗方法斜面懸臂法》測定涂料印花織物的剛柔性,以剛 度表示,數值越大,手感越硬;數值越小,手感越軟。

    2結果與討論

2.1粘合劑用量對干濕摩擦牢度、K/S值和柔軟度的 影響

    粘合劑是涂料印花色漿的主要成分,其用量對印花效 果有著極其重要的影響。在印花色漿中加入不同量的粘合 劑,對織物印花后測定印花效果,實驗結果如表1所示.

    從表1可以看出,隨著粘合劑用量的增加,印花織物 的干濕摩擦牢度總體在提高;印花織物的K/S值呈現出先 增大后減小的變化趨勢;印花織物的剛度逐漸增大,手感 逐漸變硬。隨著粘合劑用量的提高,體系中形成的互穿網 絡結構越復雜,從而增強粘合劑的成膜性能,提高粘合劑 對顏料顆粒的包覆能力。粘合劑用量增加可以增強成膜性 能,同時所成膜的厚度也會隨之增加,將發出色光的顏料 粒子包覆,從而降低顏料粒子對可見光的反射,導致K/S 值呈現出先增大后減小的變化趨勢。粘合劑用量過大,必 然致使手感有所下降,依據表1,綜合考慮,粘合劑用量 應為體系總質量的15%,印花織物具有較好的摩擦牢度、 表觀得色量和手感。

    2.2焙烘條件對干濕摩擦牢度、K/S值和柔軟度的影 響

    各種粘合劑均有自己較為適合的焙烘條件,不同的焙 烘溫度和焙烘時間會使粘合劑的成膜性能發生較大的變化。 采用同種配方進行涂料印花,在不同焙烘條件下進行處理, 實驗結果如表2和表3所示。

    從表2可見,隨著焙烘溫度的提高,印花織物的摩擦 牢度逐漸提高,濕摩擦牢度提高更為明顯,K/S值有所增 加,手感稍有下降。高溫焙烘下,互穿網絡結構越發致密, 增強粘合劑的成膜性能,導致摩擦牢度逐漸提高有所提 高;焙烘溫度的提高,使得粘合劑的成膜性能增強,使得 顏料粒子在粘合劑薄膜中的分布狀態以及與粘合劑之間的 相容性變得更好,表現出印花織物顏色有所加深,從而使 得K/S值呈現出增大的變化趨勢。在80~150℃下焙烘, 印花織物的摩擦牢度、手感以及K/S值都在服用范圍,說 明該粘合劑即可著低溫粘合劑又可作為高溫粘合劑。

    從表3可見,隨著焙烘時間的延長,印花織物的摩擦 牢度呈現先增大后減小的趨勢;焙烘時間3min后,濕摩擦 牢度降低更為明顯,K/S值有所下降加,手感變硬。出現這 種現象的原因是在一定的焙烘溫度下,焙烘時間的延長, 使得交聯密度增加,交聯點之間的鏈段運動變得困難,形 成的互穿網絡結構過于致密而不利于分子鏈段的運動和相 互纏結,粘合劑的膜變得更脆,降低膜對顏料粒子的包覆 能力,從而使得印花織物的摩擦牢度降低,K/S值變小,手 感變硬。

    2.3 pH值對干濕摩擦牢度、K/S值和柔軟度的影響

    印花色漿中的酸堿性對印花織物的摩擦牢度、手感會 產生一定的影響,對印花色漿中調節不同的pH值,對織物 印花后測定印花效果,實驗結果如表4所示。

    從表4可見,隨pH值的增大,摩擦牢度有所提高, K/S值有所增大,出現這樣的原因是在酸性條件下高溫焙 烘時,氫離子能夠催化交聯之間的水解,使得交聯點之間 的鏈段發生斷裂,致使摩擦牢度有所有所降低;隨著pH值 的增大,氫離子減少,降低水解程度,提高粘合劑對顏料 粒子的包覆能力,使得摩擦牢度提高,K/S值增大。

    2.4粘合劑中有機硅含量對涂料印花織物手感和顏色 性能的影響

    所合成產物中有機硅的含量是影響印花織物手感和 顏色性能的關鍵因素,本實驗中將所合成的粘合劑用于 涂料印花,測定有機硅用量對織物性能的影響,實驗結果 見表5。

    由表5可見,印花后,所測織物的L值、C值和K/S值都隨著有機硅用量的增加而增加,充分說明粘合劑中有機 硅含量的增加能夠提高印花織物的顏色鮮艷度和顏色深度, 提高了粘合劑的應用性能。隨著有機硅用量的增加,干摩 擦牢度顯著提高,濕摩擦牢度反而有所降低,印花織物的 剛度逐漸降低,手感越發柔軟。出現這種現象的原因是使 用一定量的粘合劑,有機硅含量的增加導致粘合劑中的 —Si—O—Si—鍵增多,這樣可以降低織物摩擦時得摩擦 系數,從而干摩擦牢度顯著提高;有機硅含量的增加使膜 的親水性能有所提高,從而濕摩擦牢度下降;粘合劑中的 —Si—O—Si—鍵越多,所成膜的柔順性較強,印花織物 的柔軟度越高。綜合考慮,實驗中發現,采用的八甲基環 四硅氧烷用量為6%~10%,印花織物具有較好的摩擦 牢度、表觀得色量和手感。

    3結論

    (1)隨著粘合劑用量的增加,印花織物的干濕摩擦牢 度總體在提高;印花織物的K/S值呈現出先增大后減小的 變化趨勢;印花織物的剛度逐漸增大,手感逐漸變硬。粘 合劑用量應為體系總質量的15%,印花織物具有較好的摩 擦牢度、表觀得色量和手感。

    (2)隨著焙烘溫度的提高,印花織物的摩擦牢度逐漸 提高,濕摩擦牢度提高更為明顯,K/S值有所增加,手感稍 有下降。在80~150℃下焙烘,印花織物的摩擦牢度、手 感以及K/S值都在服用范圍,說明該粘合劑即可著低溫粘 合劑又可作為高溫粘合劑。

    (3)隨pH值的增大,摩擦牢度有所提高,K/S值有所 增大。

    (4)印花后,所測織物的L值、C值和K/S值都隨著 有機硅用量的增加而增加隨著有機硅用量的增加,干摩擦 牢度顯著提高,濕摩擦牢度反而有所降低,印花織物的剛 度逐漸降低,手感越發柔軟。采用的八甲基環四硅氧烷用 量為6%~10%,印花織物具有較好的摩擦牢度、表觀 得色量和手感。