摘要: 用有機(jī)硅及丙烯酸酯單體通過乳液聚合制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的共聚物乳液。探討了聚合條件與單體轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，用透射電鏡(TEM)、紅外光譜(FTIR)對聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，分析了以該乳液作為印花粘合劑進(jìn)行涂料印花后棉織物的性能。結(jié)果表明，核殼型乳液最佳的合成條件是復(fù)合乳化劑用量為6%，引發(fā)劑用量為0.6％，反應(yīng)溫度為80℃-85℃，并且隨著聚合物中有機(jī)硅含量的增加，印花織物的剛度逐漸減小，織物的顏色性能如L、C及K/S值顯著增加，表明印花后織物的手感柔軟，織物的顏色性能和牢度有相應(yīng)的提高。
關(guān)鍵詞：聚合乳液；核殼結(jié)構(gòu)；制備；印花粘合劑
涂料印花是目前最流行的印花技術(shù)之一，約占全世界范圍內(nèi)的45%[1]，它以獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)越來越受到印染行業(yè)的青睞。印花粘合劑的質(zhì)量是制約涂料印花發(fā)展的主要因素，一種性能優(yōu)良的印花粘合劑應(yīng)當(dāng)綜合考慮印花牢度、織物手感和是否堵網(wǎng)這三方面的因素[2]，特別是手感和牢度這一矛盾已成為眾多科學(xué)工作者的研究對象。湖北大學(xué)的丁正學(xué)等人采用含氫聚甲基硅氧烷與丙烯酸酯類單體通過乳液聚合法制成了有機(jī)硅改性丙烯酸酯涂料印花粘合劑，河北紡織科學(xué)研究所的林子云也曾采用有機(jī)硅單體對丙烯酸酯改性，研制印花粘合劑，但有機(jī)硅的加入含量較少。美國Brookline化學(xué)公司推出的SUPERPRINT101也加入了有機(jī)硅進(jìn)行改性,獲得了很好的手感,但價格昂貴。國內(nèi)目前大部分的涂料印花粘合劑仍采用丙烯酸酯類單體為主體，但手感較差，嚴(yán)重影響了織物的手感。
本實(shí)驗(yàn)將聚硅氧烷以化學(xué)鍵的形式接到丙烯酸酯的大分子上，同時被包在核內(nèi)，有機(jī)硅的含量可達(dá)到12%，使硅氧烷長鏈更好地體現(xiàn)它的柔順性[3]，較好的解決了手感問題。沒有反應(yīng)完全的硅醇鍵可在聚合物之間形成網(wǎng)絡(luò)型的立體交聯(lián)結(jié)構(gòu)[4]，有效提高了粘合劑的成膜性能，從而改善了印花織物的顏色性能和牢度。內(nèi)軟外硬的核殼結(jié)構(gòu)，比普通的結(jié)構(gòu)有更優(yōu)異的性能[5],
采用該粘合劑印花時不會堵網(wǎng)，達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 粘合劑的合成
將活性有機(jī)硅單體與丙烯酸酯單體混合均勻后，加入乳化劑高速攪拌制成預(yù)乳液，然后滴加引發(fā)劑聚合得到核乳液。向制備好的核乳液中加入去離子水和其它單體，在兩小時內(nèi)滴加余下的引發(fā)劑溶液。滴加完畢后，于80℃保溫反應(yīng)2h后降至室溫，用氨水調(diào)節(jié)pH值至中性，過濾，即得到核殼型粘合劑（Superbinder）。
1.2 粘合劑的性能測試 采用日本電子株式會社的JEM-2010型透射電子顯微鏡進(jìn)行電鏡分析,觀察乳液膠粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)。用無水乙醇將粘合劑破乳，然后抽慮，將白色固狀物在80℃真空烘箱中烘5h，采用美國新型的Nexus富立葉變換紅外光譜儀進(jìn)行紅外光譜分析。
實(shí)驗(yàn)配方：涂料大紅5%、粘合劑15%、增稠劑2.5%、去離子水77.5%。 實(shí)驗(yàn)織物：純棉細(xì)布。 印花工藝流程：配制印花色漿→印花→預(yù)烘(80℃, 3分鐘)→焙烘(150℃,
3分鐘) 印制20cm×20cm的布樣，采用日本KES－F風(fēng)格儀進(jìn)行織物柔軟度的測定。用Y511L染色摩擦色牢度儀按GB3920—1997紡織品色牢度測試方法測試印花織物的干、濕摩擦牢度。
2 結(jié)果與討論
2.1 聚合條件對單體轉(zhuǎn)化率的影響
表1 聚合條件對單體轉(zhuǎn)化率的影響
乳化劑 引發(fā)劑 反應(yīng)溫度
用量(%) 轉(zhuǎn)化率(%) 用量(%) 轉(zhuǎn)化率(%) 溫度(℃) 轉(zhuǎn)化率(%)
1 38.2 0.2 68.3 70-75 74.1
3 63.7 0.3 85.3 75-80 80.2
5 91.7 0.4 92.0 80-85 93.9
6 93.6 0.5 96.5 85-90 93.7
8 83.2 0.6 96.1 90-95 85.5
在乳液聚合中,聚合條件對單體的轉(zhuǎn)化率有著直接的影響，見表1。表1說明，隨著乳化劑用量的逐漸增大,單體的轉(zhuǎn)化率先增大后減小，存在極值點(diǎn)，當(dāng)乳化劑用量為6%時,單體的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大。引發(fā)劑用量增加,單體的轉(zhuǎn)化率逐漸增大，但引發(fā)劑用量太大會造成粘合劑分子量降低。單體轉(zhuǎn)化率隨著反應(yīng)溫度的增加，呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，當(dāng)反應(yīng)溫度在80-85℃之間時，單體轉(zhuǎn)化率最高。
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