涂料印花是借助于粘合劑將不具親和性和反應(yīng)性顏料粘著在纖維表面而形成所需圖案.其工藝簡單、無廢水排放,色譜齊全、色彩鮮艷,花紋輪廓清晰、日曬牢度好,適用于各種纖維及混紡織物.近年來,涂料印花不僅被用于直接印花,還被用于特殊的印花工藝,如:罩印印花、金銀粉印花、香味印花、起絨印花等,深受國內(nèi)外客戶的青睞.
據(jù)統(tǒng)計(jì),全球涂料印花織物占印花布總量的70%.在美國,涂料印花所占比例高達(dá)80%,我國涂料印花也已取得很大進(jìn)展,比例約占25%.[1-2]然而國內(nèi)涂料印花的性能尚不能與國外水平相比,涂料印花后織物的手感與色牢度、環(huán)保等問題尚未得到圓滿解決,在國際競爭激烈的環(huán)境下,國內(nèi)印花行業(yè)正面臨著巨大挑戰(zhàn).
涂料印花產(chǎn)品的質(zhì)量跟粘合劑的性能有直接關(guān)系,印花織物的手感、色彩鮮艷度、牢度很大程度上取決于粘合劑的質(zhì)量,因此,制備高性能粘合劑是提高涂料印花質(zhì)量的一個(gè)重要目標(biāo).
目前,國內(nèi)印花行業(yè)廣泛使用丙烯酸酯類粘合劑,其粘接性、耐候性、成膜性、保光保色性和力學(xué)性能均佳,而以乳液聚合為基礎(chǔ)制備的乳液型丙烯酸酯類粘合劑是以水為連續(xù)相,具有成本低、安全無毒、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),已成為涂料印花粘合劑的研究熱點(diǎn).[3]近年來,為研制出性能更優(yōu)良的丙烯酸酯類粘合劑,眾多學(xué)者在改進(jìn)粘合劑的應(yīng)用性能和探索新合成工藝方面做了大量研究工作.
1·合成新工藝
1.1核殼乳液聚合
核殼乳液聚合是指將性質(zhì)不同的2種或多種單體在一定條件下采用2步或多步聚合,使乳液顆粒的內(nèi)核和外殼分別富集不同成分,并通過核殼的不同組合,得到一系列不同形態(tài)的非均相膠乳,從而賦予核殼不同的功能,得到不同性能的復(fù)合乳液.[4]與普通均相結(jié)構(gòu)的聚合物乳液相比,它不僅能通過粒子設(shè)計(jì),賦予聚合物優(yōu)良的耐磨、耐水、粘接強(qiáng)度等性能,且能很好地解決粘合劑的甲醛排放、焙烘溫度高、粘輥和堵網(wǎng)問題,滿足節(jié)能環(huán)保要求.[5-13]
根據(jù)聚合物的形態(tài),可把核殼結(jié)構(gòu)聚合物分為2種:軟核-硬殼
劉方方[11]等人采用“饑餓態(tài)”半連續(xù)種子乳液聚合方法,制得硬核-軟殼的核殼結(jié)構(gòu)聚合物.由于軟質(zhì)聚合物的玻璃化溫度低,乳液在較低溫度下便可連續(xù)成膜,成膜過程中硬核連在一起,使成膜的回粘性大大減輕.此外,軟質(zhì)聚合物在外殼還使乳液的穩(wěn)定性得到提高,成膜后疏水性強(qiáng)的硬核連接成膜,同時(shí)還提高了漆膜的耐水性.
1.2互穿網(wǎng)絡(luò)型乳液聚合
互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(Interpenetrating Polymer Network,簡稱IPN)是一種新型聚合物共混改性技術(shù),它是將2種或2種以上聚合物通過化學(xué)交聯(lián)進(jìn)行強(qiáng)迫互容,使聚合物間相互貫穿、纏結(jié)而形成網(wǎng)絡(luò)體系.IPN結(jié)構(gòu)在任何溶劑中都只能溶脹,不能溶解,也不會(huì)發(fā)生蠕動(dòng)和流動(dòng),使得IPN具有更好的粘接力.同時(shí)這種網(wǎng)絡(luò)間的纏結(jié)明顯改善了體系的分散性和界面親水性,提高了相的穩(wěn)定性.[14]IPN的制備方法主要包括分步聚合法(SIPN)、同步聚合法(SIN)和乳液聚合法(LIPN).IPN結(jié)構(gòu)可選擇由不同玻璃化溫度(Tg)的聚合物構(gòu)成,選擇有較低Tg的聚合物作為一相,使粘合劑具有較好的彈性和柔軟性;另一相的Tg則較高,用以防止粘合劑發(fā)粘,該特性對于涂料印花用粘合劑來說十分有用.[15-18]
黃茂福[16]等人采用互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù),制成了以水性聚氨酯為核,聚丙烯酸酯為殼的互穿網(wǎng)絡(luò)涂料印花粘合劑,該粘合劑有效地改善了目前丙烯酸酯粘合劑性能的不足,在手感、延伸強(qiáng)度、
1.3無皂乳液聚合
無皂乳液聚合是指不加乳化劑(常規(guī)小分子乳化劑)或加入微量乳化劑(小于其臨界膠束濃度)的乳液聚合過程.[19]常規(guī)乳液聚合方法制得的粘合劑,由于乳化劑的存在,使得粘合劑的粘附牢度較低,導(dǎo)致織物耐水洗牢度、耐摩擦牢度、手感等均有所下降,通過無皂乳液聚合可以有效改善上述問題.[20-22]
沈葉飛[20]等采用無皂乳液聚合方法,選擇合適的陽離子單體和引發(fā)劑,用自由基聚合法合成了穩(wěn)定的陽離子型聚合物乳液,該乳液具有較好的穩(wěn)定性,用作涂料印花粘合劑,效果較陰離子粘合劑好.
1.4微乳液聚合
微乳液聚合通常是指借助乳化劑和穩(wěn)定劑的共同作用,經(jīng)超聲乳化工藝,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的亞微米級單體液滴分散體系的聚合.相對于普通乳液而言,微乳液是一種各向同性、熱力學(xué)穩(wěn)定、分散尺寸小的透明或半透明膠體分散體系.聚合物微乳液的乳膠粒徑在10~100 nm,表面張力非常低,滲透性、潤濕性和流平性好,且聚合物所形成的膜具有良好的透明性.[23]柯昌美[24]等人將陰離子乳化劑(SDS)與非離子乳化劑(AEO-9或OP-10)復(fù)配,并采用半連續(xù)微乳液聚合法,以丙烯酸酯類單體為原料進(jìn)行聚合,制得了固含量高達(dá)44%、總?cè)榛瘎┵|(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.0%、平均粒徑小于50 nm的微乳液粘合劑,較之常規(guī)乳液具有粒徑小且分布均勻、摩擦牢度高、手感柔軟、得色好、成膜透明光潔和存儲(chǔ)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn).
1.5輻射引發(fā)聚合
輻射引發(fā)聚合是指應(yīng)用高能電離射線輻射單體生成離子或自由基,形成活性中心而引發(fā)聚合反應(yīng).聚合可在常溫或低溫下進(jìn)行,生成的聚合物純凈,沒有引發(fā)劑或催化劑的殘留.[25]水性丙烯酸酯-聚氨酯無醛涂料印花粘合劑AH-2A,就是在原位乳液聚合基礎(chǔ)上經(jīng)Co-γ輻射制備而成,表現(xiàn)出優(yōu)良的綜合特性.[26]
2·添加改性劑
2.1有機(jī)硅改性
有機(jī)硅聚合物具有滲透性好,耐熱、耐寒、耐摩擦,質(zhì)地柔
2.2水性聚氨酯改性
水性聚氨酯具有較高的彈性和良好的滲透性、耐熱性、耐寒性、耐磨性,手感柔軟,濕摩擦牢度及爽滑性好,皮膜不發(fā)粘,不吸附灰塵等優(yōu)點(diǎn),這與聚丙烯酸酯(PA)存在性質(zhì)互補(bǔ),將2者有機(jī)結(jié)合起來,可發(fā)揮其綜合性能優(yōu)勢.
聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)復(fù)合乳液的制備法主要有共混交聯(lián)法、乳液共聚法、種子乳液聚合和互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)法.[33]其中,互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)法是以聚氨酯預(yù)聚物為種子,與丙烯酸酯類單體進(jìn)行自由基聚合,該方法制得的PUA復(fù)合乳液大幅度提高了手感、延伸強(qiáng)度、延伸性、吸水性、吸塵性等性能.尤其是PUA粘合劑延伸性的大幅提高,滿足了針織物印花的需要,可用于印制大塊面花紋,不僅大幅度降低了成本,而且產(chǎn)品性能更加優(yōu)良.開發(fā)低污染、環(huán)保型水性PUA粘合劑已成為當(dāng)前涂料印花粘合劑的重要發(fā)展方向之一.
3·展望
涂料印花因其工藝簡單、成本低、能耗小、對環(huán)境的污染小及應(yīng)用面廣而具有廣闊的發(fā)展前景.涂料
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