陽離子粘合劑P(GMA-St-AA-BA)用于涂料染色

宋廷樂 房寬峻

（青島大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島266071）

0 引言

涂料染色技術(shù)與染料相比，具有突出的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢，是目前重點(diǎn)開發(fā)應(yīng)用的少水和無水染色技術(shù)[1]。涂料染色用陽離子粘合劑因其表面帶正電荷，有利于與纖維結(jié)合，在纖維表面引入陽離子基團(tuán)，從而增強(qiáng)棉纖維對涂料的吸附能力，提高染色深度及牢度[2]。雖然近年來關(guān)于甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）作為單體的陽離子聚合物乳膠粒已有較多報(bào)道，但目前尚鮮見用于織物涂料染色的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)通過半連續(xù)乳液聚合法，以苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸(AA)、為單體，甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)為交聯(lián)單體制備了陽離子P(GMA-St-BA-AA)乳膠粒用作涂料染色粘合劑，考察了其對棉織物涂料染色性能的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

1）主要藥品：苯乙烯；丙烯酸丁酯（BA）；丙烯酸；甲基丙烯酸縮水甘油酯；偶氮二異丁基脒鹽酸鹽；十六烷基三甲基氯化銨；乙酸；去離子水；Red HH-BR涂料色漿。

2）儀器設(shè)備：PL-303型精密電子天平；76-1型玻璃恒溫控制儀；79-1磁力加熱攪拌器；102型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；LLY-55A型軋車；SP60系列積分球式分光光度儀；Y571L染色摩擦色牢度儀。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1）陽離子乳膠粒制備

陽離子乳膠粒通過半連續(xù)乳液聚合法制備，具體制備過程見參考文獻(xiàn)[3]。

2）乳膠粒固含量及轉(zhuǎn)化率測定

采用重量法測試固含量及轉(zhuǎn)化率[4]：用分析天秤稱得稱量瓶m0，加入兩滴阻聚劑（0.5%對苯二酚溶液）得質(zhì)量為m1，再加入取樣乳液約1mL，得質(zhì)量m2，在50℃烘箱中烘5h至恒重,烘干后記質(zhì)量為m3測試3次，取平均數(shù)。固含量（S%）及轉(zhuǎn)化率（C%）計(jì)算公式如下：

式中：m0—空稱量瓶質(zhì)量/g；m1—稱量瓶+對苯二酚的質(zhì)量/g；m2—稱量瓶+對苯二酚+乳液質(zhì)量/g；m3—烘干后乳液和稱量瓶總質(zhì)量/g；W1—乳化劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；W2—引發(fā)劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；Wm—單體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

3）陽離子乳膠粒用于涂料染色

工藝流程1：浸軋陽離子粘合劑（0.5g/L、1.0g/L、2.0g/L、3.0g/L、4.0g/L，兩浸兩軋，軋余率70%～75%）→常溫晾干→浸軋Red HH-BR色漿（1.0g/L，兩浸兩軋，軋余率70%～75%）→

工藝流程2：浸軋1.0g/L陽離子粘合劑（兩浸兩軋，軋余率70%～75%）→常溫晾干→浸軋Red HH-BR涂料色漿（0.5g/L、1.0g/L、2.0g/L、3.0g/L、4.0g/L，兩浸兩軋，軋余率70%～75%）→

4）織物染色深度測定

用美國愛色麗公司的SP60系列積分球式分光光度儀測試織物染色織物的K/S值。

5）染色織物耐摩擦色牢度及手感測定

按照GB/T3920-2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取罚萌R州電子儀器有限公司Y571L染色摩擦色牢度儀測試織物染色的干、濕摩擦牢度。

手感測試：由專業(yè)人士觸摸評定。

2 結(jié)果與討論

2.1 乳液固含量及轉(zhuǎn)化率

測得陽離子乳液的固含量及轉(zhuǎn)化率分別為18.8%、93.4%，表明制備的陽離子粘合劑符合使用條件。

2.2 涂料濃度對棉織物涂料染色性能的影響

表1 不同涂料濃度及處理?xiàng)l件對涂料紅染色織物耐摩擦牢度的影響

從表2測試數(shù)據(jù)分析，在固定陽離子粘合劑濃度為1.0g/L時(shí)，隨著涂料濃度增大，織物染色深度增加，但涂料濃度越大，染色深度增加程度逐漸減弱；同一染色深度的染色織物，在不同染色處理?xiàng)l件下獲得的染色牢度差別明顯，經(jīng)醋酸處理后常溫晾干和未經(jīng)醋酸處理直接在120℃條件下烘干獲得的染色織物干、濕摩擦牢度均較差，而經(jīng)醋酸處理后在120℃條件下烘干所獲得染色織物摩擦牢度較好，這是因?yàn)樵谒嵝詶l件下，聚合物納米球中的環(huán)氧基在120℃下開環(huán)，與羧基、羥基發(fā)生親電加成反應(yīng)，在纖維表面交聯(lián)形成了致密網(wǎng)狀聚合物膜，聚合物具有較好的牢度，從而將涂料粒子包覆在聚合物內(nèi)部，對涂料起到了固色作用[5]。

2.3 陽離子粘合劑濃度對棉織物涂料染色性能影響

表2 不同陽離子粘合劑濃度及處理?xiàng)l件對涂料紅染色織物耐摩擦牢度的影響

根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析，不論是涂料Red HH-BR或者是涂料Black HH-RD，在固定涂料濃度為1.0g/L時(shí)，隨著陽離子粘合劑球濃度增大，織物染色深度增加，但陽離子粘合劑濃度越大，染色深度增加程度逐漸減弱；同一染色深度的染色織物，在不同染色處理?xiàng)l件下獲得的染色牢度差別明顯，經(jīng)醋酸處理后常溫晾干以及未經(jīng)醋酸處理直接在120℃條件下烘干獲得的染色織物摩擦牢度均較差，而經(jīng)醋酸處理后在120℃條件下烘干所獲得染色織物摩擦牢度較好，這是因?yàn)樵谒嵝詶l件下，陽離子粘合劑中的環(huán)氧基在120℃下開環(huán)，與羧基、羥基發(fā)生親電加成反應(yīng)，在纖維表面交聯(lián)形成了致密網(wǎng)狀聚合物膜，聚合物具有較好的牢度，從而將涂料粒子包覆在聚合物內(nèi)部，對涂料起到了固色作用[5]。

3 結(jié)論

（1）采用半連續(xù)乳液聚合法制備了陽離子聚合物乳膠粒，并對該乳膠粒進(jìn)行表征測試，結(jié)果顯示，聚合物固含量為18.8%，轉(zhuǎn)化率為93.4%。

（2）將合成的陽離子乳膠粒用于棉織物涂料染色，討論了不同陽離子聚合物處理液濃度、不同涂料濃度以及不同處理?xiàng)l件下對染色織物摩擦牢度的影響。結(jié)果表明經(jīng)醋酸處理后在120℃條件下烘干所獲得染色織物干、濕摩擦牢度較好。

［1］紀(jì)俊玲,蔣菲,張聰?shù)?涂料染色陽離子黏合劑的研制[J].印染,2009(23)：9-12.

［2］龔金南,彭華,李茂輝.陽離子型聚丙烯酸酯乳液的合成與應(yīng)用[J].印染助劑,2000(5).

［3］Wu S,Jorgensen J D,Soucek MD.Synthesis of model acrylic latexes for crosslinking with cycloaliphatic diepoxides[J].Polymer,2000,41(1)：81-92.

［4］Shi Fang Yang,Ping ting Xiong,Tao Gong,et al.St-BA copolymer emulsions prepared by using novel cationic maleic dialkyl polymerizable emulsifier[J].European Polymer Journal,2005,41：2973-2979.

［5］Bakhshi H,Zohuriaan-Mehr MJ,Bouhendi H,et al.Effect of functional monomer GMA on the physical-mechanical properties of coatings from poly(BA-MMA)latexes[J].Journal of Materials Science,2011,46(8)：2771-2777.