聚丙烯酸共聚漿料的合成及其性能研究

鄭敏捷　謝　東　朱俊萍（德凱質量認證（上海）有限公司廣州分公司，廣東廣州 510663）

聚丙烯酸共聚漿料的合成及其性能研究

鄭敏捷謝東朱俊萍
（德凱質量認證（上海）有限公司廣州分公司，廣東廣州 510663）

本文通過對漿料的粘附性、粘度及成膜性等指標進行測試及進行漿紗實驗，確定了自制漿料制備工藝的合理性，并根據所測得的數據對自制漿料進行優選，最終得出一種性能較好的聚丙烯酸共聚漿料制備工藝。

聚丙烯酸；漿料；共聚；粘附性；粘度

0 引言

隨著人們環保意識的增強及各種新織機新紗線的出現，人們對織物經紗上漿所用到漿料的要求也越來越高。一方面希望漿料具有優良的上漿性能，能夠滿足經紗上漿的需求，達到耐磨、增強、保伸、減少毛羽的目的；另一方面又希望使用的漿料具有環保的特點，易于退漿和生物降解。在目前使用的三大主漿料中，淀粉漿料具有資源廣泛，價格低廉，對親水性纖維粘附性好，生物降解性好的特點，但是其漿膜脆硬，上漿性能不能滿足要求，特別是對疏水性纖維的粘附力不夠。PVA漿料具有很好的成膜性，對天然纖維和合成纖維均有良好的粘附性能，但是煮漿費時、易結皮、分干絞紗困難，特別是其生物降解性差，對環境造成的污染大，所以歐洲一些國家已提出限制使用PVA漿料。丙烯酸類漿料是丙烯酸類單體的均聚物、共聚物或共混聚物的總稱，是一類性能可調的漿料，可根據經紗特點，通過調節不同單體的配比和采用不同的聚合方法滿足不同的經紗所需的各種性能要求。此外，丙烯酸類漿料易于與水均勻混合，配漿操作簡便，低溫即可上漿，退漿亦容易，較PVA易于降解，對環境污染小，可作為PVA漿料的一種替代產品，是今后發展綠色漿料的的重要方向之一。

1　 試驗部分

1.1試驗原料及儀器

原料：丙烯酸，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酰胺，氨水，十二烷基硫酸鈉，過硫酸銨，OP-10，丙烯腈等。

儀器：冷凝管，燒杯，膠頭滴管，分液漏斗，三口燒瓶，量筒，溫度計、吸耳球、移液管，膠管，JJ-1型增力攪拌器，廣泛pH試紙，精密試紙，101-1型電熱鼓風干燥箱，鐵架臺，藥匙，電爐，鋁鍋，GA391型單紗上漿機，YG020B型電子單紗強力儀，Y731型抱合力機，MP200A型電子天平，YG026A型電子織物強伸機，NDJ-7型旋轉式粘度計，HH-4型恒溫水浴鍋等。

1.2試驗步驟

在反應器中加入適量單體，40℃進行預乳化，然后邊攪拌邊緩慢升溫至80℃，加入引發劑后控制反應溫度在80℃左右并保溫30min。繼續滴加剩余單體，注意控制滴加速度，兩小時左右滴加完成，觀察并記錄試驗現象。滴加完后保持溫度及攪拌條件，繼續反應兩個小時后停止攪拌，自然冷卻至室溫，即得到反應終產物，過程如下圖所示：

1.3試驗配方

表1　試驗配方表

注：3號、11號、12號、13號、15號、16號、17號、18號、19號以及20號漿料的合成失敗。

2　分析與討論

2.1漿液性能測定結果

具體結果見表2、表3。

表3　漿液性能測定結果

續表3

為了驗證漿料的穩定性，在實驗結束一個月后再次對漿料狀態進行觀察，結果發現2號、7號、9號、10號漿料均出現了分層現象，則無須進一步分析。 通過對表3中的粘度分析可知：8號、23號漿料的粘度太大，原因可能是由于反應不充分，使得漿料中含有較多的-COOH基團。當用氨水進行中和時，會使羧基轉化成相應的銨鹽，可增加漿料對水的親和力，同時，由于含有大量羧酸鹽的漿料分子鏈上羧基負離子的相互排斥作用，使漿料分子鏈伸展，從而增加了漿料的粘度，使漿液的滲透作用減弱，從而不利于漿料對紗線的浸透，在漿紗過程中還可能引起干分絞、分紗困難、脆斷增加等問題，從而得不到好的上漿性能。故斷定8號、23號漿料的合成是失敗的。另由于1號漿料的合成工藝沒有完全按照標準工藝進行，使其數據沒有了可比性，故亦放棄對其性能的分析。從表3可以看出，合成成功的漿料的粘度熱穩定性較為優良，可進行后續漿紗實驗。

漿料粘著力是漿料上漿性能的一個重要指標，與漿紗質量密切相關。粘著力高使滲透到紗線內的漿液在纖維間強力粘合，可提高紗線內纖維間的抱合力，增強紗線的強力，同時使紗線表面上的毛羽粘附于紗體表面以貼伏毛羽，另外通過增強漿膜與紗體的結合牢度，使之被覆于經紗表面，以提高經紗的耐磨性能。故通過圖2、圖3可以看出， 5號、6號、14號、21號、22號、24號、25號、27號、28號、29號漿料在強力方面滿足了漿料所需的粘附性要求，并且在斷裂伸長率方面也有較好的表現，故可以對其進行下一步的優選。

2.2漿膜性能的評定

在實驗室現有條件下簡單的制備了漿膜（即將調制好的漿液平攤在玻璃板上，然后自然晾干），以用來觀察漿膜的相關表面性質。通過對實驗結果的觀察發現：所有合成成功的漿料都具有良好的成膜性，且漿膜具有一定的強度和水溶性，初步斷定可以作為經紗上漿的漿料。

2.3漿紗性能測定結果

表4　漿紗性能的測定結果

通過對圖4、圖5、圖6的分析可知，本試驗終產物聚丙烯酸類漿料的性能雖未明顯超出傳統PVA漿料，但其性能也已達到較高水平。通過對5號和28號試驗漿料的優選，發現雖然5號漿料的粘附性偏低，但只需對其硬單體比例進行適當的調整即可得到較好粘附性的漿料。同時本試驗也為后續研究提供了相關數據和指導意義。

3　結論

3.1根據實驗配比計算出的共聚漿料玻璃化溫度（丙烯酸共聚漿料的最高玻璃化溫度為-1.3℃，最低為-12.9℃，優選出的28號漿料的玻璃化溫度為-4.9℃，5號的玻璃化溫度是-8.45℃）及其相應的粘度（具體結果見表3），分析可知，如果增加玻璃化溫度較高的硬單體在聚合物中的比例，可以較好地升高其玻璃化溫度和降低其粘度，從而提高其性能。

3.2適當增加丙烯酸甲酯和丙烯酰胺的量，減少丙烯酸乙酯和丙烯酸的量時，可得到更好的漿紗效果，且粘附性能得到提高。可調整工藝配方為：丙烯酸甲酯： 丙烯酸乙酯：丙烯酰胺：丙烯酸=22：44：24：10，最終得到了性能較為良好的聚丙烯酸共聚漿料。

3.3對比性能可知，試驗合成漿料在性能上已基本接近甚至等同于傳統聚丙烯酸類（PVA）漿料，從而促使聚丙烯酸類漿料更好地應用于經紗上漿。

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Synthesize and property research of polyacrylic acid copolymer size

ZHENG Min-jie XIE Dong ZHU Jun-ping
（DEKRA Testing and Certification （Shanghai） Ltd. Guangzhou Branch， Guangdong Guangzhou 510063， China）

In this article， the rationality of synthesis technology of native size was discussed by testing and verifying the adhesion property， viscosity and forming film property. After analyzing experiment data， the best synthesis method was managed to be optimized and acquire a kind of excellent polyacrylic copolymer size.

polyacrylic acid； size； copolymerization； adhesion； viscosity

TQ616.9

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投稿日期：2016-01-04

鄭敏捷（1986-），男，西安工程大學紡織工程碩士畢業，課題方向為染料以及助劑的合成與研發，現從事化學類第三方檢測認證工作。