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丙烯酸酯黏合剂是静电植绒纺织品生产中用量最大的胶种。近年来，随着人们对环境问题的日益关注以及我国节能减排和环境保护力度不断加大，丙烯酸酯类静电植绒黏合剂在生产环节和使用过程开始暴露出焙烘温度过高、释放甲醛、含烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)、牢度与手感相矛盾等亟待解决的问题。
N-羟甲基丙烯酰胺是丙烯酸酯静电植绒黏合剂常用的交联单体，单独使用时需要在160～170 ℃下焙烘固化，才能获得满意的干、湿摩擦牢度。高温焙烘加速了游离甲醛的释放，并损伤纺织品纤维的物理机械性能；传统聚丙烯酸酯黏合剂在制备过程中多以烷基酚聚氧乙烯醚及其衍生物作为乳化剂，造成黏合剂中APEO含量过高，从而对生态环境产生不良影响；同时，随着静电植绒在汽车内饰、装潢、家纺等领域的应用，阻燃型静电植绒黏合剂开发的必要性逐渐显现。
本论文以低温交联体系、乙烯基硅油和丙烯酸酯单体合成低温交联硅丙静电植绒黏合剂LF，并对粘合剂的乳液聚合及粘合机理进行探索；在此基础上，通过引入脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂，对硅丙乳液进行添加阻燃改性，合成无APEO、阻燃型硅丙静电植绒黏合剂FR；分别对两种自制静电植绒黏合剂的合成工艺、应用性能进行研究。
首先，以丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸(AA)为聚合单体，以双丙酮丙烯酰胺(DAAM)/己二酸二酰肼(ADH)为交联体系、乙烯基硅油为改性剂，阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)和非离子乳化剂OP-10复配，通过预乳化-半连续核壳乳液聚合法制备了低温交联硅丙静电植绒黏合剂LF。采用单因素分析法，考察聚合温度、乳化剂用量及配比、引发剂用量、交联单体用量对单体转化率、凝聚率、粒径、胶膜吸水率、剥离强度等乳液及胶膜性能的影响，确定了低温交联硅丙静电植绒黏合剂LF的聚合工 艺 ： 即 丙 烯 酸 酯 单 体 质 量 比m(BA):m(EA):m(MMA):m(AA)=55:25:15:5，核壳质量比1:1，乳化剂用量4%（相对于单体总量，下同），SDS和OP-10质量比1:1，引发剂过硫酸铵(APS)用量0.4%，交联单体DAAM用量2%，乙烯基硅油用量5%。该工艺下的乳液转化率可达98.3%，凝聚率1.46%，乳液粒径138 nm，多分散指数(PDI)为0.020，经透射电子显微镜观察，粒子成明显核壳结构；胶膜剥离强度1.87 kN/m，乳液和胶膜性能优良。
初步探讨了静电植绒黏合剂LF的乳液聚合过程及粘合机理。在核层乳液聚合阶段，交联单体DAAM含有活泼酮羰基，在丙烯酸酯聚合物分子上引入了交联点，这些交联点将在后续焙烘过程中与ADH中的酰肼基发生交联反应；在壳层聚合阶段，由于乙烯基硅油的加入，壳层丙烯酸酯共聚物形成交联网络结构和互穿网络结构，增强了壳层聚合物的相容性。黏合剂的成膜过程分为三个阶段：粒子聚集阶段、粒子变形阶段以及聚合物分子扩散交联阶段。在第三阶段，分子链扩散与化学交联同时进行，分子间的交联对胶膜内聚力的形成具有决定性影响。静电植绒黏合剂对纯棉基布表面的润湿是黏合剂和纯棉基布粘合的前提条件。在黏合剂可以润湿棉基布（接触角小于90°）的前提下，黏合剂表面张力越大，与棉基布表面的接触角越小，其粘附功和铺展系数越大，黏合剂和棉基布之间的粘接强度越大。黏合剂和绒毛的粘合符合静电理论和扩散理论；而由于丙烯酸酯聚合物分子和纤维素分子在高温下相互扩散，相互接触，产生大量氢键，同时分子之间相互缠结，因此静电植绒黏合剂和棉基布之间存在很强的粘结力。
将低温交联硅丙静电植绒黏合剂LF应用于静电植绒，考察了不同上胶量、焙烘温度、焙烘时间以及乙烯基硅油用量对静电植绒织物植绒牢度和弯曲长度的影响，确定了低温交联硅丙静电植绒黏合剂LF的应用工艺：即上胶量250 g/m2，预烘温度60 ℃，预烘时间4 min，焙烘温度120 ℃，焙烘时间5 min，乙烯基硅油用量10%。在该工艺条件下，静电植绒织物植绒牢度、弯曲长度和手感均满足《静电植绒织物》FZ/T 64011-2001服装用优等品的标准。与传统丙烯酸酯静电植绒黏合剂相比较，焙烘温度下降了40~50 ℃，不释放甲醛，具有良好的耐磨性。经测试，植绒牢度达10800次，干、湿摩擦牢度均达到4级以上，织物手感3~4级，较好的解决了植绒牢度与手感之间的矛盾。
在低温交联硅丙静电植绒黏合剂LF的基础上，采用脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂(AEO-9)替代OP-10，与SDS复配，合成无APEO硅丙乳液。通过单因素分析法，考察不同核壳质量比、乳化剂用量及配比、引发剂用量以及交联单体用量对乳液转化率、PDI以及Zeta电位的影响。在此基础上，将乳化剂用量、引发剂用量、交联单体用量和核壳质量比作为因素，设计了四因素三水平L9(34)的正交实验。根据正交实验结果，分别对乳液单体转化率、凝聚率、Zeta电位、PDI、表面张力、胶膜吸水率和剥离强度进行了正交实验的极差分析，结果表明：在四个因素中，乳化剂用量对乳液单体转化率的影响最显著，引发剂用量对乳液PDI的影响最显著，交联单体DAAM用量对乳液Zeta电位、表面张力、胶膜吸水率和胶膜剥离强度均具有最显著的影响，而核壳质量比对凝聚率具有显著影响。根据正交实验结果确定预乳化-核壳乳液聚合法制备无APEO硅丙乳液的较优工艺，即：SDS/AEO-9复配乳化剂用量4%，引发剂APS用量0.5%，DAAM用量2.5%，核壳质量比为3:2。在该工艺条件下，自制的无APEO硅丙乳液含固量43%，平均粒径105 nm，Zeta电位﹣58.3 mV，胶膜透明、柔软，吸水率23.5%，剥离强度2.72 kN/m，乳液及胶膜性能良好。对自制无APEO硅丙乳液及其胶膜进行测试及表征，结果表明：乳液PDI为0.020，粒径分布较窄，粒子呈明显核壳结构，乙烯基硅油及丙烯酸酯单体均成功参与共聚，同时与纯丙乳液相比，自制硅丙乳胶膜的热稳定性有明显提高。
将自制的无APEO硅丙乳液与阻燃剂机械共混，探讨了阻燃剂种类（聚磷酸铵、聚磷酸铵和三聚氰胺复配、聚磷酸铵和有机磷阻燃剂FR-5复配）、阻燃剂配比、协效剂添加量对静电植绒织物植绒牢度、炭长以及阴燃、续燃时间的影响，最终确定将聚磷酸铵(APP)和有机磷阻燃剂FR-5按照1:3复配，阻燃剂总用量30%，并添加10%协效剂O-蒙脱土，与自制的无APEO硅丙乳液机械共混，制备无APEO、阻燃型硅丙静电植绒黏合剂FR。将该黏合剂应用于静电植绒，研究了上胶量、焙烘温度和焙烘时间对植绒效果及阻燃效果的影响，确定了硅丙静电植绒黏合剂FR的应用工艺：即上胶量为250 g/m2，预烘温度60 ℃，预烘时间4 min，焙烘温度120 ℃，焙烘时间4 min。在该工艺下将硅丙静电植绒黏合剂FR、自制静电植绒黏合剂LF和市售植绒胶C的植绒效果及阻燃效果进行比较，结果表明：经静电植绒黏合剂FR处理的植绒织物保持了较高的植绒牢度、摩擦牢度及手感，植绒牢度达10300次，干、湿摩擦牢度均达到4级，手感3-4级；同时弯曲长度1.71 cm，织物更柔软；炭长8.3 cm，较自制静电植绒黏合剂LF和市售植绒胶C明显缩短，具备良好的阻燃性能。通过扫描电镜可以观察到经自制硅丙静电植绒黏合剂FR处理的植绒织物，绒毛直立情况较好。
综上，本文合成了低温焙烘、无甲醛、无APEO、阻燃型静电植绒黏合剂，研究了黏合剂的应用工艺和应用性能，并对纺织品静电植绒黏合剂的乳液聚合及粘合机理进行初步探索。相关结论不仅对环保型、高附加值静电植绒黏合剂的开发提供了工艺数据的支撑，更丰富了静电植绒黏合剂的粘合理论。
N-羟甲基丙烯酰胺是丙烯酸酯静电植绒黏合剂常用的交联单体，单独使用时需要在160～170 ℃下焙烘固化，才能获得满意的干、湿摩擦牢度。高温焙烘加速了游离甲醛的释放，并损伤纺织品纤维的物理机械性能；传统聚丙烯酸酯黏合剂在制备过程中多以烷基酚聚氧乙烯醚及其衍生物作为乳化剂，造成黏合剂中APEO含量过高，从而对生态环境产生不良影响；同时，随着静电植绒在汽车内饰、装潢、家纺等领域的应用，阻燃型静电植绒黏合剂开发的必要性逐渐显现。
本论文以低温交联体系、乙烯基硅油和丙烯酸酯单体合成低温交联硅丙静电植绒黏合剂LF，并对粘合剂的乳液聚合及粘合机理进行探索；在此基础上，通过引入脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂，对硅丙乳液进行添加阻燃改性，合成无APEO、阻燃型硅丙静电植绒黏合剂FR；分别对两种自制静电植绒黏合剂的合成工艺、应用性能进行研究。
首先，以丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸(AA)为聚合单体，以双丙酮丙烯酰胺(DAAM)/己二酸二酰肼(ADH)为交联体系、乙烯基硅油为改性剂，阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)和非离子乳化剂OP-10复配，通过预乳化-半连续核壳乳液聚合法制备了低温交联硅丙静电植绒黏合剂LF。采用单因素分析法，考察聚合温度、乳化剂用量及配比、引发剂用量、交联单体用量对单体转化率、凝聚率、粒径、胶膜吸水率、剥离强度等乳液及胶膜性能的影响，确定了低温交联硅丙静电植绒黏合剂LF的聚合工 艺 ： 即 丙 烯 酸 酯 单 体 质 量 比m(BA):m(EA):m(MMA):m(AA)=55:25:15:5，核壳质量比1:1，乳化剂用量4%（相对于单体总量，下同），SDS和OP-10质量比1:1，引发剂过硫酸铵(APS)用量0.4%，交联单体DAAM用量2%，乙烯基硅油用量5%。该工艺下的乳液转化率可达98.3%，凝聚率1.46%，乳液粒径138 nm，多分散指数(PDI)为0.020，经透射电子显微镜观察，粒子成明显核壳结构；胶膜剥离强度1.87 kN/m，乳液和胶膜性能优良。
初步探讨了静电植绒黏合剂LF的乳液聚合过程及粘合机理。在核层乳液聚合阶段，交联单体DAAM含有活泼酮羰基，在丙烯酸酯聚合物分子上引入了交联点，这些交联点将在后续焙烘过程中与ADH中的酰肼基发生交联反应；在壳层聚合阶段，由于乙烯基硅油的加入，壳层丙烯酸酯共聚物形成交联网络结构和互穿网络结构，增强了壳层聚合物的相容性。黏合剂的成膜过程分为三个阶段：粒子聚集阶段、粒子变形阶段以及聚合物分子扩散交联阶段。在第三阶段，分子链扩散与化学交联同时进行，分子间的交联对胶膜内聚力的形成具有决定性影响。静电植绒黏合剂对纯棉基布表面的润湿是黏合剂和纯棉基布粘合的前提条件。在黏合剂可以润湿棉基布（接触角小于90°）的前提下，黏合剂表面张力越大，与棉基布表面的接触角越小，其粘附功和铺展系数越大，黏合剂和棉基布之间的粘接强度越大。黏合剂和绒毛的粘合符合静电理论和扩散理论；而由于丙烯酸酯聚合物分子和纤维素分子在高温下相互扩散，相互接触，产生大量氢键，同时分子之间相互缠结，因此静电植绒黏合剂和棉基布之间存在很强的粘结力。
将低温交联硅丙静电植绒黏合剂LF应用于静电植绒，考察了不同上胶量、焙烘温度、焙烘时间以及乙烯基硅油用量对静电植绒织物植绒牢度和弯曲长度的影响，确定了低温交联硅丙静电植绒黏合剂LF的应用工艺：即上胶量250 g/m2，预烘温度60 ℃，预烘时间4 min，焙烘温度120 ℃，焙烘时间5 min，乙烯基硅油用量10%。在该工艺条件下，静电植绒织物植绒牢度、弯曲长度和手感均满足《静电植绒织物》FZ/T 64011-2001服装用优等品的标准。与传统丙烯酸酯静电植绒黏合剂相比较，焙烘温度下降了40~50 ℃，不释放甲醛，具有良好的耐磨性。经测试，植绒牢度达10800次，干、湿摩擦牢度均达到4级以上，织物手感3~4级，较好的解决了植绒牢度与手感之间的矛盾。
在低温交联硅丙静电植绒黏合剂LF的基础上，采用脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂(AEO-9)替代OP-10，与SDS复配，合成无APEO硅丙乳液。通过单因素分析法，考察不同核壳质量比、乳化剂用量及配比、引发剂用量以及交联单体用量对乳液转化率、PDI以及Zeta电位的影响。在此基础上，将乳化剂用量、引发剂用量、交联单体用量和核壳质量比作为因素，设计了四因素三水平L9(34)的正交实验。根据正交实验结果，分别对乳液单体转化率、凝聚率、Zeta电位、PDI、表面张力、胶膜吸水率和剥离强度进行了正交实验的极差分析，结果表明：在四个因素中，乳化剂用量对乳液单体转化率的影响最显著，引发剂用量对乳液PDI的影响最显著，交联单体DAAM用量对乳液Zeta电位、表面张力、胶膜吸水率和胶膜剥离强度均具有最显著的影响，而核壳质量比对凝聚率具有显著影响。根据正交实验结果确定预乳化-核壳乳液聚合法制备无APEO硅丙乳液的较优工艺，即：SDS/AEO-9复配乳化剂用量4%，引发剂APS用量0.5%，DAAM用量2.5%，核壳质量比为3:2。在该工艺条件下，自制的无APEO硅丙乳液含固量43%，平均粒径105 nm，Zeta电位﹣58.3 mV，胶膜透明、柔软，吸水率23.5%，剥离强度2.72 kN/m，乳液及胶膜性能良好。对自制无APEO硅丙乳液及其胶膜进行测试及表征，结果表明：乳液PDI为0.020，粒径分布较窄，粒子呈明显核壳结构，乙烯基硅油及丙烯酸酯单体均成功参与共聚，同时与纯丙乳液相比，自制硅丙乳胶膜的热稳定性有明显提高。
将自制的无APEO硅丙乳液与阻燃剂机械共混，探讨了阻燃剂种类（聚磷酸铵、聚磷酸铵和三聚氰胺复配、聚磷酸铵和有机磷阻燃剂FR-5复配）、阻燃剂配比、协效剂添加量对静电植绒织物植绒牢度、炭长以及阴燃、续燃时间的影响，最终确定将聚磷酸铵(APP)和有机磷阻燃剂FR-5按照1:3复配，阻燃剂总用量30%，并添加10%协效剂O-蒙脱土，与自制的无APEO硅丙乳液机械共混，制备无APEO、阻燃型硅丙静电植绒黏合剂FR。将该黏合剂应用于静电植绒，研究了上胶量、焙烘温度和焙烘时间对植绒效果及阻燃效果的影响，确定了硅丙静电植绒黏合剂FR的应用工艺：即上胶量为250 g/m2，预烘温度60 ℃，预烘时间4 min，焙烘温度120 ℃，焙烘时间4 min。在该工艺下将硅丙静电植绒黏合剂FR、自制静电植绒黏合剂LF和市售植绒胶C的植绒效果及阻燃效果进行比较，结果表明：经静电植绒黏合剂FR处理的植绒织物保持了较高的植绒牢度、摩擦牢度及手感，植绒牢度达10300次，干、湿摩擦牢度均达到4级，手感3-4级；同时弯曲长度1.71 cm，织物更柔软；炭长8.3 cm，较自制静电植绒黏合剂LF和市售植绒胶C明显缩短，具备良好的阻燃性能。通过扫描电镜可以观察到经自制硅丙静电植绒黏合剂FR处理的植绒织物，绒毛直立情况较好。
综上，本文合成了低温焙烘、无甲醛、无APEO、阻燃型静电植绒黏合剂，研究了黏合剂的应用工艺和应用性能，并对纺织品静电植绒黏合剂的乳液聚合及粘合机理进行初步探索。相关结论不仅对环保型、高附加值静电植绒黏合剂的开发提供了工艺数据的支撑，更丰富了静电植绒黏合剂的粘合理论。