端丙烯酰氧基丙基聚硅氧烷改性聚丙烯酸酯合成及应用

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涂料印花是借助粘合剂将颜料颗粒粘附在织物上,从而达到着色目的的一种工艺,它是一种印花清洁生产工艺。粘合剂是涂料印花色浆的重要组成部分,它的质量直接影响涂料印花产品的手感和牢度。目前,涂料印花粘合剂主要是聚丙烯酸酯类,但它存在耐水性差、不耐沾污、“热粘冷脆”以及印花色牢度与手感矛盾难以统一等缺陷,限制了涂料印花的普及和发展。聚硅氧烷分子具有质地柔软、表面能低和生物惰性等优点,被广泛应用于改性涂料印花粘合剂。聚硅氧烷改性聚丙烯酸酯胶乳作为纺织用粘合剂,具有耐水洗、耐沾污、手感好、透气性好等优点,近年来备受人们关注。为此,本课题合成双端丙烯酰氧基丙基聚硅氧烷(diAOp-PDMS),并用其对聚丙烯酸酯进行改性,合成一种新型涂料印花粘合剂,使得涂料印花耐摩擦牢度和手感兼得。论文主要分为三部分:第一部分为双端丙烯酰氧基丙基聚硅氧烷(diAOp-PDMS)的合成及表征。采用丙烯酰氯和双端羟丙基聚硅氧烷为原料,通过酰化反应制备双端丙烯酰氧基丙基聚硅氧烷(diAOp-PDMS)。研究了反应物摩尔比、反应温度和时间、溶剂用量等因素对合成产物产率的影响,优化反应工艺条件,并用FTIR和1H-NMR对产物的结构进行了表征。结果表明:双端丙烯酰氧基丙基聚硅氧烷(diAOp-PDMS)的合成工艺优化条件为双端羟丙基聚硅氧烷与丙烯酰氯摩尔比1:2.4,反应温度为35℃,反应时间3h,溶剂二氯甲烷的用量为反应物总质量的40%时,产物产率达79%;FTIR和1H-NMR谱图分析表明产物为双端丙烯酰氧基丙基聚硅氧烷(diAOp-PDMS)。第二部分为diAOp-PDMS改性聚丙烯酸酯如乳液的合成及其性能研究。采用预乳化半连续乳液聚合法,以双端丙烯酰氧基丙基聚硅氧烷(diAOp-PDMS)为有机硅改性单体,改性聚丙烯酸酯乳液。研究了diAOp-PDMS加入方式、diAOp-PDMS中PDMS链段分子量及diAOp-PDMS用量对改性乳液、改性胶膜性能和涂料印花性能的影响,并采用红外光谱仪(FTIR)、水接触角分析仪、粒径分析仪、热重分析仪(TG)等对胶乳以及胶膜的结构和性能进行了表征和测定。结果表明:采用diAOp-PDMS与丙烯酸酯类单体混合乳化聚合的方法可有效提高乳液的聚合稳定性;随着PDMS链段分子量的增大,乳液稳定性、胶膜耐水性能和力学性能、涂料印花性能均变差。选用PDMS链段分子量为1600的diAOp-PDMS,改性聚丙烯酸酯乳液,当其用量为8%~10%(占丙烯酸酯类单体总质量)时,乳液聚合具有较高的单体转化率和较低的凝聚率,改性胶乳粒径为62nm左右,且分布较窄;改性胶膜具有较高疏水性、较高的断裂功和热稳定性,改性乳液涂料印花织物具有较好的色牢度和柔软性。红外谱图分析表征产物为有机硅改性聚丙烯酸酯。第三部分为diAOp-PDMS改性聚丙烯酸涂料印花粘合剂的应用研究。将diAOp-PDMS改性聚丙烯酸酯涂料印花粘合剂应用于涂料印花,研究了粘合剂用量、焙烘温度、焙烘时间等工艺因素对涂料印花性能的影响,优化了其涂料印花工艺条件,测试其涂料印花性能,并与未改性聚丙烯酸酯粘合剂和双端丙烯酰氧基聚醚聚硅氧烷改性聚丙烯酸酯粘合剂进行比较。结果表明:当diAOp-PDMS改性聚丙烯酸乳液粘合剂用量为16%、焙烘温度为160℃、焙烘时间为4min时,涂料印花产品耐干、湿摩擦色牢度均可达4级,手感较好;与未改性聚丙烯酸酯粘合剂相比,耐湿摩擦牢度高出1级,与双端丙烯酰氧基聚醚聚硅氧烷改性聚丙烯酸酯粘合剂相比,耐湿摩擦牢度高出半级,且印花织物柔软度和K/S值也明显高于两者。研究表明采用自制双端丙烯酰氧基丙基聚硅氧烷(diAOp-PDMS)改性聚丙烯酸乳液,改性乳液应用于涂料印花,印花织物具有较好的耐干摩擦牢度,尤其耐湿摩擦牢度优异,均可达到4级,且手感柔软,较好实现印花织物良好的手感和牢度。
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