核壳型聚丙烯酸酯乳液硬挺整理剂的合成与应用研究Yd16811

岳公星1，鞠福生1,2，刘俊娜1，常冬艳3，刘俊龙1      1、大连工业大学纺织与材料工程学院， 辽宁大连116034；2、大连新元化工技术有限公司， 辽宁大连116035；3、大连工业大学服装学院， 辽宁大连116034

投稿日期：2013-05-02

作者简介：岳公星(1987-)，男，山东泰安人，大连工业大学硕士研究生，主要从事纺织品后整理助剂的研究与开发。

通信作者：刘俊龙(1963-)，男，教授，博士。

原载：染整技术20l3/11；42-45

 

【摘要】以苯乙烯(ST)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要原料，采用乳液聚合法，合成了性能稳定的核壳型聚丙烯酸酯硬挺剂。通过红外光谱仪(FT-IR)验证了聚合物的分子结构。对涤纶织物进行硬挺整理，可有效满足实际要求的整理工艺为：硬挺剂600 g／L，200 焙烘1.5 min。结果表明，合成的硬挺剂具有优良的硬挺效果，整理后的织物高温不泛黄或泛黄不明显，厚重感明显增加且耐水洗性良好。

【关键词】硬挺整理；硬挺剂；丙烯酸酯；乳液聚合；涤纶织物；泛黄

【中图分类号】TQ 326 3 文献标识码：A 文章编号：1005-9350(2013)11-0042-04

 

硬挺整理是极为重要的一种织物风格整理[1]。经过硬挺整理的织物被广泛应用于装饰织物，尤其是窗帘布、箱包布和经编织物的生产，在衬布(粘合衬和树脂衬)生产中也有应用[2-4]。硬挺整理剂是一种在纤维内部、纤维之间或纤维表面形成薄膜或产生交联，从而使织物产生硬挺、厚实、丰满手感的高分子物质[5]。

目前，常见的硬挺剂为氰醛树脂类聚合物，其甲醛含量高，要求的交联温度高，织物会泛黄和有较大的强度损失[2]，无法满足实际生产需求。随着国际市场对织物环保要求的日趋严格和人们对织物品质要求的不断提升，硬挺整理效果优良、切实增加织物厚重感和丰满度、高温生产环境不泛黄或泛黄程度不明显的新型环保硬挺剂有待开发[6]。乳液型聚丙烯酸酯具有较好的耐水性、耐气候性和力学性能，成膜性好，粘着力强[7]，但其热粘冷脆的特性是一个缺陷[2]，合成改性的聚丙烯酸酯乳液作为硬挺剂成为近年的研究热点。

本文制备了一种核壳型聚丙烯酸酯乳液，并应用于涤纶织物，进行了性能测试，综合评价了产品的硬挺效果、白度、厚重感和力学性能。

1  试验

1.1  材料和仪器

织物：涤纶织物(T/T，25.7tex×25.7tex 1 219.2根110 em×1 168.4根110 cm 119.4 cm)。

药品：苯乙烯(ST)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(MAA)、乳化剂(均为工业级)，丙烯酰胺(AM)、过硫酸铵(均为分析纯)，增粘剂，保护胶，软化水。

仪器：01-1型干燥箱(上海实验仪器厂)，MDIO0-2电子天秤(上海天平厂)，JB50-D型增力电动搅拌器(上海标本模型厂)，GSY-Ⅱ恒温水浴锅(北京市医疗设备厂)，SHZ-D循环水式真空泵(巩义市英峪予华仪器厂)，NDJ-1型旋转粘度计(上海昌吉地质仪器有限公司)，MU501型均匀轧染车(北京纺织机械厂)，YG065C型电子织物强力仪(莱州市电子仪器有限公司)，670NEXVS傅里叶变换红外光谱仪(美国热电尼高力仪器公司)，SBDY-1数显白度仪(上海悦丰仪器仪表有限公司)，S-4800型扫描电子显微镜(日本日立公司)。

1.2  核壳型聚丙烯酸酯乳液的合成

将一定比例的AM、软化水、乳化剂、ST、BA、MAA依次加入到四口瓶中，搅拌预乳化。在另一个四口瓶中加入部分引发剂、软化水、乳化剂及保护胶体作为底液，将预乳液和引发剂溶液同时滴加到底液中[温度(80±1)℃，滴加1 h，保温1 h]，得到核乳液。

再将一定比例的AM、软化水、乳化剂、MMA、BA、MAA依次加入四口瓶中，搅拌预乳化。最后将此预乳液和剩余的引发剂溶液滴加到核乳液中[温度(80±1)℃，滴加1 h，保温1 h]，得到所需的核壳乳液。

1.3  织物硬挺整理工艺

浸轧硬挺整理液(自制乳液X g，自来水Yg，0.2MPa) 焙烘(190～230℃，1.5min)。

1.4  性能测试

乳液外观、固含量、粘度、贮存稳定性：参照GB／T 11175-2002(合成树脂乳液试验方法》进行测定。红外光谱(FT-IR)：采用傅立叶变换红外光谱仪检测。

弯曲长度：按照GB／T 18318-2001《纺织品织物的弯曲长度的测定》进行测定。

挺括性能：选用整理织物的厚度指标表征挺括性。用增重法表征织物整理前后厚度变化：取测试用涤纶布一块，其质量记为m1，按硬挺整理工艺进行整理后，其质量为m2，再对整理织物进行水洗试验，测定其质量为m3。

增重率=

m2-m1

×100％

m1

 失重率=

m3-m1

×100％

m1

耐水洗性：参照GB／T 8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》测定。皂粉2 g／L，(60±3)℃下振荡水洗10 min，即完成一次水洗，共水洗5次。

相对白度(WH)：参照GB／T 8424.2-2001《纺织品色牢度试验相对白度的仪器评定方法》，采用数显白度仪进行测定，保持经纬方向一定，每一试样在不同部位测定5次，取其算术平均值。

撕破强力：参照GB 3917.2-2009《纺织品织物撕破性能第2部分：裤型式样(单缝)撕破强力的测定》进行测定。拉伸速度为200 mm／min，夹持长度为100 mm，测量5次，取平均值。

2  结果与讨论

2.1  乳液性能

外观：乳白色，泛蓝光；固含量：42.8％；粘度：28.57 mPa·s；贮存稳定性：6个月不分层，不破乳，无沉淀物。

2.2  红外光谱

将硬挺剂在140℃下烘干1 h成膜，测定其红外光谱。由图1可见，波数3 441.42 cm-1 的吸收峰说明硬挺剂中含有-NH2，波数2 957.28 cm-1、2 868.34cm-1的吸收峰说明硬挺剂中含有甲基和亚甲基，波数1 733.28 cm-1处为羰基的吸收峰，波数1 494.33cm -1、1 453.65 cm-1处为苯环的吸收峰，波数1 162.60cm-1处为酯基的吸收峰，这与实际结构相吻合。

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图1 硬挺剂乳胶膜的红外光谱图

2.3  硬挺剂用量对涤纶织物应用性能的影响

2.3.1  弯曲长度

由图2可知，随着硬挺剂用量的增加，整理织物的经向弯曲长度先增加后降低，在600 L时达到

峰值。这是因为随着硬挺剂用量的增加，其在纤维表面形成的薄膜加厚，从而使纤维的刚度增加，织物挺括性能增强，但当硬挺剂用量高于600 g／L后，用量的增加只会增加整理织物的厚度和质量，对经向挺括性能不再有贡献，从而降低了整理织物的经向弯曲长度。纬向弯曲长度随着硬挺剂用量的增加而逐渐增加，用量大于600 g／L后变化趋于平缓。综合考虑成本和硬挺效果，确定用量为600 g／L。

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图2 硬挺剂用量对弯曲长度的影响

2.3.2  质量变化率

由图3可知，随着硬挺剂用量的增加，整理织物的增重率逐渐增大，厚重感不断增强。这说明该硬挺剂与涤纶织物具有良好的亲和性，能很好地渗入涤纶织物内部或粘附于织物表面形成涂层，有效增加了整理织物的厚重感；经过60℃、45 min水洗之后，整理织物的失重率维持在1.22％～3.74％，变化不大，600 g／L时为其中的最小值1.22％。综合考虑成本及增厚效果，硬挺剂用量600 g／L为宜。

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图3 硬挺剂用量对整理织物质量变化率的影响

2.4  焙烘温度对整理织物白度的影响

涤纶加工的后整理过程，高温定形温度约为200℃[8]。由图4可知，190℃焙烘1.5 min后整理织物的白度为75.4％，比空白样品白度78.6％ 略有下降。200℃焙烘1.5 min白度亦可达到72.0％。随着焙烘温度的升高，白度逐渐下降，并在220℃之后变化趋于平缓，白度值为63.7％。由此可见，该硬挺剂在实际生产的高温环境(约200℃ )中可保持相对较好的白度效果，克服了多数硬挺剂高温易泛黄的缺点，满足实际生产的要求。

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图4 焙烘温度对白度的影响

2.5  硬挺整理对织物撕裂强力的影响

由表1可知，涤纶织物经硬挺整理后，撕裂强力有所下降，这主要是因为硬挺剂在纤维表面形成一层致密刚性的薄膜，使纤维脆性增加，韧性降低，导致布样撕破强力损失。

表1 整理前后织物撕裂强力的变化

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注：硬挺剂600 g／L，230℃焙烘1.5 min。

2.6  扫描电镜(SEM)

由图5可知，涤纶织物整理前纤维表面光滑无附着物，整理后硬挺剂可以有效渗入织物内部，并在纤维表面和纤维之间形成致密坚硬的薄膜，从而提高了织物的挺括性和丰满度。经过(60±3)℃的5次水洗后，部分薄膜脱落，但仍有大部分硬挺剂粘附于纤维表面，保持了织物硬挺效果的耐久性，说明该硬挺剂耐水洗性良好，是一种永久性或半永久性的硬挺整理剂。

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图5 涤纶织物扫描电镜图

3 结论

(1)以丙烯酸酯类单体为主要原料，采用乳液聚合方法，可制备性能稳定的核壳型聚丙烯酸酯乳液硬挺整理剂。

(2)核壳型聚丙烯酸酯硬挺剂整理涤纶织物的优化工艺为：硬挺剂用量600g/L，200 ℃焙烘1.5min。

(3)自制核壳型聚丙烯酸酯硬挺剂可有效增加整理织物的厚重感，在高温(约200℃ )生产环境中不会引起整理织物泛黄或泛黄不明显，可以满足实际生产需求，是一种永久性或半永久性的硬挺整理剂。

参考文献：

[1] 周向东,江敏,易辉,等.环保型硬挺整理剂的合成及在纺织品上的应用[J].印染助剂,2009,26(10);30-34.

[2]季峥,赵龙,宋惠悦.硬挺剂的研制与应用[J].辽宁化工,2004,33(4);222-224.

[3]胡啸林,王春梅.硬挺整理剂的合成及性能lJJ.印染,2008(10);13-15.

[4]张利强,劳继红,杨波,等.涤纶窗帘用机织物的硬挺整理[J].纺织科技进展,2008(4);43-44.

[5]林杰.染整技术(第4册)[M].北京;中国纺织出版社,2005;10.

[6]来玉兵,龙绍,袁炜,等.低甲醛硬挺剂在织物后整理中的应用研究[J].印染助剂,2012,29(9);46-48.

[7]郭能民,安秋凤,熊进,等.核壳型阳离子丙烯酸酯硬挺剂的制备及应用[J].印染,2011(23);5-8.

[8]英敏,陆鑫.涤纶面料的热定型温度对其黏合尺寸的影响[J]上海纺织科技,2008,36(3);55-57.