IPN印花粘合剂应用4-1

资料来源：IPN结构在合成涂料印花粘合剂中应用初探，蔡明训 吴春明 顾东民

摘自：2004国际涂料应用和特种印花学术交流会论文集；24-29

 

涂料印花中的手感与色牢度的平衡问题，环保问题等都未得到圆满的解决，而这些问题的解决的核心问题是要合成出新型的环保印花粘合剂，它必须具有以下基本特征:

    1.结膜无色透明，加热不会泛黄，皮膜坚固且弹性好，粘着力强，耐水洗及干洗，耐日晒及老化;

    2.柔软，手感好，且不发粘;

    3.印花织物的各项色牢度不低于染料印花水准。

   通过乳液聚合的方法合成LIPN(乳液互穿聚合物网络)，可以达到部分目的。

2   实验

2·1  实验试剂、样品及仪器

A·试剂

丙烯酸及其衍生物，甲基丙烯酸及其衍生物，反应性有机硅单体，(以上市购)交联单体Ⅰ，交联单体Ⅱ，复合乳化剂I，复合乳化剂Ⅱ，引发剂体系，(以上均为自配)，二甲苯，二甲基乙酰胺，三醋酸甘油酯(以上均为AR)。

    B·试验仪器

    电镜(Hitachi H-600TEM)、热分析仪(Setaram DS292热分析测试仪)、染色牢度摩擦仪(YB571B型)，刷洗色牢度摩擦仪(YB571C型)、耐洗色牢度试验仪(SW-8A型)、氖灯日晒气候色牢度仪(YGB6I1-2型)

    C·布样

    丝绸(11158真丝电力纺)、全棉(40S×40S /110×90府绸)、粘胶(30S×30S/68×68人棉细布)均为经练漂未丝光之半制品。涤纶(75D/42×32涤丝纺)经精练后之半制品。

2·2   合成实验

    将部分单体和交联剂l用复合乳化剂Ⅱ乳化成乳化单体I，另将部分单体和交联剂Ⅱ用复合乳化剂Ⅱ乳化成乳化单体Ⅱ，备用。将50g/L 10%的复合乳化剂l溶液加入到250ml去离子水中搅拌，在N2保护下，升温至50℃，加入部分乳化单体l，继续升温至70℃，加入部分引发剂体系，在搅拌状态下升温至80℃，滴加剩余乳化单体I和引发剂，在乳化单体I滴加完毕后，再反应1小时，然后滴加乳化单体Ⅱ和引发剂。滴加完毕后再反应1.5小时，升温至90℃，再反应1小时，停止反应，所得乳液实测固含量为45%。

3  表征

    A·成膜实验和溶解性能实验

    将合成实验所得乳液涂膜分别在室温与80℃干燥，均可成呈无色透明膜，其膜伸长率可达500%。此膜在二甲苯，二甲基乙酰胺，三醋酸甘油酯三种溶剂中，和其按不同比例配制的混合溶剂中，均仅能看到该膜溶胀成乳白状而不能溶解。合成乳液所用的各种单体均可以在上述三种溶剂中找到合适溶剂或配比进行溶液聚合。其中部分聚合物溶液不能互溶而沉淀。但通过上面实验合成的方法，可以达到合成乳液相容。这就证明了合成乳液为IPN结构。这些单体均聚物在热力学上是不相容的，但我们合成的粘合剂的结膜为无色透明，这表明粘合剂膜在动力学上是稳定状，符合LIPN特性。

    B·热分析

将乳化单体I和乳化单体Ⅱ分别单独乳液聚合以及上面实验合成的粘合剂乳液，分别成膜，三个膜用热分析仪示差扫描量热法(DSC)分别测定其玻璃化转变温度(Tg)。测定结果如图表明，乳化单体l和乳化单体Ⅱ的聚合物都仅有一个Tg，其Tg转变区宽度分别为31度和35度，而合成的LIPN则有两个Tg，其中低温的Tg向高温方向移动3度，而高温的Tg向低温方向移动4度。而且其Tg转变区间宽度则分别增加为40度和44度。这表明它们之间产生了一定的相容性，在溶解度实验中我们已经知道，它们之间的不相容性，由此我们可以认为一定的IPN结构存在着。

柔性单体+交联单体聚合物

硬性单体+交联单体聚合物

图1

图2合成的LIPN聚合物

C·电镜

乳化单体I和乳化单体Ⅱ均聚物的乳胶粒子分别为Dz=76nm和Dz=55nm，

电镜照片

   而合成的粘合剂的乳胶粒径则增加至94nm。由于在合成的过程中，我们先做种子，同时在过程中乳化单体是缓慢滴加的，所以形成的新的聚合中心的数是有限的，主要还是在体系中已有的胶束中增长。从乳胶粒子的Dz也可以表明，乳化单体Ⅱ滴加进体系后，是进入体系已有粒子内，进行第二次聚合，形成核壳结构的LIPN。

4   印花试验

A·印花工艺处方

涂料绿9601         X

粘合剂             3

合成增稠剂PTF     1.5-2

水                  X     /100

烘干后l60℃×3'固色

B·印花结果

各印花试样结果见下

测试项目

棉

粘胶

丝绸

涤纶

皂

洗

原样变色

4

4

4-

4-5

白布沾色（棉）

4-5

4+

4+

4+

水洗

/

/

4-5

/

摩

擦

干

3-4

3-4

4

4

湿

3

3+

3

4-

刷洗

2

2

4-5

 

日晒

6-7

 

 

 

注:皂洗：中性皂片5 g/L  纯碱2 g/L  60℃30分钟

       水洗：蒸馏水   60℃30分钟

       日晒：氖灯  48小时

    表上数据表明，按这次处方所产生的LIPN结构的粘合剂对涤纶纤维织物的效果最佳，丝绸织物次之，而全棉和粘胶纤维则更差一些。相对而言，涤纶纤维上无可与粘合剂反应结合的基团，而棉与粘胶纤维上有较多的可反应的羟基。一般认为，粘合剂与织物纤维的化学键是涂料印花色牢度的关键，而上表的数据则与此相反。我们认为对LIPN粘合剂进行的涂料印花，粘合剂自成膜的完整性及膜的强度是色牢度的关键，而织物纤维上的可反应基团是否会反而影响了膜的完整性及膜的强度，这还没有实验数据直接证明，有待于进一步的研究。