纺织用有机硅胶黏剂的制备研究

李东平，李 新，王 炟，胡育廷，韩莹平，马鹏利，杨照地

（哈尔滨理工大学化学与环境工程学院，黑龙江哈尔滨150040）

纺织物的生产、加工、应用中几乎无处不用胶黏剂。二十世纪30年代，现代工业不断进步，人们用高分子材料为基材发明了合成胶黏剂，胶接技术逐步发展成现代科学技术的一个重要分支，在国民经济各部门日益发挥出重要作用。随着胶黏剂的高速发展，其在织物中的应用也越来越广泛，出现了以粘代织，以粘代缝，印花装饰等新的方法及工艺。利用胶黏剂不仅可以减少劳动力，降低成本，而且极大的提高了织物的各方面性能，并能赋予织物新的性能。例如提高织物的耐磨擦性、柔顺性、耐水洗性能、防皱防收缩、抗静电性，使织物更加美观耐用。近年来随着环保意识的增强，无甲醛的有机硅胶黏剂在纺织工业中应用越来越广泛[1-3]。

本文采用单体滴加法以八甲基环四硅氧烷和丙烯酸酯类单体为原料合成有机硅-丙烯酸胶黏剂。首先使有机硅预聚合，然后缓慢滴加丙烯酸单体，并加入各种助剂，讨论了原材料的配比及反应条件对胶黏剂性能的影响。通过测试红外光谱，对比胶黏剂粘接布料与普通布料的拉伸实验以及剥离实验等一系列测试对有机硅-丙烯酸胶黏剂进行分析，发现该产品具有粘性大，抗拉程度强等优点。

1 实验部分

1.1 原料及仪器

八甲基环四硅氧烷（D4）（信康有机硅材料有限公司）；十二烷基苯磺酸钠（SDBS）（科密欧化学试剂开发中心）；烷基苯聚醚磺酸钠（OP-10）（富宇精细化工有限公司）；浓H2SO4（富宇精细化工有限公司）；过氧化苯甲酰（科密欧化学试剂开发中心）；甲基丙烯酸甲酯（MMA）（光复精细化工研究所）；丙烯酸丁酯（BA）（光复精细化工研究所）；丙烯酸（AA）（光复精细化工研究所）；乙烯基三乙氧基硅烷（A-151）（哈尔滨化研化工有限责任公司），以上试剂均为分析纯。

AVATAR370FT-IR型红外光谱仪（Nicolet公司）；WDW4100型电子万能试验机（中国科学院长春科新公司试验仪器研究所）。

1.2 测试

有机硅-丙烯酸胶黏剂样品的红外光谱用NicoletAVATAR370FT-IR型红外光谱仪测定，KBr压片法。其固化速度用目测法测定；其剪切强度及剥离强度用WDW4100型电子万能试验机测试。

1.3 实验方法

（1）将去离子水加入到配有温度计和搅拌器的四口烧瓶中，开动搅拌器，在水浴锅中加热到50℃，加入0.2gSDBS，待完全溶解后，加入0.4mLOP-10，保温10min将8mLD4慢慢滴入反应体系中，控制温度为75℃，用硫酸调pH值为2左右，反应1h后出料。（2）取甲基丙烯酸甲酯MMA、丙烯酸丁酯BA、丙烯酸AA、偶联剂A-151混合均匀放入分液漏斗中保持恒温85℃，缓慢滴入四颈瓶中，滴加时间为3h，期间加入少量引发剂过氧化苯甲酰。（3）单体滴加完毕后补加少量引发剂，继续反应1h出料。（4）控制甲基丙烯酸甲酯MMA、丙烯酸丁酯BA、丙烯酸AA的加入量分别进行3组实验。第1组实验中MMA、BA、AA的配比为8∶4∶3。第2组实验中MMA、BA、AA的配比为13∶11∶4。第3组实验中MMA、BA、AA的配比为7∶50∶1。将制备好的有机硅胶黏剂涂覆到测试布料表面进行效果测试。

2 结果与讨论

2.1 聚硅氧烷红外光谱分析

将（1）步制得的聚硅氧烷进行红外光谱测试，见图1。

图1 由D4 制备的聚硅氧烷红外光谱Fig.1 IR spectrum of polysiloxane prepared from D4

有机硅的特征吸收峰在1000~1100cm-1，图1中，1068.17、1019.67cm-1处的峰为-Si-O-Si-的特征吸收峰，1232.52cm-1处的峰为CH3-Si-CH3的对称变形振动吸收峰，800.84cm-1处的峰为CH3-Si-CH3的面内弯曲振动吸收峰和Si-C的伸缩振动峰。分析结果证明实验（1）成功实现了D4开环，并进一步制得聚硅氧烷。

2.2 有机硅-丙烯酸酯红外光谱分析

对制得的有机硅胶黏剂进行红外光谱测试，结果见图2。

图2 制备的有机硅胶黏剂红外光谱Fig.2 IR spectrum of prepared silicone adhesive

有机硅的特征吸收峰在1000~1100cm-1，图2，3中，1065.98cm-1处的峰为-Si-O-Si-的特征吸收峰，1261.85cm-1处的峰为CH3-Si-CH3的对称变形振动吸收峰，812.53cm-1处的峰为CH3-Si-CH3的面内弯曲振动吸收峰和Si-C的伸缩振动峰，证明聚合物中存在有机硅。3442.96cm-1处出现了-OH特征吸收峰，说明D4发生了开环，生成了硅羟基；1735.46cm-1处为-C=O吸收收峰；2961.68cm-1处为甲基吸收峰。1654cm-1处的吸收峰消失，证明丙烯酸酯类单体反应比较完全。

2.3 固化速度测试

固化时间一般用目测法测定。测定时在一块平整的布料上涂覆厚度0.1的胶黏剂，在室温下放置到其粘度基本上不发生变化为止，所需时间即为本胶黏剂的固化时间。实验测得其固化速度为0.5～1h。

2.4 剪切强度测试

将涂覆好的布料裁剪成测试标准件，其尺寸为25mm×6.5mm×0.44mm，在万能试验机上进行拉伸实验，实验中平行测定4个试样，最终结果取4个样的平均值。实验结果见图3、4。

图3 胶黏剂粘结后的布料拉伸曲线Fig.3 Fabric tensile curve after bonding by the silicone adhesive

图4 普通布料拉伸曲线Fig.4 Ordinary fabric tensile curve

由图可以看出，涂覆了胶黏剂的布料其抗拉强度大大提高，实验测得胶黏剂粘结布料的平均抗拉强度为25.38MPa，普通布料平均抗拉强度为16.46MPa。涂覆胶黏剂后布料的抗拉强度明显增大。其断裂伸长率分别为55.83%、12.85%。

2.5 剥离强度测试

取4个平行试样，每个试样搭接面尺寸均为20mm×10mm×0.44mm。在万能实验机上进行剥离实验，剥离角度为180°。实验结果见图5。

图5 胶黏剂剥离曲线Fig.5 Adhesive peel curve

由于试样搭接过程中涂覆胶黏剂有人为的差异，因此测试结果有很大不同，本实验测得最大剥离强度为3.33kN·m-1。

3 结论

采用单体滴加法以八甲基环四硅氧烷和丙烯酸酯类单体为原料，合成出了有机硅-丙烯酸胶黏剂。实验结果表明：实验温度在85℃时有利于反应进行，且不易形成暴聚；有机硅与丙烯酸配比为3∶7时聚合物性能最好；BA，MMA，AA配比为50∶7∶1时聚合物的粘度较高且韧性好。通过力学测试结果表明，涂覆本实验制备的有机硅胶黏剂后，布料的抗拉强度有了显著提高，剥离强度大，证明其对布料的粘接性能优良。

［1］徐祖顺,易昌风,肖卫东.织物用胶黏剂及粘接技术［M］.化学工业出版社,2004.

［2］周郁菊,唐明扬,顾宜，等.含聚二甲基硅氧烷侧链的丙烯酸酯共聚物的研究［J］.功能高分子学报,1998,11（3）:370-374.

［3］杨春莉,黄玉东,王振宇.有机硅改性丙烯酸树脂的合成［J］.东北林业大学学报，2000，（5）:54-55.