阳离子粘合剂P(GMA-St-AA-BA)用于涂料染色

宋廷乐 房宽峻

（青岛大学化学科学与工程学院，山东 青岛266071）

0 引言

涂料染色技术与染料相比，具有突出的节能环保优势，是目前重点开发应用的少水和无水染色技术[1]。涂料染色用阳离子粘合剂因其表面带正电荷，有利于与纤维结合，在纤维表面引入阳离子基团，从而增强棉纤维对涂料的吸附能力，提高染色深度及牢度[2]。虽然近年来关于甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）作为单体的阳离子聚合物乳胶粒已有较多报道，但目前尚鲜见用于织物涂料染色的相关文献报道。本实验通过半连续乳液聚合法，以苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸(AA)、为单体，甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为交联单体制备了阳离子P(GMA-St-BA-AA)乳胶粒用作涂料染色粘合剂，考察了其对棉织物涂料染色性能的影响。

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器

1）主要药品：苯乙烯；丙烯酸丁酯（BA）；丙烯酸；甲基丙烯酸缩水甘油酯；偶氮二异丁基脒盐酸盐；十六烷基三甲基氯化铵；乙酸；去离子水；Red HH-BR涂料色浆。

2）仪器设备：PL-303型精密电子天平；76-1型玻璃恒温控制仪；79-1磁力加热搅拌器；102型电热恒温鼓风干燥箱；LLY-55A型轧车；SP60系列积分球式分光光度仪；Y571L染色摩擦色牢度仪。

1.2 实验方法

1）阳离子乳胶粒制备

阳离子乳胶粒通过半连续乳液聚合法制备，具体制备过程见参考文献[3]。

2）乳胶粒固含量及转化率测定

采用重量法测试固含量及转化率[4]：用分析天秤称得称量瓶m0，加入两滴阻聚剂（0.5%对苯二酚溶液）得质量为m1，再加入取样乳液约1mL，得质量m2，在50℃烘箱中烘5h至恒重,烘干后记质量为m3测试3次，取平均数。固含量（S%）及转化率（C%）计算公式如下：

式中：m0—空称量瓶质量/g；m1—称量瓶+对苯二酚的质量/g；m2—称量瓶+对苯二酚+乳液质量/g；m3—烘干后乳液和称量瓶总质量/g；W1—乳化剂的质量百分数；W2—引发剂的质量百分数；Wm—单体的质量百分数。

3）阳离子乳胶粒用于涂料染色

工艺流程1：浸轧阳离子粘合剂（0.5g/L、1.0g/L、2.0g/L、3.0g/L、4.0g/L，两浸两轧，轧余率70%～75%）→常温晾干→浸轧Red HH-BR色浆（1.0g/L，两浸两轧，轧余率70%～75%）→

工艺流程2：浸轧1.0g/L阳离子粘合剂（两浸两轧，轧余率70%～75%）→常温晾干→浸轧Red HH-BR涂料色浆（0.5g/L、1.0g/L、2.0g/L、3.0g/L、4.0g/L，两浸两轧，轧余率70%～75%）→

4）织物染色深度测定

用美国爱色丽公司的SP60系列积分球式分光光度仪测试织物染色织物的K/S值。

5）染色织物耐摩擦色牢度及手感测定

按照GB/T3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》，用莱州电子仪器有限公司Y571L染色摩擦色牢度仪测试织物染色的干、湿摩擦牢度。

手感测试：由专业人士触摸评定。

2 结果与讨论

2.1 乳液固含量及转化率

测得阳离子乳液的固含量及转化率分别为18.8%、93.4%，表明制备的阳离子粘合剂符合使用条件。

2.2 涂料浓度对棉织物涂料染色性能的影响

表1 不同涂料浓度及处理条件对涂料红染色织物耐摩擦牢度的影响

从表2测试数据分析，在固定阳离子粘合剂浓度为1.0g/L时，随着涂料浓度增大，织物染色深度增加，但涂料浓度越大，染色深度增加程度逐渐减弱；同一染色深度的染色织物，在不同染色处理条件下获得的染色牢度差别明显，经醋酸处理后常温晾干和未经醋酸处理直接在120℃条件下烘干获得的染色织物干、湿摩擦牢度均较差，而经醋酸处理后在120℃条件下烘干所获得染色织物摩擦牢度较好，这是因为在酸性条件下，聚合物纳米球中的环氧基在120℃下开环，与羧基、羟基发生亲电加成反应，在纤维表面交联形成了致密网状聚合物膜，聚合物具有较好的牢度，从而将涂料粒子包覆在聚合物内部，对涂料起到了固色作用[5]。

2.3 阳离子粘合剂浓度对棉织物涂料染色性能影响

表2 不同阳离子粘合剂浓度及处理条件对涂料红染色织物耐摩擦牢度的影响

根据测试数据分析，不论是涂料Red HH-BR或者是涂料Black HH-RD，在固定涂料浓度为1.0g/L时，随着阳离子粘合剂球浓度增大，织物染色深度增加，但阳离子粘合剂浓度越大，染色深度增加程度逐渐减弱；同一染色深度的染色织物，在不同染色处理条件下获得的染色牢度差别明显，经醋酸处理后常温晾干以及未经醋酸处理直接在120℃条件下烘干获得的染色织物摩擦牢度均较差，而经醋酸处理后在120℃条件下烘干所获得染色织物摩擦牢度较好，这是因为在酸性条件下，阳离子粘合剂中的环氧基在120℃下开环，与羧基、羟基发生亲电加成反应，在纤维表面交联形成了致密网状聚合物膜，聚合物具有较好的牢度，从而将涂料粒子包覆在聚合物内部，对涂料起到了固色作用[5]。

3 结论

（1）采用半连续乳液聚合法制备了阳离子聚合物乳胶粒，并对该乳胶粒进行表征测试，结果显示，聚合物固含量为18.8%，转化率为93.4%。

（2）将合成的阳离子乳胶粒用于棉织物涂料染色，讨论了不同阳离子聚合物处理液浓度、不同涂料浓度以及不同处理条件下对染色织物摩擦牢度的影响。结果表明经醋酸处理后在120℃条件下烘干所获得染色织物干、湿摩擦牢度较好。

［1］纪俊玲,蒋菲,张聪等.涂料染色阳离子黏合剂的研制[J].印染,2009(23)：9-12.

［2］龚金南,彭华,李茂辉.阳离子型聚丙烯酸酯乳液的合成与应用[J].印染助剂,2000(5).

［3］Wu S,Jorgensen J D,Soucek MD.Synthesis of model acrylic latexes for crosslinking with cycloaliphatic diepoxides[J].Polymer,2000,41(1)：81-92.

［4］Shi Fang Yang,Ping ting Xiong,Tao Gong,et al.St-BA copolymer emulsions prepared by using novel cationic maleic dialkyl polymerizable emulsifier[J].European Polymer Journal,2005,41：2973-2979.

［5］Bakhshi H,Zohuriaan-Mehr MJ,Bouhendi H,et al.Effect of functional monomer GMA on the physical-mechanical properties of coatings from poly(BA-MMA)latexes[J].Journal of Materials Science,2011,46(8)：2771-2777.