有机硅改性丙烯酸酯的性能及应用

马进霞

苏州大学  江苏  苏州  215123

摘要：本文通过对有机硅改性的丙烯酸酯乳液的性能进行分析检测，对其应用进行研究，主要对在文物保护中对土遗址的加固作用中，通过对土样的渗透速度，抗压强度，耐酸碱性等性质进行测试。在对织物的印染应用中对织物的色牢度，柔软性和色差等进行一系列测试，均得出很好的结果，能够被广泛应用这些领域。

关键词：有机硅;丙烯酸酯;性能;应用

1有机硅改性丙烯酸酯的结构和性能

以软单体（丙烯酸丁酯，丙烯酸各共占聚合乳液质量的 12%，3%）与有机硅（D4占聚合乳液质量的 9%），在聚合反应步骤、聚合温度为75℃，乳化剂为单体组合物的3重量%，引发剂为单体组合物的0.3重量%，并连续滴加单体以制备乳液聚合和适量的聚合乳液在表面壳中烘烤。

波数为 2958.02cm、1455.63cm和 1385.86 cm是甲基和亚甲基的特征峰，酯基中 C=O 的伸缩振动峰波数为 l731.43cm;而C=C的伸缩振动1637cm）和 C=C 与 C-H 键相连的伸缩振动（3102cm）的特征峰的消失，说明乙烯基单体已完全反应，乳胶膜无不饱和 C=C 双键存在。波数为 1252.49cm、1065.49cm和 810.87cm的特征峰分别证实了Si-CH3、Si-O-C 和Si-O-Si 键的存在，因波数在 3022～3700cm之间处无吸收峰，说明乳胶膜中无 Si-OH 键，这说明有机硅氧烷已完全共聚合到丙烯酸酯上且无水解。

通过选取 3 个不同的有机硅含量占乳液质量（3%，9%，15%），在软单体（丙烯酸丁酯，丙烯酸各共占聚合乳液质量的 12%，3%）、聚合反应步骤、聚合温度 75℃，乳化剂用量占单体质量的 3wt%，引发剂用量占单体质量的 0.3wt%，单体连续滴加方式的情况下乳液聚合制备，探究其聚合物膜在 TG-DTA 下的热性能影响，有机硅含量对聚合物热分解特征温度的影响见表 1。由图1与表1可知，从对比三条 TG 曲线可以看出：由于聚合物膜中残留乳化剂和小分子的存在，当其质量损失 10%时，不同有机硅含量聚合物对应温度相差很小。但进入高速分解阶段，即质量损失分别达到 30%与最大失重率时，其对应的温度度有所提高，这说明其耐热性能随着有机硅含量的增加有了一定程度的提高，这是因为共聚物分子中引入了具有较高键能的 Si-O-Si 键的结果。

对比三条 DTA 曲线可以看出：一开始三条曲线几乎在同一位置出现一个小的拐点，这可能是聚合物中小分子受热发生相变，随着继续加热，出现较大的拐点，这时的失重率约 50%，这可能聚合物大分子开始产生相变，但其拐点温度随着有机硅含量的增加略有降低，结合数据初步猜想其变化规律应与其玻璃化温度呈某种关系：在有机硅含量占乳液质量 3-15%时，有机硅含量升高，其对应聚合物的玻璃化转变温度下降。

2有机硅改性丙烯酸酯在涤纶印花中的应用

2..1 实验材料

电动搅拌器  IKARW200  德国 IKA 公司;砂磨机JW-6314，上海天凤电机制造有限公司;电子天平，d=0.0001g  BSA124S  北京 Sartorius 公司;电子天平，d=0.01g  JJ200  常熟双杰测试仪器厂;电脑测色配色仪UltraScanXE  ;美国 HunterLab 公司;摩擦牢度仪  Model670  英国 JamesH.Heal 公司;高速离心机MC-15K杭州佑宁仪器有限公司;水洗牢度仪SW-18A型德卡精密量仪（深圳）有限公司;纳米粒径电位分析仪Zetasizer Nano Z型  英国马尔文仪器有限公司;电热鼓风干燥箱DHG-9035A北京恒泰丰科试验设备有限公司;连续式定型焙烘机  M-1常州市玛诺科技有限公司;电脑测色配色仪NR200型  深圳市三恩时科技有限公司;风格测试仪  KES FB 系列  日本京都大学;傅里叶智能红外光谱仪FTIR-1500型  美国 Analect 公司;热失重仪HS-TGA-101型  美国 TA Instrument 公司;综合热分析仪  STA449C 型  德国耐驰公司;粘度仪DSH-50-1  上海兰光科技仪器有限公司

2.2 实验方法

将质量分数为10%的分散染料滤饼和質量分数为1%特殊表面活性剂和适量水混合，经玻璃珠砂磨15h，制备出粒径为1μm的液体染料。

将质量分数为2.5%液体分散染料、0.5%粘合剂、1%合成增稠剂 PTF-A、适量水混合，搅拌均匀100g 色浆。

涤纶织物→印花→烘干（70℃×2min）→高温焙烘（180℃×2min）→[皂洗→水洗→烘干]→成品。高温焙烘过程使用连续式定型焙烘机来进行。皂洗在水洗牢度仪完成，工艺条件为 4  g/L皂片，浴比 1∶50，50  ℃，45 min。

3.有机硅改性丙烯酸酯粘合剂对印花性能的影响

选择 5 种液体分散染料（红 153、黄 114、蓝 291 和紫 63）、3 种市售粘合剂（S0501、FY161、W1128）和 1 种自制粘合剂 HQ，采用微量印花的印花方法，固定粘合剂的浓度为 2.5%。

K/S 值和 K/S 值相对强度：4 种液体分散染料（红153、黄 114、蓝 291 和紫 63）的印花织物，经皂洗织物的 K/S 值下降;相对而言，粘合剂会影响到印花织物的表观色深度，其中以粘合剂 HQ 的得色最深，其次为粘合剂 W1128 和粘合剂 FY161，粘合剂 S0501 的得色最浅。从 K/S 值相对强度来看，以粘合剂 HQ 为最高，4 种液体染料的 K/S 值相对强度达 0.97～1.00;与粘合剂 HQ 和粘合剂W1128相比，粘合剂 FY161 和粘合剂 S0501 对 K/S 值相对强度的影响较大，其K/S值相对强度较小，如液体分散黄114采用粘合剂 FY161，其K/S值相对强度仅为 0.85。

粘合剂和液体染料会影响到印花织物的清晰度，采用液体分散染料红153和蓝291和4种粘合剂（HQ、S0501、FY161、W1128）的印花织物，都具有很好的印花清晰度;相对而言，粘合剂HQ具有很好的印花清晰度，其次为粘合剂W1128，也能获得较好的清晰度;而粘合剂S0501和粘合剂FY161对印花织物清晰度的影响较大，容易出现渗化现象。粘合剂HQ对5种液体分散染料的印花清晰度的性能要优于3种市售粘合剂。

分析，粘合剂HQ除有很好的印花清晰度外，还具有得色最深和和K/S相对强度最大的优点。

（1）粘合剂HQ：粘合剂HQ对提高色牢度是有利的，在4种分散染料（黄114、蓝291、紫63和红153）上的色牢度（干态和湿态摩擦牢度、皂洗色牢度）均达5级，优于3种市售粘合剂（S0501、FY161、W1128）的色牢度。（2）3种市售粘合剂：粘合剂W1128在4种分散染料（黄114、蓝291、紫63和红153）上的干态摩擦牢度较好（都达4-5级），而另外2种市售粘合剂（S0501、FY161、W1128）的干态摩擦牢度稍差，其中以粘合剂FY161更明显（仅为4级）。3种市售粘合剂在4种分散染料（黄114、蓝291、紫63和红153）上的湿态摩擦牢度稍差（都达4级）。相对而言，粘合剂FY161的皂洗变色和沾色牢度较高，而粘合剂S0501和W1128的皂洗变色和沾色牢度稍差。（3）可能的原因分析：粘合剂HQ能提高色牢度，其性能优于3种市售粘合剂（S0501、FY161、W1128）。

4   結论

综上所述，随着新材料的不断发展和现有测试方法的不断完善，改性有机硅丙烯酸树脂的性能总能更好地满足不同地区的需求。通过对丙烯酸酯经过有机硅进行改性后进行性能测试，最后再对其在文物保护和染料中的应用进行实验探究。

参考文献：

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