陽離子粘合劑P(GMA-St-AA-BA)用于涂料染色

宋廷樂 房寬峻

（青島大學化學科學與工程學院，山東 青島266071）

0 引言

涂料染色技術與染料相比，具有突出的節能環保優勢，是目前重點開發應用的少水和無水染色技術[1]。涂料染色用陽離子粘合劑因其表面帶正電荷，有利于與纖維結合，在纖維表面引入陽離子基團，從而增強棉纖維對涂料的吸附能力，提高染色深度及牢度[2]。雖然近年來關于甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）作為單體的陽離子聚合物乳膠粒已有較多報道，但目前尚鮮見用于織物涂料染色的相關文獻報道。本實驗通過半連續乳液聚合法，以苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸(AA)、為單體，甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)為交聯單體制備了陽離子P(GMA-St-BA-AA)乳膠粒用作涂料染色粘合劑，考察了其對棉織物涂料染色性能的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

1）主要藥品：苯乙烯；丙烯酸丁酯（BA）；丙烯酸；甲基丙烯酸縮水甘油酯；偶氮二異丁基脒鹽酸鹽；十六烷基三甲基氯化銨；乙酸；去離子水；Red HH-BR涂料色漿。

2）儀器設備：PL-303型精密電子天平；76-1型玻璃恒溫控制儀；79-1磁力加熱攪拌器；102型電熱恒溫鼓風干燥箱；LLY-55A型軋車；SP60系列積分球式分光光度儀；Y571L染色摩擦色牢度儀。

1.2 實驗方法

1）陽離子乳膠粒制備

陽離子乳膠粒通過半連續乳液聚合法制備，具體制備過程見參考文獻[3]。

2）乳膠粒固含量及轉化率測定

采用重量法測試固含量及轉化率[4]：用分析天秤稱得稱量瓶m0，加入兩滴阻聚劑（0.5%對苯二酚溶液）得質量為m1，再加入取樣乳液約1mL，得質量m2，在50℃烘箱中烘5h至恒重,烘干后記質量為m3測試3次，取平均數。固含量（S%）及轉化率（C%）計算公式如下：

式中：m0—空稱量瓶質量/g；m1—稱量瓶+對苯二酚的質量/g；m2—稱量瓶+對苯二酚+乳液質量/g；m3—烘干后乳液和稱量瓶總質量/g；W1—乳化劑的質量百分數；W2—引發劑的質量百分數；Wm—單體的質量百分數。

3）陽離子乳膠粒用于涂料染色

工藝流程1：浸軋陽離子粘合劑（0.5g/L、1.0g/L、2.0g/L、3.0g/L、4.0g/L，兩浸兩軋，軋余率70%～75%）→常溫晾干→浸軋Red HH-BR色漿（1.0g/L，兩浸兩軋，軋余率70%～75%）→

工藝流程2：浸軋1.0g/L陽離子粘合劑（兩浸兩軋，軋余率70%～75%）→常溫晾干→浸軋Red HH-BR涂料色漿（0.5g/L、1.0g/L、2.0g/L、3.0g/L、4.0g/L，兩浸兩軋，軋余率70%～75%）→

4）織物染色深度測定

用美國愛色麗公司的SP60系列積分球式分光光度儀測試織物染色織物的K/S值。

5）染色織物耐摩擦色牢度及手感測定

按照GB/T3920-2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》，用萊州電子儀器有限公司Y571L染色摩擦色牢度儀測試織物染色的干、濕摩擦牢度。

手感測試：由專業人士觸摸評定。

2 結果與討論

2.1 乳液固含量及轉化率

測得陽離子乳液的固含量及轉化率分別為18.8%、93.4%，表明制備的陽離子粘合劑符合使用條件。

2.2 涂料濃度對棉織物涂料染色性能的影響

表1 不同涂料濃度及處理條件對涂料紅染色織物耐摩擦牢度的影響

從表2測試數據分析，在固定陽離子粘合劑濃度為1.0g/L時，隨著涂料濃度增大，織物染色深度增加，但涂料濃度越大，染色深度增加程度逐漸減弱；同一染色深度的染色織物，在不同染色處理條件下獲得的染色牢度差別明顯，經醋酸處理后常溫晾干和未經醋酸處理直接在120℃條件下烘干獲得的染色織物干、濕摩擦牢度均較差，而經醋酸處理后在120℃條件下烘干所獲得染色織物摩擦牢度較好，這是因為在酸性條件下，聚合物納米球中的環氧基在120℃下開環，與羧基、羥基發生親電加成反應，在纖維表面交聯形成了致密網狀聚合物膜，聚合物具有較好的牢度，從而將涂料粒子包覆在聚合物內部，對涂料起到了固色作用[5]。

2.3 陽離子粘合劑濃度對棉織物涂料染色性能影響

表2 不同陽離子粘合劑濃度及處理條件對涂料紅染色織物耐摩擦牢度的影響

根據測試數據分析，不論是涂料Red HH-BR或者是涂料Black HH-RD，在固定涂料濃度為1.0g/L時，隨著陽離子粘合劑球濃度增大，織物染色深度增加，但陽離子粘合劑濃度越大，染色深度增加程度逐漸減弱；同一染色深度的染色織物，在不同染色處理條件下獲得的染色牢度差別明顯，經醋酸處理后常溫晾干以及未經醋酸處理直接在120℃條件下烘干獲得的染色織物摩擦牢度均較差，而經醋酸處理后在120℃條件下烘干所獲得染色織物摩擦牢度較好，這是因為在酸性條件下，陽離子粘合劑中的環氧基在120℃下開環，與羧基、羥基發生親電加成反應，在纖維表面交聯形成了致密網狀聚合物膜，聚合物具有較好的牢度，從而將涂料粒子包覆在聚合物內部，對涂料起到了固色作用[5]。

3 結論

（1）采用半連續乳液聚合法制備了陽離子聚合物乳膠粒，并對該乳膠粒進行表征測試，結果顯示，聚合物固含量為18.8%，轉化率為93.4%。

（2）將合成的陽離子乳膠粒用于棉織物涂料染色，討論了不同陽離子聚合物處理液濃度、不同涂料濃度以及不同處理條件下對染色織物摩擦牢度的影響。結果表明經醋酸處理后在120℃條件下烘干所獲得染色織物干、濕摩擦牢度較好。

［1］紀俊玲,蔣菲,張聰等.涂料染色陽離子黏合劑的研制[J].印染,2009(23)：9-12.

［2］龔金南,彭華,李茂輝.陽離子型聚丙烯酸酯乳液的合成與應用[J].印染助劑,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.