双端丙烯酰胺基聚硅氧烷改性聚丙烯酸酯合成与性能研究

【摘要】聚丙烯酸酯类聚合物因具有成膜性好、粘结性强、耐热、耐氧化等优点而被广泛应用于涂料印花粘合剂，但其存在胶膜硬度大、耐水性差、“冷脆热黏”以及印花织物手感与牢度难调和等缺点，较大程度影响了印花后产品的质量。聚硅氧烷类有机硅具有表面自由能低、玻璃化温度低、分子链柔软顺滑、耐水性强等特性，研究发现采用含乙烯基的聚硅氧烷有机硅单体对聚丙烯酸酯进行改性，能有效改善聚丙烯酸酯粘合剂的缺点。而长期以来，制备合适的含乙烯基的聚硅氧烷有机硅单体一直是有机硅改性聚丙烯酸酯的研究难点。为此，本课题合成了一种新型含乙烯基的有机硅单体——双端丙烯酰胺基丙基聚硅氧烷（diAAp-PDMS），以此用于改性聚丙烯酸酯粘合剂乳液，并将制得的乳液应用于涂料印花，印花织物兼具良好的耐摩擦色牢度和柔软的手感。具体研究内容及结果如下：第一部分：双端烯烃类聚硅氧烷改性单体合成方法的选择。以双端氨丙基聚硅氧烷和双端羟丙基聚硅氧烷为原料，分别与丙烯酰氯发生酰化反应，合成端乙烯基有机硅单体——双端丙烯酰胺基丙基聚硅氧烷（diAAp-PDMS）和双端丙烯酰氧基丙基聚硅氧烷（diAOp-PDMS），并将其用于改性聚丙烯酸酯细乳液的合成。研究了合成诸因素对各自产率的影响，优化了合成工艺条件，比较了diAAp-PDMS和diAOp-PDMS的合成特性及其改性胶膜和涂料印花性能。结果表明：与丙烯酰氯反应，双端氨丙基聚硅氧烷活性明显高于双端羟丙基聚硅氧烷。相对于diAOp-PDMS，diAAp-PDMS合成产率高；改性胶膜耐水性强、断裂强度低、断裂延伸率大、断裂功大；改性乳液印花织物耐干、湿摩擦色牢度均高出diAOp-PDMS半级，手感也较其柔软。以双端氨丙基聚硅氧烷和丙烯酰氯为原料合成diAAp-PDMS为一种较好的双端烯烃类聚硅氧烷改性单体的合成方法。第二部分：diAAp-PDMS改性聚丙烯酸酯细乳液的制备与性能研究。采用自制的有机硅单体diAAp-PDMS改性聚丙烯酸酯，研究了diAAp-PDMS改性聚丙烯酸酯的聚合方法、阴/非乳化剂配比及用量、diAAp-PDMS的分子量及用量对改性乳液性能、胶膜结构和性能以及印花性能的影响；采用红外光谱分析仪（FTIR）、粒径分析仪（DLS）、热重分析仪（TG）、差示扫描量热仪（DSC）等仪器对聚合物进行结构表征和性能测试。结果表明：采用细乳液聚合法制备diAAp-PDMS改性聚丙烯酸酯乳液的凝胶率低、单体转化率高、乳液聚合稳定性好；阴/非乳化剂配比为1:1，用量为6%时，乳液聚合稳定性和各项稳定性指标均良好；随着diAAp-PDMS分子量的增加，胶膜交联度降低、表面发生团聚的聚硅氧烷增多、耐水性降低、力学性能变差，印花织物的耐摩擦色牢度和手感均变差；分子量约为1700的diAAp-PDMS改性单体用量为8%时，乳液稳定性好，胶膜交联度高、耐水性强、力学性能优良，涂料印花性能好；红外分析表明diAAp-PDMS与聚丙烯酸酯发生了交联聚合；粒径分析显示改性乳液平均粒径在86nm左右，分布较窄；DSC和TG分析表明经diAAp-PDMS改性后聚合物玻璃化温度降低，热分解温度提高，耐热稳定性增强。第三部分：diAAp-PDMS改性聚丙烯酸酯涂料印花粘合剂的应用研究。将自制的diAAp-PDMS改性聚丙烯酸酯粘合剂应用于棉织物的涂料印花，研究了粘合剂用量、焙烘温度、焙烘时间对印花织物耐摩擦色牢度、硬挺度和K/S值的影响，并与市场上其它粘合剂的印花性能进行比较。结果表明：当粘合剂用量为15%，焙烘温度为160℃，焙烘时间为3min时，印花织物的耐干、湿摩擦色牢度均可达4-5级，手感柔软；与市场上其它3种粘合剂相比，就印花织物的耐摩擦色牢度、硬挺度及K/S值来说，自制的diAAp-PDMS改性聚丙烯酸酯粘合剂的性能较优。论文研究表明，以双端丙烯酰胺基丙基聚硅氧烷（diAAp-PDMS）为改性单体，采用细乳液聚合法，制备diAAp-PDMS改性聚丙烯酸酯乳液粘合剂，应用于涂料印花，印花织物耐干、湿摩擦色牢度均可达4-5级，手感柔软，基本实现了印花织物既具有良好的耐摩擦色牢度，又具有柔软的手感。
【作者】孙段冰；
【导师】吴明华；
【作者基本信息】浙江理工大学，纺织化学与染整工程，2014，硕士
【关键词】涂料印花；粘合剂；聚丙烯酸酯；聚硅氧烷；

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