粘合剂及助剂 盐城纺织学院化工系赵海萍
粘合剂与助剂--盐城纺织学院化工系(赵海萍)
盐城纺院化工系
班级：高分子512 教师：赵海萍
第一章 概述
1.1 粘合剂和粘接技术的发展 1 粘合剂的定义 凡能把同种的或不同的固体材料表面连接在一
起的媒介物之统称粘合剂。 2 粘合剂的历史 3发展
1.2粘合剂的种类 1.2.1按使用目的分类 1.2.2按主要组成分类
1.3粘接中的作用力 1 化学键力 2 分子间力 3界面静电引力 4 机械作用力
2.1粘料 粘料是胶粘剂的基体材料，主要是成膜物质，它决
定着胶粘剂的粘接能力和其他性能，常用的粘料可分为 合成树脂：聚氯乙烯、聚氨酯、硅树脂、环氧树脂、
聚酰胺等； 合成橡胶：氯丁橡胶、聚氨酯橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、
硅橡胶； 天然有机物：松香、天然橡胶、阿拉伯树胶。
2.1.1胶粘剂粘料分子的运动特点
粘料：线性聚合物，有非晶态和部分结晶态，他们的 分子运动状态决定着物理状态，从而影响其粘接性能。
2.线型结晶态高聚物的物理状态
平均分子量（M）较低时，分子间力较小，结晶度较高，mp>Tf 平均分子量（M）较高时，分子间力较大，结晶度较低，mp<Tf
3.粘料的蠕变和应力松弛 与低分子化合物不一样，高分子化合物运动需要一定时间，因此
在外力作用下产生形变时，形变的建立需要一定的时间，在应力保持 恒定时，形变随着时间的延长而增大，这种现象称为蠕变。
1.6 胶黏剂的固化
1.6.1 热熔胶的固化 热熔胶：热塑性高分子物质加热熔融后获得流动
性，热融体在浸润被粘表面后，通过冷却发生固化， 这类胶粘剂叫热熔胶。
1.6.2 溶液胶的固化 高分子物质溶解在适当的溶剂中成高分子溶液，
粘接被粘物后，将溶剂挥发，溶液浓度增加，达一定 强度，产生粘附力。固化速度决定于溶剂的挥发速度。
聚醚水性聚氨酯织物整理剂的合成
浓度 ， 浸酶温度 ， 堆放时问 ， 浸酶时问。酶液浓 度对粗纱残胶 率
的影响最显著 ， 在其他条 件处在相同 ， 当的水平 上时 ， 适 酶液 的 浓度越大 ， 所得 到粗纱 的残胶率越低 ， 即果胶的去除效果越好。 ５ ３ 酶法脱胶工 艺要求 的 温度在 ５ —６ ℃， 比传统 碱煮工 ． ０ ｏ 相 艺需要的 ９ ￣更为节省能量 。在煮漂副产物方面 ， ８Ｃ 酶处 理 的废
确 定 了 最佳 的 工 艺条 件 。 关键词 ： 水性 聚氨 酯 ；合 成 ； 起 毛 起 球 ； 抗
中图 分 类 号 ；Ｓ９ ． Ｔ １０２ 文献标识码 ： Ａ
长久 以来 ， 涤棉织 物以其优 良的服用 性能深受 广大 消费者 的青 睐， 然而在生 产加工 过程 中 ， 纤维 经煮 漂 、 、 染 后整 理等 过 物和无机物总量（ 见表 ４—１ ） ０ 。并 且 ， 酶煮练 工艺 中两工 序的
学学院 ， 湖北荆州 ，０７６ ２０ ． ［Ｏ 北京大学数学 系概率统 计组 编 ．正交设计 法》 Ｍ］北京 ： １］ 《 ［ ．
化 学 工业 出 版 社 ，９９ ７ １７ ，
［１ 纺织部标 准化 研究 所编 ． １］ 纺织 品基 础标准 ， 方法标 准汇 编
水 中不利于环境 的物质含量要明显少于传统 工艺产生 的废 水。 可 以肯定的说 ， 酶处理工艺符合节能减排 ， 科学 发展的 观念 ， 有
尔滨
［］ ４ 田英华 ， 小兰 ， 刘 郑喜群 ． 亚麻酶 法脱胶研 究进 展 ［ ］ 齐齐 Ｄ．
哈尔大学生命科学与工程学院 ，０６ １ ． ２０ ，０ ［］ ５顾燕松 ．纺织 生物 助剂果胶 酶酶 活的测定 方法》 Ｊ ． 国 《 ［］ 中
纺 织 科 学 研 究 院 ，０２ ９ ２０ ．
SBS粘合剂中溶剂的选择
·29 ·
配制 SBS 胶粘剂 ,但考虑成本 、毒性等问题一般使用 混合溶剂 。混合溶剂的溶解度参数计算公式如下 :
δm = <1δ1 + <2δ2 + <3δ3 若采用低毒性和低成本的汽油作溶剂 ,则需加 入溶解度参数高的丙酮或乙酸乙酯 ,根据计算其最 佳配比分别为 1∶1 和 3∶7 。实际应用中 ,汽油和丙酮 或乙酸乙酯比例为 5∶1 时仍能制得低成本 、低粘透 明且耐低温性好的胶液 。
前言
随着装饰业的迅猛发展 ,对装饰用胶粘剂的需 求量越来越大 。目前 ,装饰用胶粘剂主要为溶剂型 粘合剂 ,虽因含有大量有机溶剂会对环境造成污染 , 危害施工人员的身体健康 ,但因其制备工艺简单 ,施 工方便 ,且性能优良 ,目前仍是主要的粘合剂品种 。 溶剂型装饰用胶粘剂主要有氯丁橡胶类和 SBS 两大 类 。氯丁橡胶类胶粘剂 ,因其胶液粘度大 ,施工性能 差 ,且生产工艺复杂 ,生产成本高 ,限制了该类胶粘 剂的广泛应用 。苯乙烯2丁二烯三嵌段共聚物 (SBS) 溶解速度快 ,溶液粘度低 ,在制备高含量 、低成本粘 合剂方面有其特殊的优越性[1] 。
本次会议将由专家总结各地厂家冷制高强快干系列粘合剂技术应用经验对单台机组生产各种档次瓦楞纸箱单面瓦楞纸板复面纸管自动贴面机单面机及瓦楞纸板生产线用胶不同的制作工艺和操作方法进行详细全面讲解现场演示制胶过程与会代表亲自操作达到基本掌握该系列粘合剂生产技术
·28 ·
CHINA ADHESIVES Vol. 10 №. 2
Bp ( ℃)
δ
溶解性 成本
110. 6
8. 9
透明
中
80. 1
9. 0
透明
低
80. 7
8. 2
防静电纤维及其应用现状
防静电纤维及其应用现状赵菊梅,周 彬(盐城纺织职业技术学院,江苏盐城224005)摘 要:分析了静电的产生及危害,总结了常见的防静电纤维品种、性能及应用现状,展望了防静电纤维的发展方向。
关键词:防静电纤维;性能;应用中图分类号:TS102 文献标识码:A文章编号:1673-0356(2009)05-0038-02收稿日期:2009207223作者简介:赵菊梅(19842),女,硕士,助教,研究方向为纺织新材料。
在日常生活中,任何两个不同材质的物体接触后再分离,即可产生静电。
这是由于两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷而带正电,而另外一个物体因得到一些电荷带负电,若在分离的过程中电荷难以中和,就会积累使物体带上静电。
静止的电荷并不可怕,人身上的静电有时可积累到几万伏,可怕的是静电不均匀且剧烈的释放,极易引发电路击穿、火灾、信息干扰等恶性事件,因此静电的防范非常重要。
《防静电服》国家标准于2008年5月29日通过了国家个体防护装备标准化技术委员会的审查[1],这标志着防静电纺织品已经正式走上历史舞台,特别是在电气制造、医药卫生和石油化工等行业,防静电纺织品的运用具有重要意义。
由于依靠涂层获得防静电功能的面料难以抵抗水洗和摩擦,被逐步淘汰,而防静电纤维由于其永久的防静电功能而备受关注。
1 静电的产生及危害111 静电的产生途径产生静电的主要途径为摩擦、感应和传导[2]。
(1)摩擦 在日常生活中,任何两个不同材质的物体接触后再分离,即可产生静电,摩擦实际上是物体与物体反复经历接触与分离的过程。
产生静电的最普通方法,就是摩擦生电。
材料的绝缘性越好,越容易借助摩擦生电。
(2)感应 针对导电材料而言,因电子能在它的表面自由流动,如将其置于一电场中,由于同性相斥、异性相吸,正负电子就会转移。
(3)传导 针对导电材料而言,因电子能在它的表面自由流动,如与带电物体接触,将发生电荷转移。
112 静电的危害静电的基本物理特性是吸引或排斥,与大地存在电位差,会在适当的情况下产生放电电流,一般情况下,静电的危害包括以下3个方面。
LA-螯合剂对织物前处理的影响
试样 放在８ ℃度 以上 的热 水 中洗 涤５ ｉ ，最 后用冷 ０ ｍｎ
水冲洗至无碱 ，烘干 ，称重 。
２． ２ 白 ４． 漂
取经过退浆和煮练过 的织物 ，按处方配制染浴 ， 用稀氢氧化钠溶液调ｐ 值到规定 的范 围，然后各投入 Ｈ
一
作者简介 ：谢佩 ， ，就读于江苏省盐城 纺织职业技术学院 女
所表现 的性能是不一样的 。，所 以在使用时要注意选 。 择 。染 整 中金属 螯合 剂 的主要 作用有 二 ，一是 为 了
按 照 处 方计 算和 称 量 药 品 ，配成 ２ ０ Ｌ 工作 ０ｍ 的
液 ，将 布样 分别浸 没在温 度 为８ ℃到８ ℃度 的稀 碱 ０ ５
消 除用 水 中硬水 成份造 成 的各种 不 良影 响而 用 作硬 水软化 剂 ；二 是在 过氧 化氢 漂 白工艺 中使漂 浴 稳定
［］王平 ，王强 ，林冠． 同螯合剂对棉织物果胶质去除效 ２ 不
果的研究 ［］ ２ ０ ２ Ｊ ， ０ １（ ）：３ — ８ ６ ３ ［ ］ 谢 光银 ． ３ 纺织 品的功 能整理及整 理剂 ［ ］ 四川纺 织科 Ｊ． 技 ，２ ０ （ ）：５ — ７ ０３ ２ ４ ５
表２ Ｌ － Ａ 螯合剂对漂 白效果 的影响
２ ５
取 出试样 ，用蒸馏水洗净后晾干，留做 白度测试 。
白度 参 见 国标６ ８ ２ — ７ Ｂ ４ ５ ８ ，毛 细 效应 参 见 国标
Ｚ Ｗ ４０ ９ ９ Ｂ ０ １ — ０。
退浆率按 公式计 算： 退浆率 （ ）＝ ［（ ％ 坯布含浆率 一退浆后织物含 浆率 ）／ 坯布含 浆率］ ０％ ×１ ０
氧化钠 。 ２ ４工艺流程 ．
２ ４．退 浆 ． １
目前应用 的金属螯 合剂主要 有：聚磷酸 盐 （ 无机
“2010现代涂料配方设计及涂料用助剂培训班”成功召开
ｃ Ｈ Ｓ ， ａ 以悬 挂 方 式 与 大 分 子 主 链 硬 段 相 连 ， 而 Ｈ Ｃ ＯＮ 是 从
影 响硬 段 的结 晶性 能 ， 种 因 素 综 合 的结 果 是 ， 材 料 中 两 随
一
（ ） 散 液 固 含 量 可 达 ４ ． ６ ， 定 性 大 于 ６个 月 。 １分 ３６％ 稳
—
１ ２ ８ ．
［ ］ 吕维 忠 ， 波 ， 少 慧 ．水 性 聚 氨 酯胶 膜 耐 水 性 研 究 ［ ］ ４ 刘 韦 Ｊ ．皮 革 科
￣ － ｓ Ｎａ ％ （ ｏ３ ） ／
学与 工 程 ，０ ６，６ ２ ：０— ３ ２ ０ １ （ ）５ ５ ．
图４ 水性 聚氨 酯干树脂 中一ｓ ３ ａ含量与吸水率的关 系 ０Ｎ
康平平等 ： 磺酸型水性 聚氨 酯分 散液的合成与性能 图 ４表 明 ， 着水 性 聚氨 酯干 树脂 中一ｓ ， ａ 随 ０ Ｎ 含量 的增 加， 胶膜 的吸水率趋 于增大 ， 一ｓ ， 含 量为 １３ ％时胶 膜 在 ０№ ．１ 的吸水率达 ６ ８ ％ 。吸水率 的增 大表明水性聚 氨酯胶膜 的耐 ．０ 水性 降低 ， 但与 吕维忠 等 报道 的羧 酸型水 性聚氨 酯胶膜 吸
Ｆ ｇ ４ Ｔｈ ｅ ａｉFra bibliotekｎ ｂ ｔ ｅ ｉ． ｅｒ ｌ ｔ ｅｗｅ ｎ— Ｓ ｏ ｔｎ ｎ ｄ ｉ ｇ ＰＵＤ ｒ ｓｎ ａ ｄ ｏ ０３ Ｎａ ｃ ｎ ｅ ｔｉ ｒ ｎ ｙ ｅｉ ｎ
ｗａ ｅ ｂ ｏ ｐ ｉ ｎ ｒ ｔ ｆｆｌ ｔ ｒａ ｓ ｒ ｔｏ ａ ｅ ｏ ｍ ｉ
夫 科 纳 助 剂 有 限公 司 、 名 斯 特 殊 化 学 公 司 和 姜 堰 市 齐 大 涂 料 助 剂 有 限公 司 共 同协 办 的 “ ０ ０现 代 涂 料 配 方 设 计 及 涂 料 用 助 剂 培 训 班 ” ２ １ 海 ２１ 于 ００
SBS粘合剂中溶剂的选择
1 实验部分
1. 1 原料 SBS , YH - 792 ,岳阳合成橡胶厂 ; 120 # 汽油 ,工
Bp ( ℃)
δ
溶解性 成本
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透明
低
80. 7
8. 2
透明
高
68. 7
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不溶
高
80～120 7. 4
不溶
低
56. 2
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不溶
高
77. 1
9. 1
透明
高
76. 8
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透明
高
61. 2
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高
PS
9. 0
PB
8. 4
SBS
8. 6
从表中数据可以看出 ,许多溶剂单独就可用于
Ξ 收稿日期 :2000 - 01 - 31 作者简介 :刘萍 (1963 - ) ,女 ,1984 年毕业于山东大学化学系 。讲师 。
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
第 10 卷第 2 期 中 国 胶 粘 剂
3 结论
SBS 胶粘剂的制备 ,溶剂的选择至关重要 。制 备不同性能要求的 SBS 胶粘剂 ,可根据溶剂的溶解 度参数和挥发速度来选择溶剂 ,可达到有的放矢的 效果 。
“天然纺织纤维初加工化学”教学大纲改革
养 方案 中 ， 随着《 纺织 应用化学 》 教材 的出版 ， 将“ 纺
织化学 基础 ” 和“ 纺织 加工 化学 ” 内容 合并 ， 更 名为
“ 纺织 应用 化学 ” ， 调整 到 大二下 学 期 ， 弱化 浆 料和
风格 不 同 ， 应用型本科 院校应 在确保 人才 培养 目标 实现 的前提 下 ． 重点介绍基 本概 念 、 基本理论 ， 加强 工艺原理 的介绍 ， 适 当增加 实践教学环 节 。通 过“ 天
程“ 纺 织加工化 学 ” 取代 “ 纺织化学 基础 ” ， 安 排在 大
二 下学期 ， 在授 课 过程 中 ， 发 现浆 料 和粘 合剂 部分 在 介绍 时 ， 学 生未 具备织 造 原理 的前 续知 识 ， 学 习 起来 比较 困难 ； 在２ ０ ０ ４年培养方 案 中 ． 将其调 整 到 大 四上学 期 ； 在２ ０ ０ ７ 年 培养方案 中 ， 考 虑到毕 业论
毛纤 维加工 化 学和 绢纺 原料加 工 化学 合并 为 蛋 白 质纤 维加工 化 学 ，这 种 凋整 在教 学 中存在 不少 问 题， 如有 机化学基 础及高 分子 化学基 础等 内容 学时 不够 ， 纺织纤 维部分 内容 与“ 纺织材料 学” 的教 学内
“ 天然 纺织纤维初加 工化学 ” 是从 “ 纺织 加 ＿ Ｔ 化 学” 课 程演变而来 的。 在 】 ９ ９ ９ 年 培养 方案 中 ， 以课
２ ０ １ ３年第 ｌ ２期 （ 总第 ２ ０ ２期 ）
山东 纺 织 经 济
表 １ 教 学内容及学 时分配 变更表
山东 纺 织 经 济
２ ０ １ ３年 第 ｌ ２期 （ 总第 ２ ０ ２ 期）
“ 天然纺织纤维初加工化学” 教学大纲改革 术
自交联氟化聚丙烯酸酯乳液的制备及其应用性能
第42卷㊀第2期2021年2月纺㊀织㊀学㊀报Journal of Textile ResearchVol.42,No.2Feb.,2021DOI :10.13475/j.fzxb.20200908807自交联氟化聚丙烯酸酯乳液的制备及其应用性能蔡㊀露,康佳良,吕㊀存,何雪梅(盐城工学院纺织服装学院,江苏盐城㊀224051)摘㊀要㊀针对长链全氟烷基化合物对环境和人体的危害性,以环境友好的全氟己基乙基丙烯酸酯为功能单体,γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为交联单体,采用乳液聚合法制备了4种不同交联剂含量的氟化聚丙烯酸酯乳液,以此替代长链全氟烷基化合物㊂借助激光粒度仪㊁傅里叶红外光谱仪㊁热重分析仪对氟化聚丙烯酸酯乳液结构和性能进行分析㊂并以棉织物为对象,考察了自交联氟化聚丙烯酸酯乳液的应用性能㊂结果表明:交联剂的加入可以提高氟化聚丙烯酸酯的热稳定性能;自交联氟化聚丙烯酸酯可在棉织物表面形成完整的拒水膜,其静态接触角可达138.2ʎ;随着交联剂质量分数的增加,整理后棉织物的静态接触角下降至90.6ʎ;当交联剂添加量为1.68g 时,整理棉织物表现出良好的耐洗性能㊂关键词㊀自交联;氟化聚丙烯酸酯;乳液聚合;拒水整理;耐洗性能;棉织物中图分类号:TQ 211㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀Preparation of self-crosslinking fluorinated polyacrylate emulsionand its application propertiesCAI Lu,KANG Jialiang,LÜCun,HE Xuemei(College of Textiles and Clothing ,Yancheng Institute of Technology ,Yancheng ,Jiangsu ㊀224051,China )Abstract ㊀In view of the risks of long-chain perfluoroalkyl compounds to the environment and human body,four types of self-crosslinking fluorinated polyacrylates with different crosslinking agent contents were prepared by emulsion polymerization in this research.The long-chain perfluoroalkyl compounds were replaced by using environmentally friendly perfluorohexyl ethyl acrylate as functional monomer and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane as the crosslinking agent.The structure and performance of the self-crosslinking fluorinated polyacrylate emulsions were analyzed using particle size tester,Zeta potential analyzer,Fourier transform infrared spectrum and thermo-gravimetric analysis,and the application performance of self-crosslinking fluorinated polyacrylate emulsions were investigated with on cotton fabrics as the application object.The results show that the addition of crosslinking agent works in improving the thermal stability of fluorinated polyacrylate.Self-crosslinking fluorinated polyacrylate forms a complete water-repellent film on the surface of cotton fabric,and its static contact angle reaches as high as 138.2ʎ.As the content of the crosslinking agent is further increased,the static contact angle of the treated cotton fabric drops to 90.6ʎ.When the amount of crosslinking agent is 1.68g,the treated cotton fabric demonstrats good washability.Keywords ㊀self-crosslinking;fluorinated polyacrylate;emulsion polymerization;water-repellent finishing;washing resistance;cotton fabric 收稿日期:2020-09-30㊀㊀㊀修回日期:2020-11-03基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(51803175)第一作者:蔡露(1988 ),女,讲师,博士㊂主要研究方向为纺织用特种功能材料的制备及构效关系㊂E-mail :sudacaicai@ ㊂㊀㊀随着科学技术及经济的不断发展,各种功能性纺织品越来越受到人们的青睐[1]㊂在多种类型纺织品中,棉织物是使用最为广泛的织物之一;但是棉纤维中含有的高浓度羟基使得织物容易被液体沾污,因此,拒水拒油功能性整理棉织物受到了消费者的追捧㊂㊀㊀㊀纺织学报第42卷一般来说,疏水性表面可以通过2种途径来获得:表面粗糙化和表面修饰低表面能物质[2-3]㊂近年来,科研工作者报道了许多制备疏水表面的方法,如化学涂层㊁等离子体和化学蚀刻㊁溶胶-凝胶技术㊁气相沉积㊁静电纺丝等㊂在众多方法中,表面化学涂层是简单有效的制造疏水表面技术㊂目前常用的拒水剂主要为聚氨酯㊁聚硅氧烷㊁长链脂肪烃类㊁氟化聚合物等㊂其中,含氟聚丙烯酸酯由于其优异的成膜性能㊁稳定的化学性质以及良好的拒水拒油效果,使其成为被广泛使用的疏水涂层剂[4-5]㊂但是随着含氟材料研究的不断深入,人们发现长链全氟烷基化合物(C n F2n+1,nȡ8)在自然环境中氧化降解生成具有生物累积性的全氟羧酸(PFOA)或全氟磺酰化物(PFOS)㊂并且,全球许多生物体㊁水体甚至人迹罕至的北极地区都发现了PFOA以及PFOS 的污染踪迹[6-8]㊂鉴于长链全氟烷基化合物对环境㊁生物体以及人体的危害性,国际上许多国家和组织已经全面禁止使用含长链全氟烷基的产品[9],因此,以环境友好型材料替代具有生物累积性的长链全氟烷基材料已经成为当前含氟低表面能材料领域的研究热点㊂本文以全氟己基乙基丙烯酸酯㊁丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯为共聚单体,γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为交联单体,采用乳液聚合法制备了4种不同交联剂含量的氟化聚丙烯酸酯乳液,并将其应用于棉织物的拒水整理㊂考察了交联剂对氟化聚丙烯酸酯热稳定性能的影响,研究了整理后棉织物的表面形貌及其表面润湿性能,并探索了交联剂对整理棉织物耐洗性能的影响㊂1㊀实验部分1.1㊀材料与试剂材料:100%纯棉平纹织物,经纬纱线密度均为19.4tex,经㊁纬密分别为307㊁268根/(10cm)㊂试剂:全氟己基乙基丙烯酸酯(FA,98%,上海上氟科技有限公司),丙烯酸丁酯(BA,化学纯,国药集团化学试剂有限公司),甲基丙烯酸甲酯(MMA,化学纯,国药集团化学试剂有限公司),γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570,化学纯,曲阜晨光化工有限公司),十二烷基硫酸钠(SDS,工业级,上海忠诚精细化工有限公司),脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9,工业级,上海忠诚精细化工有限公司),过硫酸铵(AP,化学纯,上海阿拉丁生化科技有限公司)㊂1.2㊀实验方法1.2.1㊀自交联氟化聚丙烯酸酯乳液的制备以全氟己基乙基丙烯酸酯㊁丙烯酸丁酯㊁甲基丙烯酸甲酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为原料,通过乳液聚合制备自交联氟化聚丙烯酸酯乳液,合成路线如图1所示㊂具体合成步骤为:在250mL烧杯中加入去离子水190mL,0.315g阴离子乳化剂SDS和0.315g非离子乳化剂AEO-9,在转速为8000r/min的剪切乳化机上乳化剪切2min,随后加入6g全氟己基乙基丙烯酸酯㊁12g 丙烯酸丁酯㊁3g甲基丙烯酸甲酯以及相应质量的交联单体KH-570,继续乳化剪切15min后转移到250mL三口烧瓶中,在N2保护下升温至75ħ㊂将引发剂过硫酸铵0.126g溶于20mL去离子水中,通过恒压滴液漏斗滴加到上述反应体系中,滴加时间约为1h,滴完后在75ħ下继续反应3h,随后停止反应并降至室温,得到得到交联剂质量分数为0%㊁3.85%㊁7.41%㊁10.71%的4种自交联氟化聚丙烯酸酯乳液,分别命名为SFPA-0㊁SFPA-4㊁SFPA-8和SFPA-12㊂具体配方如表1所示㊂图1㊀自交联氟化聚丙烯酸酯的合成路线Fig.1㊀Synthetic route of self-crosslinkingfluorinated polyacrylates表1㊀自交联氟化聚丙烯酸酯的乳液聚合配方Tab.1㊀Recipes for emulsion polymerization ofself-crosslinking fluorinated polyacrylates g样品名称FA BA MMA KH-570 SFPA-0 6.0012.00 3.000㊀SFPA-4 6.0012.00 3.000.84 SFPA-8 6.0012.00 3.00 1.68 SFPA-12 6.0012.00 3.00 2.52 1.2.2㊀棉织物的整理应用将4块经过退浆和漂白处理的20cmˑ20cm棉织物分别浸入上述4种不同交联剂含量的自交联氟㊃261㊃第2期蔡㊀露等:自交联氟化聚丙烯酸酯乳液的制备及其应用性能㊀㊀㊀化聚丙烯酸酯乳液中30min,采用二浸二轧工艺,轧余率为90%㊂将整理后的棉织物在100ħ下预焙烘10min,随后在150ħ下焙烘3min,得到4块自交联氟化聚丙烯酸酯乳液整理的功能棉织物,分别命名为SFPA-0-棉㊁SFPA-4-棉㊁SFPA-8-棉和SFPA-12-棉㊂1.3㊀测试与表征1.3.1㊀乳液粒径及Zeta电位测试采用美国的Mastersizer2000型激光粒度仪测定乳液的粒径,粒径测试范围为0.6~6000nm㊂1.3.2㊀化学结构分析溴化钾压片,将液体产物涂在压好的溴化钾薄片表面,采用美国热电公司的NEXUF-670型智能型傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对化合物进行测试㊂扫描次数为24,分辨率为4cm-1,扫描波数范围为4000~400cm-1㊂1.3.3㊀热性能分析采用德国耐驰公司的STA449C3/G型综合热分析仪(TGA)测试聚合物的热重变化,氮气氛围,升温范围为室温到600ħ,升温速率为10ħ/min㊂1.3.4㊀表面形貌观察采用美国FEI公司的Nova Nano450型扫描电子显微镜(SEM)表征棉纤维的表面形貌㊂1.3.5㊀接触角测试采用JC200D3型接触角测量仪对整理前后棉织物进行润湿性能测试,选取蒸馏水作为测试液滴,液滴体积为3μL,测试5次取其平均值㊂1.3.6㊀耐洗性能测试将整理后的棉织物浸于2g/L皂液中,浴比为1ʒ30,在家用洗衣机标准档下,常温洗涤25min后脱水,再注水清洗2min㊂分别洗涤不同次数后,通过静态接触角表征其耐洗性能[10]㊂1.3.7㊀化学成分测试采用日本岛津公司的Axis Ultra HAS型X-射线光电子能谱仪对洗涤前后的整理棉织物进行全谱扫描测试,其中采用Al Kα(hν=1486.6eV)X射线作单色光,舱内工作压力为4.0ˑ10-9Pa,入射角为90ʎ,以饱和烃中C元素的结合能作为参照,测试偏差约为0.1eV㊂2㊀结果与讨论2.1㊀自交联氟化聚丙烯酸酯乳液的稳定性能乳液粒径是表征乳液稳定性的重要参数㊂测试了不同交联剂添加量的4种自交联氟化聚丙烯酸酯乳液的粒径,结果如表2所示㊂可以看出,当交联剂KH-570的添加量低于1.68g时,自交联氟化聚丙烯酸酯乳液的粒径变化不大,分别为86.0㊁98.0㊁101.5nm㊂但是当交联剂KH-570添加量增加到2.52g时,其乳液粒径增大至191.8nm㊂这可能是由于乳液中交联剂KH-570的添加量过多,使得Si (OCH3)3水解程度加剧,从而导致SFPA-12的乳液粒径变大㊂表2㊀自交联氟化聚丙烯酸酯乳液的粒径及Zeta电位Tab.2㊀Particle size and Zeta potential of self-crosslinking fluorinated polyacrylates样品名称㊀乳液粒径/nm Zeta电位/mVSFPA-086.0-56.5SFPA-498.0-52.3SFPA-8101.5-51.1SFPA-12191.8-30.7㊀㊀另外,为进一步验证自交联氟化聚丙烯酸酯乳液的稳定性,还进行了乳液Zeta电位测试,由表2可知,乳液Zeta电位的绝对值越大,说明乳液的稳定性越好㊂因此,Zeta电位测试结果说明自交联氟化聚丙烯酸酯乳液的稳定性随着交联剂KH-570用量的增加而下降,这与乳液粒径测试结果是一致的㊂2.2㊀自交联氟化聚丙烯酸酯的化学结构不同交联剂含量的自交联氟化聚丙烯酸酯的红外图谱如图2所示㊂可以看出,4种自交联氟化聚丙烯酸酯都存在以下特征吸收峰:2960.6cm-1和2879.3cm-1处归属于C H的拉伸振动吸收峰, 1736.9cm-1处归属于C O 的拉伸振动峰,CH2的弯曲振动吸收峰出现在1459.7㊁1389.8cm-1处, C O C的对称和不对称伸缩振动峰分别出现在1164.6cm-1和1238.0cm-1处,其中1238.0cm-1处的吸收峰与C F的特征吸收峰发生重叠㊂图2㊀不同交联剂含量的自交联氟化聚丙烯酸酯的红外图谱Fig.2㊀FT-IR spectra of self-crosslinking fluorinated polyacrylates with different crosslinking agent contents另外,对比SFPA-0与SFPA-4㊁SFPA-8㊁SFPA㊃361㊃㊀㊀㊀纺织学报第42卷-12发现,加入交联剂KH -570的自交氟化聚丙烯酸酯在1077.6cm -1处出现了归属于Si O Si 的不对称伸缩振动吸收峰㊂这说明交联剂KH -570中的Si(OCH 3)3基团水解形成了Si O Si 的网络结构㊂2.3㊀自交联氟化聚丙烯酸酯的热稳定性能不同交联剂含量的自交联氟化聚丙烯酸酯的热重分析图谱如图3所示㊂聚合物质量损失10%时的温度(T 10)被定义为衡量聚合物热稳定性能的重要参数[11]㊂可以看出,不添加交联单体的氟化聚丙烯酸酯的T 10为337.8ħ,随着交联单体KH -570的加入,氟化聚丙烯酸酯的T 10逐渐增加㊂其中,SFPA -4的T 10为340.1ħ,SFPA -8的T 10为349.3ħ,但是继续增加交联单体KH -570的量,SFPA -12的T 10为349.9ħ,几乎没有发生变化㊂测试结果表明,交联单体KH -570的加入可以提高氟化聚丙烯酸酯的热㊀㊀㊀㊀图3㊀自交联氟化聚丙烯酸酯的热重图谱Fig.3㊀TG spectra of self-crosslinking fluorinated polyacrylates稳定性㊂这是由于交联单体KH -570中含有的官能团Si (OCH 3)3发生水解后形成交联结构Si O Si,由此提高了氟化聚丙烯酸酯的热稳定性㊂2.4㊀自交联氟化聚丙烯酸酯的应用效果2.4.1㊀整理棉织物的化学结构自交联氟化聚丙烯酸酯整理棉织物的红外光谱如图4所示㊂与未经整理棉织物的红外图谱相比,SFPA -0-棉㊁SFPA -4-棉㊁SFPA -8-棉和SFPA -12-棉的红外图谱均在约1732.3cm -1处出现了C O 的特征伸缩振动吸收峰,说明了4种不同交联剂含量的自交联氟化聚丙烯酸酯均成功地整理到棉织物上㊂图4㊀自交联氟化聚丙烯酸酯整理棉织物的红外图谱Fig.4㊀FT -IR spectra of cotton fabrics treated withself-crosslinking fluorinated polyacrylates2.4.2㊀整理棉织物的表面形貌棉织物经自交联氟化聚丙烯酸酯整理前后的表面形貌如图5所示㊂图5㊀自交联氟化聚丙烯酸酯整理前后棉织物的SEM 照片(ˑ3000)Fig.5㊀SEM images of cotton fabrics untreated and treated with self-crosslinking fluorinated polyacrylates (ˑ3000).(a)Pristine cotton;(b)SFPA -0-cotton;(c)SFPA -4-cotton;(d)SFPA -8-cotton;(e)SFPA -12-cotton㊃461㊃第2期蔡㊀露等:自交联氟化聚丙烯酸酯乳液的制备及其应用性能㊀㊀㊀㊀㊀由图5可以看出,未经整理的棉纤维表面存在天然的纵向沟壑,而经过自交联氟化聚丙烯酸酯整理的棉纤维表面的天然沟壑被一层聚合物薄膜覆盖,并且纤维缝隙间也存在明显的交联聚合物㊂另外,经SFPA -8整理棉织物表面的聚合物薄膜出现裂缝,经SFPA -2整理的棉织物表面的聚合物破裂,形成颗粒状的聚集㊂这说明较多的交联剂会使聚合物的成膜性能变差㊂以上测试结果说明,4种不同自交联氟化聚丙烯酸酯均已成功地整理到棉织物的表面,这与红外光谱测试结果是一致的㊂2.4.3㊀整理棉织物的表面润湿性能自交联氟化聚丙烯酸酯整理棉织物的拒水性测试结果如图6所示㊂测试发现:不含交联剂的氟化聚丙烯酸酯整理的棉织物静态接触角为138.2ʎ;随着交联剂KH -570的加入,SFPA -4-棉的静态接触角轻微下降至133.8ʎ;增加交联剂的用量,SFPA -12-棉的静态接触角下降至90.6ʎ,这说明交联剂KH -570的使用不利于提高整理棉织物的静态接触角㊂这是由于交联剂KH -570中官能团Si (OCH 3)3发生水解后生成的Si OH 不能全部参与缩合反应形成Si O Si 结构,因此随着交联剂含量的增加,整理后棉织物表面的亲水性基团Si OH 也随之增加,从而使得静态接触角变小㊂另外,SEM 扫描结果显示随着交联剂KH -570含量的增加,其聚合物薄膜的成膜性能下降,在棉织物表面不能形成完整的拒水膜,这是静态接触角下降的另一个原因㊂图6㊀交联剂KH -570含量对整理棉织物静态接触角的影响Fig.6㊀Effect of crosslinking agent contents on staticwater contact angles of treated cotton fabrics2.4.4㊀整理棉织物的耐洗性能通过测试整理棉织物水洗前后的接触角,探索交联剂含量对整理棉织物耐洗性能的影响,测试结果如图7所示㊂研究发现,经过25次标准洗涤后,SFPA -0-棉的接触角从138.2ʎ下降至117.1ʎ,SFPA -4-棉的接触角从133.8ʎ下降至120.0ʎ,而SFPA -8-棉的接触角从124.1ʎ下降至117.3ʎ,仅仅下降了6.8ʎ㊂这是由于交联剂KH -570在聚合物中形成的交联结构在一定程度上增加了聚合物膜的强度,并且其未发生缩合的Si OH 在高温焙烘时可与棉织物上的 OH 发生共价键合,因此提高了整理棉织物的耐水洗性能㊂但是当交联剂用量增加至2.52g 时,其聚合物膜的刚度变大,不能在织物表面形成完整的聚合物膜,在洗涤时易发生脱落,因此,当SFPA -12整理棉织物经过5次洗涤时,其接触角下降至58.0ʎ,经过10次洗涤时,其表面表现为亲水性,接触角为0ʎ㊂图7㊀交联剂质量分数对整理棉织物耐洗性能的影响Fig.7㊀Effect of crosslinking agent contents onwashability of treated cotton fabrics2.4.5㊀整理棉织物洗涤前后的表面化学成分为进一步探索交联剂含量对整理棉织物表面润湿性能及耐洗性能的影响,对洗涤前后SFPA -0和SFPA -8整理棉织物的表面元素进行了扫描分析,测试结果如图8和表3所示㊂研究发现,在未洗涤的情况下,SFPA -0整理棉织物表面的F 元素含量为36.8%,明显高于SFPA -8整理棉织物表面F 元素含量(25.6%),由于材料表面富集高含量的F 元素可以带来优异的拒水性能[12-13],因此未经洗涤SFPA -0-棉的拒水性能优于SFPA -8-棉,这与接触角测试结果保持一致㊂当2种整理棉织物经过25次标准洗涤后,其表面F 元素含量均有所下降,但是SFPA -8整理棉织物表面F 元素从25.6%下降至14.7%,仅下降了10.9%,而SFPA -0整理棉织物的表面F 元素出现大幅下降,其表面静态接触角也随之从138.2ʎ下降至117.1ʎ㊂这是由于SFPA -0中不含有交联剂,聚合物膜与纤维之间的化学键合很少,聚合物膜内部也无法形成交联结构,因此,经过25次洗涤后,聚合物膜遭到严重破坏;而SFPA -8中含有交联剂KH -570,乳液聚合过程中可在聚合物膜中形成交联结构,增加了聚合物膜的强度,同时在整理织物时可与纤维形成化学键合,故其整理织㊃561㊃㊀㊀㊀纺织学报第42卷物的耐洗性能好㊂图8㊀自交联氟化聚丙烯酸酯整理棉织物的XPS 图谱Fig.8㊀XPS spectra of cotton fabrics treated withself-crosslinking fluorinated polyacrylates.(a)Unwashed;(b)25times washing表3㊀自交联氟化聚丙烯酸酯整理棉织物表面F 元素含量Tab.3㊀Fluorine contents of cotton fabrics treated with self-crosslinking fluorinated polyacrylates样品编号洗涤情况F 元素含量/%SFPA -0-棉未洗涤36.8SFPA -8-棉未洗涤25.6SFPA -0-棉洗涤25次13.1SFPA -8-棉洗涤25次14.73㊀结㊀论1)采用乳液聚合制备了4种稳定性良好的自交联氟化聚丙烯酸酯乳液,通过傅里叶红外光谱验证了其结构,同时通过热重分析表明交联剂KH -570的加入可以提高氟化聚丙烯酸酯的热稳定性能㊂2)4种不同交联剂含量的氟化聚丙烯酸酯乳液均已成功地应用于棉织物的拒水整理,并且研究表明,当交联剂KH -570的用量为2.52g 时,聚合物成膜性能变差,在棉织物上形成颗粒状的聚集㊂3)不含交联剂的氟化聚丙烯酸酯整理棉织物的静态接触角为138.2ʎ,随着交联剂含量的增加,整理后棉织物的静态接触角下降至90.6ʎ,说明交联剂KH -570的使用不利于提高整理棉织物的静态接触角;另外,SFPA -8整理棉织物经过25次标准洗涤,其接触角仅下降了6.8ʎ,表明适当交联剂的加入有利于提高整理棉织物的耐洗性能;同时,其表面F 元素含量仅减少了10.9%,进一步佐证了交联剂的加入有利于提高整理棉织物的耐洗性能㊂FZXB参考文献:[1]㊀单良,李战雄,臧雄,等.核壳型含氟丙烯酸酯乳液的合成及其在棉织物整理中的应用[J].纺织学报,2015,36(1):123-128.SHAN Liang,LI Zhanxiong,ZANG Xiong,et al.Synthesis of fluoro-acrylate emulsion with core-shellstructureanditsapplicationoncottonfabricfinishing[J].Journal of Textile Research,2015,36(1):123-128.[2]㊀蒲泽佳,周向东.聚丙烯酸酯改性硅溶胶的合成及其应用性能[J].纺织学报,2017,38(5):86-92.PU Zejia,ZHOU Xiangdong.Synthesis and applicationperformance of polyacrylate modified silica sol [J ].Journal of Textile Research,2017,38(5):86-92.[3]㊀郑君红,李可昕,黄婵娟,等.含氟丙烯酸酯乳液的制备及对织物的整理与应用[J].高分子材料科学与工程,2019,35(2):29-35.ZHENG Junhong,LI Kexin,HUANG Chanjuan,et al.Preparation of fluorinated acrylate emulsion and itsapplication to fabric[J].Polymer Materials Science and Engineering,2019,35(2):29-35.[4]㊀隋智慧,伞景龙,王旭,等.纳米ZnO /有机氟硅改性聚丙烯酸酯乳液的合成及应用[J].纺织学报,2020,41(4):84-90.SUI Zhihui,SAN Jinglong,WANG Xu,et al.Synthesis andapplicationofnano-ZnO /organicfluorosiliconmodified polyacrylate emulsion [J].Journal of Textile 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