涤棉涂料印花粘合剂的研发

涤棉涂料印花粘合剂的研发

杨志秋

杰印数码科技（珠海）有限公司 

摘要：本文针对涤棉织物涂料印花的湿摩擦牢度和洗水牢度较差的问题，通过研究发现乳化剂的HLB值、粘合剂的离子性、亲水基团数量、交联剂亲水、亲油性等对于涤棉混纺织物的湿摩擦牢度和洗水牢度影响较大。根据研究优化合成出一款显著提高涤棉混纺织物色牢度的粘合剂。

关键词：湿摩擦、HLB值、离子性、亲油性

引言：涂料印花粘合剂对涂料印花来说是至关重要的，对涂料印花的手感、得色、摩擦色牢度等影响很大，本文主要开发一款柔软的针对涤棉混纺织物涂料印花的粘合剂。

   用同一个粘合剂作涂料印花，印制三种面料：棉织物、涤纶织物、涤棉混纺织物，色牢度差别很大。其结果是棉织物4级，涤纶略低于4级，但是涤棉不足3级，为什么会有如此较大的差别？为此本文从乳化剂离子性、HLB值，粘合剂分子结构、材料之间的引力、离子间电引力和斥力等复杂的关系来设计验证影响他们之间的主要问题。

1、实验药品和仪器

脂肪醇聚氧乙烯醚AE09,平平加O25,BASF;十二烷基硫酸钠K12,奥尼克合成化学有限公司；斯潘80（SPAN80），海安石化；过硫酸铵（G）（工业级），丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(ST)、N-羟甲基丙烯酰胺(NQ1)（48%含量）；N-丁氧基甲基丙烯酰胺（NQ2）,铭骧化工科技（上海）有限公司；涂料印花增稠剂PTE,广东奕美化工科技有限公司；涂料色浆EM-501黑色，广东奕美化工科技有限公司；2口水浴锅，实验室搅拌机，温度计，三口烧瓶500ml，恒压漏斗250ml，摩擦牢度仪。

2、实验过程

2.1 制备预乳液

    将部分乳化剂（AEO9、O25、SPAN80、K12)加入烧瓶，加入丙烯酸酯单体（丙烯酸AA、丙烯酸丁酯BA、苯乙烯ST、丙烯酰胺AM、N-羟甲基丙烯酰胺(NQ1)、N-丁氧基甲基丙烯酰胺（NQ2））；搅拌5分钟，再加入一部分水，搅拌5-10分钟，再加入一部分引发剂（过硫酸铵）(G)，搅拌10分钟，停止搅拌，预乳液制备完成，转移至高位槽。

2.2 合成

将烧瓶底部加入部分乳化剂（AEO9、K12），再加入部分水，开始搅拌，放置水浴锅中边搅拌边加热，待温度升值70℃左右，加入1/10预乳液，待温度升至75℃，再加入一部分引发剂。待反应开始升温时计时，几分钟后烧瓶中乳液开始变蓝色，温度稳定在78℃-80℃左右，开始滴加高位槽中的预乳液，整个过程温度控制在78℃-80℃左右。滴加完毕后，5分钟补加一部分引发剂，反应40分钟。降温，待温度降温至40℃以下，开始加入氨水、尿素、消泡剂、防腐剂。搅拌20分钟，过滤包装。

2.3印花

2.3.1印花色浆的制备

将1.8%，PTE加入烧杯，加入73.2%水，高速分散5-10分钟，制成均匀的高粘度的分散液，加入色浆5%的EM-501，中速分散5分钟，加入20%的粘合剂,中速分散5分钟,停止，印花色浆制备完毕。

2.3.2印花工艺

印花→100℃*3分钟烘干→150℃*1分钟焙烘。

2.4 色牢度测试

按照GB/T 3920-2008 纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度 标准进行色牢度测试。

按照GB/T 250 纺织品 色牢度试验 评定变色用灰色卡（GB/T 250-2008,ISO 105-A02:1993,IDT)

按照GB/T 251 纺织品 色牢度试验 评定沾色用灰色卡（GB/T 251-2008,ISO 105-A03:1993,IDT)

按照GB/T 33283-2016织品 色牢度试验 耐工业洗涤色牢度 标准进行色牢度测试。

3结果与讨论

3.1 粘合剂的离子性

3.1.1合成分子配方设计如下表1

表1  分子配方

按照2.2进行合成，得到粘合剂，然后按照2.3进行印花,印花后按照2.4进行色牢度测试。

3.1.2色牢度测试结果

按照粘合剂印花后，色牢度测试结果如下表2

表2  色牢度测试结果

注：1、色牢度按照国标进行评级，但是有些差别是不够半级的，所以用“-”、“+”表示

    2、“-”表示略差，“+”表示略好。

3、本评定把般级大致定位大约五份，即3-4+++ = 4---。

4、下同，不再累述。

3.1.3结果分析

   从表1可以看出，1#和2#中粘合剂分子结构上含有丙烯酸，和氨水中和后，形成盐，具有一定的阴离子性，3#不含丙烯酸，含有丙烯酰胺，基本上属于非离子的特征，但是他们含有的亲水性基团含量基本相等。

   从表2色牢度测试结果来看，3#略好于1#，也就是分子链上离子性对于色牢度有一定的影响，但是不是很大。尤其是对于干摩擦的影响较小。对于湿摩擦牢度和洗水变色的影响略大一些，丙烯酰胺略好于丙烯酸。

3.2乳化剂的离子性

3.2.1合成分子配方设计如下表3

表3  分子配方

按照2.2进行合成，得到粘合剂，然后按照2.3进行印花,印花后按照2.4进行色牢度测试。

3.2.2色牢度测试结果

按照粘合剂印花后，色牢度测试结果如下表4

表4  色牢度测试结果

3.2.3结果分析

   从表3可以看出，1#和3#配方中乳化剂为阴/非离子复配型乳化分散体系；2#和4#配方中乳化剂为非离子乳化分散体系。1#和4#粘合剂分子为阴离子型高分子，3#和5#粘合剂分子为非离子型高分子。

   从表4来看，乳化剂类型的变化对纯棉织物的影响较小，对于涤纶和涤棉织物具有一定的影响，非离子乳化体系对于涤纶织物和涤棉织物色牢度具有一定的提高。这可能是由于SPAN80的加入，SPAN80的HLB值为4.3，为亲油型乳化剂，他对于涤纶具有一定的亲和力，一定程度上提升粘合剂和涤纶织物的亲和力。

3.3粘合剂分子的亲水基团

3.3.1合成分子配方设计如下表5

表5  分子配方

按照2.2进行合成，得到粘合剂，然后按照2.3进行印花,印花后按照2.4进行色牢度测试。

3.3.2色牢度测试结果

按照粘合剂印花后，色牢度测试结果如下表6

表6  色牢度测试结果

3.3.3结果分析

   从粘合剂分子结构配方可以看出，1#、6#、7#、8#中粘合剂分子结构上含有的亲水性基团丙烯酸的量的不同，7#粘合剂分子基本上不含亲水性阴离子基团，并主链属于非离子的特征。

   从印花后的色牢度测试结果来看，亲水性基团的含量对于干摩擦影响不大，但是对于织物的湿摩擦影响较大，6#比1#配方亲水基团减少一半，湿摩擦牢度、洗水牢度都有所提高；但是继续减少到7#配方，湿摩擦牢度、洗水牢度下降；8#配方中亲水基团是1#两倍，湿摩擦牢度、洗水牢度下降；这说明亲水基团的数量对于湿摩擦牢度影响较大，但是为什么不是越少越好？这是因为丙烯酸对于粘合剂来说也具有一定的交联作用。

3.4自交联单体的亲水亲油性

3.4.1合成分子配方设计如下表7

表7  分子配方

按照2.2进行合成，得到粘合剂，然后按照2.3进行印花,印花后按照2.4进行色牢度测试。

3.4.2色牢度测试结果

按照粘合剂印花后，色牢度测试结果如下表8

表8  色牢度测试结果

3.4.3结果分析

   从粘合剂分子结构配方可以看出，6#配方中含有的丙烯酸和9#中粘合剂分子结构上含有丙烯酰胺量一样，交联剂都是水性的NQ1，10#配方和9#配方的区别是使用的是油性交联剂NQ2，他们所含的亲水基团和交联基团的量基本是相等的。

   从印花后的色牢度测试结果来看，6#和9#色牢度基本接近，对于涤棉织物的湿摩擦和洗水牢度9#比6#略好；10#比9#干摩擦基本一样，但是对于涤纶和涤棉织物来说湿摩擦和洗水牢度提升比较多。说明亲油性交联剂对于疏水性的涤纶织物的附着力提高极为明显。

3.5优选配方

3.5.1合成分子配方设计如下表9

表9  分子配方

按照2.2进行合成，得到粘合剂，然后按照2.3进行印花,印花后按照2.4进行色牢度测试。

3.5.2色牢度测试结果

按照粘合剂印花后，色牢度测试结果如下表10

表10  色牢度测试结果

3.5.3结果分析

   从粘合剂分子和乳化体系进行优选，选择含有HLB偏低的一种乳化剂和高HLB的乳化剂复合使用，使用亲油性的交联剂，这样对于涂料印花涤纶织物和涤棉混纺织的湿摩擦牢度、洗水色牢度具有明显的提高。

4、结论

   涂料印花中粘合剂对涂料印花色牢度影响较大，尤其是对于涤纶织物和涤棉混纺织物来说较为明显，通过实验得到以下结论：

4.1粘合剂大分子主链的离子性对于涤纶织物和涤棉织物色牢度有一定的影响，非离子比阴离子略好一些。

4.2乳化的离子性、HLB值对于涤纶织物和混纺织物有一定的影响，HLB值偏低的表面活性剂对于涤纶织物和涤棉织物的附着力有一定的提高。

4.3粘合剂大分子中的亲水基团对于涂料印花的湿摩擦和洗水牢度影响较大，同时也具有一定的交联作用，选择合适的用量和类型是比较关键的。

4.4粘合剂交联剂的选择对于涤纶和涤棉织物印花色牢度来说影响较大，对于纯棉织物影响较小。亲油性交联剂对于提高涤纶织物和涤棉织物色牢度较好。

4.5优选乳化剂非离子，并且含有低HLB值的SPAN80,亲水性基团选择丙烯酰胺，交联剂选择NQ2，这样优选的配方能明显提高涤棉织物的湿摩擦和洗水牢度。