印花
互穿网络型涂料印花粘合剂的应用
中华印染网
2023/4/19
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互穿网络型涂料印花粘合剂的应用

[摘要] 涂料印花是一种清洁生产工艺,无需蒸化和水洗,工 艺简单,具有很多优点,深受印花工作者的青睐。涂料印 花主要是依靠粘合剂成膜把颜料固着在织物上,因此粘合 剂的质量是制约涂料印花发展的主要因素。目前,纺织用 涂料粘合剂组成成分中多含有羟甲基丙烯酰胺类的活性基 团,在使用的过程中需要经高温焙烘后才能使得织物获得 理想的干、湿摩擦牢度。高温焙烘会使染色织物的物理性 能受到损伤。另一方面,依靠羟甲基丙烯酰胺类活性基团 在高温作用后产生交联以及在服用过程中不可避免地要伴 随着甲醛的释放,环境受到污染。最近也有报道可以生产 低温无甲醛印花粘合剂,但仍然需要焙烘,只是温度较低 (100~130℃),且多数是用环氧氯丙烷类代替N—羟甲 基丙烯酰胺类的作为后期焙烘交联用的活性基团。这种改 进方法不仅不能从根本上解决高温处理所带来的产品性能 上的不利因素,而且还伴随有可吸收有机卤素的污染隐患。 近年来,国内外致力于寻求制备新的粘合剂,其要求 具有耐磨、耐水性,较高的拉伸强度和粘合能力,特别要 符合环保要求,达到解决涂料印花的手感、牢度和环保多 方面的综合平衡目的。因此,涂料印花粘合剂必须具有下 列基本特征:(1)结膜无色透明,加热不会泛黄,皮膜坚 固且弹性好,粘着力强,耐水洗及干洗,耐日晒及老化; (2)柔软,手感好,且不发粘;(3)印花织物的各项色牢 度不低于染料印花标准;(4)符合环保要求。传统的外交 联或自交联粘合剂往往不能满足以上要求。

互穿聚合物网络结构(IPN)是一种新的复合材料技 术,即两种或两种以上的共混聚合物,分子链相互贯穿,并 至少有一种聚合物分子链以化学键的方式交联而形成网络 结构。IPN不同于简单的共混、嵌段或接枝,由于存在着 化学交联点,IPN在任何溶剂中都只能溶胀,不能溶解,IPN 也不会发生蠕变和流动,使得IPN具有更好的粘接力。由 于IPN的各种聚合物的T g (玻璃化转变温度)可选择:选 择其中一相有较低的T g ,使得粘合剂具有较好的弹性和柔 软性;另一相的T g 较高,用以防止粘合剂发粘。这些特性 对于涂料印花用的粘合剂来说都是十分有用的性质,利用 此类结构的粘合剂进行涂料印花,手感好、不发粘,而且 色牢度高。

本文尝试用丙烯酸酯类单体和有机硅类功能性单体, 制备具有互穿网络结构的新型环保粘合剂,探讨该粘合剂 在涂料印花中的应用工艺。由于选用丙烯酸酯类单体和有 机硅类功能性单体,粘合剂在后续加工过程中不释放甲醛, 符合环保要求;在合成过程中还添加了一定量的交联单体, 使得聚合物大分子在聚合过程中就有一定程度的交联,经 过低温焙烘就能成膜,符合当前节约能耗的要求。

1实验部分

1.1材料与仪器

材料:涂料大红FFG(丽王化工南通有限公司)、粘合 剂(自制)、增稠剂JS—RHA(上海锦山化工有限公司)、纯棉漂白平布(14.5 tex,河北省饶阳县孔店织布厂)。

仪器:水浴锅(北京长安科学仪器厂)、T18 basic型 搅拌机(德国IKA实验室技术公司)、Y571L染色摩擦色 牢度仪(绍兴市元茂机电设备有限公司)、Xrite—8400测色 配色仪(美国X—rite公司)、M507织物自动硬挺度测试仪 (青岛山纺仪器有限公司)、Nano—ZS90粒径分析仪(英国 马尔文公司)。

1.2涂料印花工艺

为了便于测试摩擦牢度及柔软性,从而判断粘合剂的 性能,采用涂料印花进行性能测试。印花浆处方:涂料大 红5 g;粘合剂2~20 g;增稠剂4 g;去离子水X;总质 量100 g。

印花工艺流程:配制印花色浆→印花→预烘(80℃ *3 min)→焙烘(150℃*3 min)。

1.3摩擦牢度

在Y571L染色摩擦色牢度仪上,将5 cm*5 cm的漂 白棉细布的经纬纱方向与试样的经纬纱方向呈45°,试样 摩擦部分长度为10 cm,然后沿其径向往返摩擦10次,每 次往返时间为1 s,干摩擦色牢度试验采用干试样、干的漂 白棉细布,湿摩擦色牢度试验采用干试样、湿的漂白棉细 布(含水率为(100±5)%),在室温条件下干燥,最后 将沾色漂白棉细布Xrite—8400测色配色仪测沾色牢度,按 照ISO A04标准评定等级。

1.4印花织物颜色性能的测定

将印花织物Xrite—8400测色配色仪上进行测试,选取 不同地方的三点测量,取平均值。L值、C值代表颜色的明 度和彩度;K/S值代表颜色的深度。C值越大,表明织物越 鲜艳;L值越大表明,织物颜色越亮;K/S值越大,表明织 物得色越深。

1.5织物手感

将印花织物剪成2.6 cm*11.5 cm的布条,使用M507 织物自动硬挺度测试仪按照ZB W04003—87《织物硬挺度 试验方法斜面悬臂法》测定涂料印花织物的刚柔性,以刚 度表示,数值越大,手感越硬;数值越小,手感越软。

2结果与讨论

2.1粘合剂用量对干湿摩擦牢度、K/S值和柔软度的 影响

粘合剂是涂料印花色浆的主要成分,其用量对印花效 果有着极其重要的影响。在印花色浆中加入不同量的粘合 剂,对织物印花后测定印花效果,实验结果如表1所示.





从表1可以看出,随着粘合剂用量的增加,印花织物 的干湿摩擦牢度总体在提高;印花织物的K/S值呈现出先 增大后减小的变化趋势;印花织物的刚度逐渐增大,手感 逐渐变硬。随着粘合剂用量的提高,体系中形成的互穿网 络结构越复杂,从而增强粘合剂的成膜性能,提高粘合剂 对颜料颗粒的包覆能力。粘合剂用量增加可以增强成膜性 能,同时所成膜的厚度也会随之增加,将发出色光的颜料 粒子包覆,从而降低颜料粒子对可见光的反射,导致K/S 值呈现出先增大后减小的变化趋势。粘合剂用量过大,必 然致使手感有所下降,依据表1,综合考虑,粘合剂用量 应为体系总质量的15%,印花织物具有较好的摩擦牢度、 表观得色量和手感。

2.2焙烘条件对干湿摩擦牢度、K/S值和柔软度的影 响

各种粘合剂均有自己较为适合的焙烘条件,不同的焙 烘温度和焙烘时间会使粘合剂的成膜性能发生较大的变化。 采用同种配方进行涂料印花,在不同焙烘条件下进行处理, 实验结果如表2和表3所示。



从表2可见,随着焙烘温度的提高,印花织物的摩擦 牢度逐渐提高,湿摩擦牢度提高更为明显,K/S值有所增 加,手感稍有下降。高温焙烘下,互穿网络结构越发致密, 增强粘合剂的成膜性能,导致摩擦牢度逐渐提高有所提 高;焙烘温度的提高,使得粘合剂的成膜性能增强,使得 颜料粒子在粘合剂薄膜中的分布状态以及与粘合剂之间的 相容性变得更好,表现出印花织物颜色有所加深,从而使 得K/S值呈现出增大的变化趋势。在80~150℃下焙烘, 印花织物的摩擦牢度、手感以及K/S值都在服用范围,说 明该粘合剂即可着低温粘合剂又可作为高温粘合剂。



从表3可见,随着焙烘时间的延长,印花织物的摩擦 牢度呈现先增大后减小的趋势;焙烘时间3min后,湿摩擦 牢度降低更为明显,K/S值有所下降加,手感变硬。出现这 种现象的原因是在一定的焙烘温度下,焙烘时间的延长, 使得交联密度增加,交联点之间的链段运动变得困难,形 成的互穿网络结构过于致密而不利于分子链段的运动和相 互缠结,粘合剂的膜变得更脆,降低膜对颜料粒子的包覆 能力,从而使得印花织物的摩擦牢度降低,K/S值变小,手 感变硬。

2.3 pH值对干湿摩擦牢度、K/S值和柔软度的影响

印花色浆中的酸碱性对印花织物的摩擦牢度、手感会 产生一定的影响,对印花色浆中调节不同的pH值,对织物 印花后测定印花效果,实验结果如表4所示。



从表4可见,随pH值的增大,摩擦牢度有所提高, K/S值有所增大,出现这样的原因是在酸性条件下高温焙 烘时,氢离子能够催化交联之间的水解,使得交联点之间 的链段发生断裂,致使摩擦牢度有所有所降低;随着pH值 的增大,氢离子减少,降低水解程度,提高粘合剂对颜料 粒子的包覆能力,使得摩擦牢度提高,K/S值增大。

2.4粘合剂中有机硅含量对涂料印花织物手感和颜色 性能的影响

所合成产物中有机硅的含量是影响印花织物手感和 颜色性能的关键因素,本实验中将所合成的粘合剂用于 涂料印花,测定有机硅用量对织物性能的影响,实验结果 见表5。

由表5可见,印花后,所测织物的L值、C值和K/S值都随着有机硅用量的增加而增加,充分说明粘合剂中有机 硅含量的增加能够提高印花织物的颜色鲜艳度和颜色深度, 提高了粘合剂的应用性能。随着有机硅用量的增加,干摩 擦牢度显著提高,湿摩擦牢度反而有所降低,印花织物的 刚度逐渐降低,手感越发柔软。出现这种现象的原因是使 用一定量的粘合剂,有机硅含量的增加导致粘合剂中的 —Si—O—Si—键增多,这样可以降低织物摩擦时得摩擦 系数,从而干摩擦牢度显著提高;有机硅含量的增加使膜 的亲水性能有所提高,从而湿摩擦牢度下降;粘合剂中的 —Si—O—Si—键越多,所成膜的柔顺性较强,印花织物 的柔软度越高。综合考虑,实验中发现,采用的八甲基环 四硅氧烷用量为6%~10%,印花织物具有较好的摩擦 牢度、表观得色量和手感。



3结论

(1)随着粘合剂用量的增加,印花织物的干湿摩擦牢 度总体在提高;印花织物的K/S值呈现出先增大后减小的 变化趋势;印花织物的刚度逐渐增大,手感逐渐变硬。粘 合剂用量应为体系总质量的15%,印花织物具有较好的摩 擦牢度、表观得色量和手感。

(2)随着焙烘温度的提高,印花织物的摩擦牢度逐渐 提高,湿摩擦牢度提高更为明显,K/S值有所增加,手感稍 有下降。在80~150℃下焙烘,印花织物的摩擦牢度、手 感以及K/S值都在服用范围,说明该粘合剂即可着低温粘 合剂又可作为高温粘合剂。

(3)随pH值的增大,摩擦牢度有所提高,K/S值有所 增大。

(4)印花后,所测织物的L值、C值和K/S值都随着 有机硅用量的增加而增加随着有机硅用量的增加,干摩擦 牢度显著提高,湿摩擦牢度反而有所降低,印花织物的刚 度逐渐降低,手感越发柔软。采用的八甲基环四硅氧烷用 量为6%~10%,印花织物具有较好的摩擦牢度、表观 得色量和手感。

参考文献(略)

              

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