专家投稿
合成增稠剂在乳液涂层中的实践应用
彭志忠
佛山市敬展纺织新材料科技有限公司
2020/4/17
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合成增稠剂在乳液涂层中的实践应用


彭志忠 

(佛山市敬展纺织新材料科技有限公司  广东佛山  528216)

摘  要:本文对三种合成增稠剂增稠性能、理化性能及应用性能作了较详细的测试和论述,着重探讨了增稠剂在乳液涂层中的应用性能,以适应不同类型的涂层整理选择对应性能的增稠剂,使其达到较好的涂层效果与生产成本。

关键词:涂层浆体系;合成增稠剂;理化特征;增稠性能;乳液涂层整理;增稠效果


前  言

近年来,随着人们对公害污染、溶剂价格上涨及安全环保等问题越来越重视,涂层加工正由溶剂涂层向水性涂层方向发展。涂层浆体系一般由涂层整理剂(如聚丙烯酸酯等水溶性聚合物和水性聚氨酯乳液等)、交联剂、增稠剂及添加剂等按一定比例配制成涂层浆料。

在涂层整理液中添加入增稠剂,可提高涂层浆料体系的粘度和流变性,控制涂层胶的流动性和渗透性,保持稳定的悬乳状态,以更好满足(圆网)涂层加工要求,使之在织物表面覆盖成膜良好,并改进加工性能和应用性能。

本文着重于合成增稠剂理化特征、增稠性能及在乳液涂层整理中的应用实践,进行一些探讨和评价。

1.试验部分

1.1 试验材料及设备

试剂:Thickener R-8(林化学株式会社)、T1806(欧美某品牌)、P-803(敬展新材料科技),聚丙烯酸酯乳液AM,水性聚氨酯乳液LN,交联剂AD,拒水剂Sumifluoil SM-30,醋酸(工业品)。

织物:14.8tex×14.8tex 524根/10cm×283根/10cm半漂全棉府绸。

试验设备:粘度计Brookfield DV-Ⅱ+Pro 转子 64#;日本过井PT-2热风烘燥定形机,瑞士Benz双辊电动轧液烘燥机,瑞士Mathis涂层试验机。

1.2 实验内容及数据分析

1.2.1 合成增稠剂性能测试

测定合成增稠剂的理化指标、增稠性能、流变性、耐电解质性能等。

1.2.2 增稠乳液涂层应用性能测试

干涂覆量:用质量法测试;

耐水压按FZ/T01004-91《涂层织物抗渗水性试验方法(静水压试验)》测试;

拒水性按AATCC-22-1980方法测试;

耐洗涤性按AATCC-83B-1973法。

2.讨论与分析

2.1 合成增稠剂的理化性能

试验选用了三种聚合物类合成增稠剂,即Thickener R-8(林化学株式会社)、T1806(欧美某品牌)、P-803(敬展科技),测试了各增稠剂产品的理化性能和物理指标,测试结果见表1。

表1  合成增稠剂的理化性能对比

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由表1知,以上三种合成增稠剂的基本性状非常接近,其含量都较高,在水中极易分散溶胀增稠成无色透明体。

2.2 增稠剂的增稠性能

配制不同质量分数的三个增稠剂白浆糊,于室温(25℃)条件下,用Brookfield DV—II+Pro粘度计(64号转子)以6rpm转速测定其增稠液的粘度值,测试结果见下图1。

 

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图1  增稠剂的增稠性能曲线

由图1曲线可看出,随着合成增稠剂用量逐渐增大,此三个(R-8、T1806、P803)增稠剂增稠液的粘度均显著提高,说明三种增稠剂均具有优异的成糊性能,对涂层乳液均有极强的增稠能力;相比之下,增稠剂P-803增稠能力最强,其用量在1.5%时,白浆粘度即达到7.50×104mPa.S(而2.0%时,粘度达到10.0×104mPa.S以上),而R-8增稠能力最弱;三个增稠剂的增稠能力排列顺序:P803>T1806>Thickener R-8,增稠力按顺序依次递减。

增稠剂P803在较低用量时即可提供圆网涂层工艺所需乳液粘度,以保证涂层整理顺利进行。

2.3 增稠后乳液流变性及粘度指数

对于涂层整理,涂层浆的流变性会直接影响织物涂层效果;特别对于圆网类涂层浆而言,运转前涂层浆未受到剪切力时,应呈较高的初始粘度,不易透过筛网眼转移到织物上;运转时涂层浆即受到一定剪切力,粘度急剧下降,非常容易透过筛网而均匀涂覆在织物上;一旦剪切力消失,圆网内及涂覆到织物上的涂层浆立刻恢复至呈高粘度状态,有利于织物涂层整理的均匀和生产顺利进行。

增稠剂原糊的流变性可由粘度指数PVI值(PVI=η60/η6)表示;现配制质量分数为1.5%增稠剂原糊,用Brookfield DV-II+Pro粘度计、64#号转子在不同转速下测定其原糊的粘度,乳液粘性指数PVI=(60转/分粘度)/(6转/分粘度);绘制增稠剂增稠乳液流变性能曲线,结果见图2。

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图2  增稠剂增稠乳液的流变性能曲线

如图2所示,三种合成增稠剂原糊的粘度随剪切应力增加而急剧下降,显示出良好的流变性;各种增稠剂增稠乳液属于假塑性流体,即切力变薄流体,随着剪切速率增大,其粘度下降,这是由增稠剂乳液自身性质所决定的。

对于涂层加工来讲,整理浆液流变性的不同直接影响着涂层效果,Thickener P-803及其复合体系的增稠乳液PVI值都较小,具有较优异的触变性,最适用于圆网涂层整理。该类增稠剂流体具有良好的流动性和触变性,应用于全棉紧密织物在高粘度下进行刮刀涂覆加工,利于涂层浆料由圆网内向涂层织物上转移,实现均匀地湿涂覆量,且涂层膜具有一定的光洁度。

2.4 耐电解质性能

合成增稠剂的耐电解质性能是衡量其在涂层浆中应用效果的一项重要指标,分别配制质量分数为1.5%的增稠剂原糊,再加入不同质量分数的电解质(如氯化钠)溶液,搅拌均匀,采用Brookfield DV-II+Pro粘度计、64#号转子测其相应的粘度变化值,测试结果见图3。

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图3  增稠剂的耐电解质性能曲线

由图3可知,三个合成增稠剂均具有较好的耐电解质性能,其中Thickener P803>T1806>R-8;由于Thickener P-803其较优的耐电解质性能,减轻了涂层浆料中整理助剂对其增稠性能的影响,配制后的涂层整理乳液具有更高的粘度保留程度。

3.增稠剂对乳液涂层的应用

按3.2涂层工艺处方,将三种增稠剂按不同用量的(0.86% Thickener R-8、0.62% T1806、0.56% P-803)分别配制涂层乳液整理剂,通过适当调整pH,分别将涂层乳液增稠到某一等同的粘度值,然后在相同设备条件下对全棉府绸织物进行涂层整理加工。

3.1 涂层工艺流程

采用两次同条件涂层,以增大织物的涂覆量。

涂层(1)→干燥(120℃×l~2min) →涂层(2)→干燥(120℃×l~2min)→防水处理(二浸二轧,压力10千克力/厘米2,速度3m/min,温度28℃,轧液率65~75%)→干燥(120℃×l~2min)→固化(160℃×2~3min)。

3.2 涂层处方/g

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拒水工作液处方/%:

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3.3 涂层产品性能

按3.2工艺涂层配方,用以上不同合成增稠剂配制的涂层浆对纯棉府绸进行圆网涂层加工,测试涂层产品的各项性能,结果见表2。

表2  三个增稠剂配制的涂层产品性能指标值

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不同增稠剂对乳液涂层应用性能的影响,存有着一定的差异。由表2可知,从防水性能来看,加工初期织物拒水性达95分以上、耐水压性高,各增稠体系的各项指性能标都较高,但一经水洗,即表现出一定的差异(即耐水洗性差异)。

相比之下,Thickener P803复合的增稠体系防水耐久性能较好,其稠体系涂层产品的拒水性达95分以上且耐洗性能好;从手感来看,Thickener T1806增稠体系可得到非常柔软的手感;P803复合体系增稠乳液涂层后手感稍逊色些,但织物表面干燥均匀丰满。

合成增稠剂Thickener P803的多羟基结构与纤维及粘合剂中的羧、羟、腈基[-C(=O)-O-、OH、-C=N]均有亲和力,可以使粘附力上升、增强耐洗性。另外,此类物质固化时,可与乳液高聚物及织物进行部分交联,尤其与乳液聚丙烯酸酯具有一定的反应性,可提高聚合物交联度,使其抗水压、耐洗性得到一定提高,涂层织物表面发粘也得到了改善;但由于交联度高,使涂层织物手感稍存有一定负面影响。

4.结语

4.1 三种阴离子型合成增稠剂对涂层乳液具有较强的增稠效果和较好的耐电解质性能,Thickener P803增稠剂各项性能呈现的最佳,用于涂层浆增稠,可使涂层工作浆料具有较佳的粘度和流变性,赋予乳液均匀稳定的悬浮状态,保证织物涂层膜的均匀覆盖性和附着力。

4.2 增稠剂结构性能差异对于涂层织物性能会产生一定程度的影响,采用Thickener P803增稠体系功能性涂层,如防水、防油、阻燃等加工,可提高乳液聚合物交联度,使其抗水压、耐洗性等得到相应提高。

4.3 合成增稠剂因其组分、结构、聚合反应以及乳化剂选择不同,其性能存有差异,实际涂层整理生产实践中应合理选用;选择高反应性能、增稠力强、触变性好及耐电解质优的增稠剂,能提供高粘度的同时也使其固化后可以充分交联到大分子涂层薄膜之中,以增强对织物涂层功能耐久性能。

 

作者简介:

彭志忠,江西新余人,印染高级工程师,从事染整技术三十余年;致力纺织染整、印花新工艺技术研发及应用推广管理等工作。

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