苯乙烯對(duì)雙親性丙烯酸類漿料性能的影響

郭莉娟,崔建偉

(南通大學(xué) 紡織服裝學(xué)院,江蘇 南通226000)

苯乙烯對(duì)雙親性丙烯酸類漿料性能的影響

郭莉娟,崔建偉*

(南通大學(xué) 紡織服裝學(xué)院,江蘇 南通226000)

研究了不同苯乙烯用量對(duì)雙親性新型丙烯酸類漿料性能的影響。實(shí)驗(yàn)以兩種不同比例的雙親性漿料為原型,通過(guò)添加不同比例的苯乙烯,運(yùn)用乳液聚合方法合成一系列新型丙烯酸類漿料;通過(guò)測(cè)試紅外光譜、漿液黏度、黏附性及漿紗性能,分析了苯乙烯的最佳用量。結(jié)果表明,當(dāng)苯乙烯用量為其余單體總量的7%時(shí),效果最佳;組成漿料單體的最佳配比為丙烯酸35%,丙烯酰胺15%,丙烯酸甲酯15%,丙烯酸丁酯35%。

苯乙烯;丙烯酸類漿料;乳液聚合法;單體配比

新型丙烯酸類漿料對(duì)雙親性纖維有很好的黏附性,易退漿,對(duì)環(huán)境污染小;但其再黏性大、吸濕性強(qiáng),因此常作為輔助漿料[1-2]。在新型丙烯酸類漿料中用苯乙烯部分代替純丙烯酸類漿料中的甲基丙烯酸甲酯,能提高漿膜的耐水和耐堿性能,同時(shí)聚合物的分子運(yùn)動(dòng)也會(huì)被有效抑制[3-4]。本文采用乳液聚合方法,通過(guò)改變不同比例的苯乙烯加入量,合成了一系列不同性能的雙親性丙烯酸類漿料;通過(guò)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和上漿性能測(cè)試,分析了不同比例的苯乙烯對(duì)其性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

丙烯酸(中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑有限公司);丙烯酰胺(上海化學(xué)試劑采購(gòu)五聯(lián)化工廠);丙烯酸甲酯(上海化學(xué)試劑采購(gòu)五聯(lián)化工廠);丙烯酸丁酯(上海化學(xué)試劑采購(gòu)五聯(lián)化工廠);苯乙烯(廣東西隴化工有限公司);過(guò)硫酸銨(廣東西隴化工有限公司);十二烷基硫酸鈉(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);氨水(上海化學(xué)試劑有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

為研究不同比例的苯乙烯對(duì)雙親性丙烯酸漿料的性能影響,在原有雙親性漿料單體配比基礎(chǔ)上,加入不同比例的苯乙烯(5%、7%、9%、11%、13%、15%、17%、19%、21%),制定出如下實(shí)驗(yàn)方案:

方案1:固定丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯這4種單體的配比比例為35%、15%、15%、35%,改變苯乙烯的比例如表1所示。

表1 試驗(yàn)方案1

方案2:固定丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯這4種單體的配比比例為35%、15%、35%、15%,改變苯乙烯的比例如表2所示。

表2 試驗(yàn)方案2

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

本文采用乳液聚合方法[5],具體步驟如下:

(1)將一定量的乳化劑、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯與苯乙烯加入到容器中,在55℃中攪拌乳化30 min;

(2)待乳化完成后,將溶液升溫至75℃,勻速滴加一定量的丙烯酸和丙烯酰胺單體和引發(fā)劑過(guò)硫酸銨水溶液,結(jié)束后繼續(xù)恒溫?cái)嚢?0 min;

(3)將反應(yīng)乳液升溫到90℃,恒溫?cái)嚢?0 min左右。最后冷卻降溫,待溫度降到室溫時(shí)加入氨水調(diào)節(jié)p H值,過(guò)濾出料。

1.4 測(cè)試方法

(1)紅外光譜 將所需測(cè)試漿料經(jīng)多步提純后烘干,在紅外光譜儀上測(cè)試[6]。

(2)漿料黏度 將測(cè)試漿料調(diào)成3%的濃度,用NDJ-5S數(shù)字旋轉(zhuǎn)黏度儀測(cè)定漿液的黏度[6]。

(3)漿料黏附性 分別選擇滌綸粗紗、棉粗紗,用粗紗浸漿法測(cè)定[7],其中滌綸粗紗為620 tex,棉粗紗為520 tex。

(4)上漿紗強(qiáng)伸性 將上漿的滌綸細(xì)紗、棉細(xì)紗分別在YG061電子單紗強(qiáng)力儀上進(jìn)行測(cè)試[6],其中棉細(xì)紗為33 tex,滌綸細(xì)紗為31 tex。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚合物的紅外光譜

通過(guò)乳液聚合法合成的漿料其紅外光譜見圖1。

圖1 試樣的紅外光譜

由圖1可見,在波數(shù)2 956.464 cm-1處有-CH3的C-H伸縮振動(dòng)吸收峰,在1 724.122 cm-1處有羰基C=O伸縮振動(dòng),在1 448.34 cm-1處有丙烯酸中的COO-的振動(dòng)吸收峰,在1 160.986 cm-1處有酯基中的C-O-C對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰[8]。

2.2 漿料黏度

漿料的黏度是表征漿料流動(dòng)時(shí)其內(nèi)摩擦力的物理量,決定了漿料對(duì)經(jīng)紗的被覆和浸透能力。漿料漿液黏度越大則越黏稠,流動(dòng)性能差[9],漿料生產(chǎn)中要求漿料的黏度相對(duì)較低。所合成的18個(gè)漿料漿液黏度如表3所示。

表3 合成漿料的漿液黏度

由表3可看出,丙烯酸和丙烯酰胺比例一定,丙烯酸甲酯的含量少于丙烯酸丁酯時(shí),漿料的黏度在5左右,流動(dòng)性較好;當(dāng)丙烯酸甲酯的含量多于丙烯酸丁酯時(shí),漿料的黏度隨著苯乙烯含量的增多而增大,漿料的流動(dòng)性變差。

2.3 漿料黏附性

漿料對(duì)纖維的黏附力越高,纖維的抱合力越好,紗線強(qiáng)力越大,耐磨性也越強(qiáng)[10]。所合成漿料的黏附性測(cè)試結(jié)果如表4所示。

表4 合成漿料的粗紗黏附性測(cè)試值

由表4可看出,在丙烯酸甲酯含量少于丙烯酸丁酯含量,同時(shí)苯乙烯含量小于10%時(shí),粗紗的斷裂強(qiáng)力較大,表明其黏附性較好。在丙烯酸甲酯含量多于丙烯酸丁酯含量,苯乙烯用量越高時(shí),由于方案2的黏度總體也比方案1的大,即相同情況下粗紗的上漿率也大,因此其斷裂強(qiáng)力也大。

2.4 漿紗強(qiáng)伸性

上漿紗的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試值如表5所示,其中未上漿滌綸紗的斷裂強(qiáng)力為1 796 c N,未上漿棉紗的斷裂強(qiáng)力為520 cN。

表5 上漿紗的強(qiáng)伸性測(cè)試值

從表5可看出,上漿滌綸紗和棉紗的斷裂強(qiáng)力都有所增加,且加入苯乙烯后疏水性滌綸纖維紗的強(qiáng)伸性有所提高,但其性能并不隨苯乙烯含量變化而呈現(xiàn)出相同趨勢(shì)的變化。對(duì)親水性棉纖維強(qiáng)伸性的影響卻不如對(duì)滌綸纖維明顯。

3 結(jié)論

采用乳液聚合法合成具有苯乙烯的新型丙烯酸類漿料是可行的。當(dāng)苯乙烯含量小于10%時(shí),漿料的黏度較小流動(dòng)性好,黏附性較大上漿性能較好。苯乙烯用量為其余單體總量的7%時(shí)效果最佳;漿料組成單體的最優(yōu)配比為丙烯酸35%,丙烯酰胺15%,丙烯酸甲酯15%,丙烯酸丁酯35%。

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Effect of Styrene on Properties of Amphiphilic Acrylic Size

GUO Li-juan,CUI Jian-wei*
(School of Textile and Clothing,Nantong University,Nantong 226000,China)

The effect of styrene amount on properties of amphiphilic new acrylic size was studied.With two different proportions of amphiphilic sizes as prototype,emulsion polymerization method was adopted to synthesize a series of new acrylic size by adding different proportions of styrene.And the best dosage of styrene was obtained by the analysis of infrared spectroscopy,size viscosity,adhesion and sizing performance.The results showed that optimum amount of styrene was 7%,and the optimum proportion of monomer was acrylic acid of 35%,acrylamide of 15%,methyl acrylate of 15%,butyl acrylate of 35%.

styrene;acrylic size;emulsion polymerization;monomer ratio

TS103.84

A

1673-0356(2017)12-0023-03

2017-10-10;

2017-10-12

南通市科技計(jì)劃項(xiàng)目(工業(yè)創(chuàng)新類)(GY12016038)

郭莉娟(1993-),女,在讀碩士研究生,主要研究方向?yàn)閮尚岳w維用漿料研究,E-mail:1269663204@qq.com。

*通信作者:崔建偉,男,教授,博士,主要研究方向?yàn)闈{料合成與應(yīng)用等,

E-mail:cui.jw@ntu.edu.cn。