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　　本文采用可聚合乳化劑———馬來酸酐脂肪醇聚 氧乙烯醚單酯化物，制備了無皂丙烯酸酯黏合劑乳 液，并將其用于靜電植絨，研究了其應(yīng)用性能。

　　1　試驗部分

　　1·1　材料與藥品

　　馬來酸酐脂肪醇聚氧乙烯醚單酯化物（自制）； 丙烯酸丁酯（BA）（分析純），常州鴻創(chuàng)高分子科技 有限公司產(chǎn)品；甲基丙烯酸甲酯（MMA）（分析純）， 上海譽潔貿(mào)易有限公司產(chǎn)品；苯乙烯（St） （分析 純），浙江華天精細化工有限公司產(chǎn)品；過硫酸鉀 （KPS）（化學(xué)純），宜興市第二化學(xué)試劑廠產(chǎn)品；碳 酸氫鈉（化學(xué)純），濟南匯豐達化工有限責(zé)任公司產(chǎn) 品；氨水（工業(yè)級），杭州科美化工有限公司產(chǎn)品；去 離子水（自制）；植絨基布，嘉興市德泰植絨有限公 司產(chǎn)品；錦綸絨毛（1·1 dtex×1·2 mm），嘉興市德泰 植絨有限公司。

　　1·2　儀器與設(shè)備

　　CS501型超級恒溫水浴鍋，上海陽光實驗儀器 有限公司； JJ-1型緊密增力電動攪拌器，江蘇金壇市 環(huán)宇科學(xué)儀器廠；BZY-Z型全自動表面張力儀，上海 衡平儀器儀表廠； LB-550型動態(tài)光散射納米粒度 儀，日本Horiba公司； JSM-100X型透射電鏡，日本 JEOL公司；Nicolet-5700型傅里葉紅外光譜儀，美國 ThermoNicolet公司；PyrisDiamond型差示掃描量熱 儀，美國Perkin Elmer公司；植絨小樣機，濟南新峰 植絨設(shè)備公司；馬丁代爾平磨儀，溫州市大榮紡織標(biāo) 準(zhǔn)儀器廠；AG-1型萬能材料試驗機，日本島津公司。

　　1·3　試驗方法

　　1·3·1　可聚合乳化劑合成工藝

　　向裝有溫度計、攪拌棒和冷凝管的四口燒瓶中 加入規(guī)定量的脂肪醇聚氧乙烯醚，經(jīng)減壓蒸餾除水 后，在氮氣保護下，升至反應(yīng)溫度，按照配比量加入 馬來酸酐和催化劑，反應(yīng)一定時間，以氫氧化鈉水溶 液中和，得到馬來酸酐脂肪醇聚氧乙烯醚單酯化物。

　　1·3·2　乳液聚合工藝

　　采用預(yù)乳化種子乳液聚合法:將部分可聚合乳 化劑及去離子水放入乳化器中，室溫攪拌溶解；將質(zhì) 量比為6∶6∶1的MMA、BA、St單體均勻滴入上述水 溶液中，攪拌30 min，制得預(yù)乳化液；將剩余可聚合 乳化劑、部分引發(fā)劑水溶液、剩余去離子水、pH值調(diào) 節(jié)劑及10%的預(yù)乳化液加入到反應(yīng)器中，加熱攪 拌，升溫至75℃；待乳液出現(xiàn)藍色，溫度回落后，將 剩余的預(yù)乳化液及引發(fā)劑水溶液在2 h內(nèi)滴加完畢 并繼續(xù)保溫1 h，待溫度降至50℃以下，用氨水調(diào)節(jié) 乳液pH值至中性。

　　1·3·3　植絨工藝

　　在攪拌下向黏合劑乳液緩慢滴加增稠劑HIT， 調(diào)至所需黏度后，刮涂在植絨基布上，用錦綸絨毛進 行植絨，并于80℃烘干5 min后，再經(jīng)高溫焙烘。

　　1·4　測試方法

　　1·4·1　單體的轉(zhuǎn)化率

　　在反應(yīng)的過程中，稱取一定量的乳液于干燥潔 凈的稱量瓶中，加入1滴5%的對苯二酚乙醇溶液， 并置于115℃的烘箱內(nèi)干燥4 h，取出放入干燥器中 冷卻至室溫，稱量。單體的轉(zhuǎn)化率按下式計算:

　　1·4·2　乳液粒子的粒徑

　　取少量乳液于測試瓶中，用蒸餾水稀釋，并采用 日本Horiba公司的LB-550型動態(tài)光散射納米粒度 儀測試其粒徑。

　　1·4·3　乳液的凝膠率

　　聚合反應(yīng)結(jié)束后，用200目尼龍網(wǎng)篩過濾乳液， 收集濾出殘渣及反應(yīng)器、攪拌棒上的凝膠物質(zhì)，于 115℃的烘箱內(nèi)干燥至恒重，稱量。凝膠率按下式 計算:

　　1·4·5　乳液的表面張力

　　將乳液稀釋到一定濃度，在20℃下，由BZY-Z 型全自動表面張力儀測定其表面張力。

　　1·4·6　乳液的耐電解質(zhì)穩(wěn)定性

　　在10 mL的刻度試管中加入8 mL聚合物乳液 試樣，再分別加入2 mL濃度為0·05、0·10、0·50、 1·00 mol/L的CaCl2溶液，搖勻，靜置48 h，觀察乳液 的變化情況。

　　1·4·7　乳液膜的紅外光譜（FT-IR）分析

　　將乳液涂覆于載玻片上，置于60℃干燥箱中烘 干，取其薄膜。采用傅里葉紅外光譜儀（Nicole 5700）對乳液官能團進行表征，測定范圍為 4 000~500 cm-1。

　　1·4·8　乳液粒子的透射電鏡（TEM ）分析

　　將待測樣品稀釋到一定程度，滴少許于銅網(wǎng)上 用JSM-100X型透射電鏡觀察粒子形態(tài)并攝像。

　　1·4·9　乳液膜的DSC分析

　　準(zhǔn)確稱量共聚物膠膜，在氮氣氣氛下用美國 Perkin Elmer公司PyrisDiamond差示掃描量熱儀進 行差熱分析，升溫速率為10℃/min。

　　1·4·10　植絨織物的植絨牢度測試

　　按FZ/T 64011—2001中關(guān)于靜電植絨織物的 標(biāo)準(zhǔn)，用馬丁代爾平磨儀測試植絨織物的植絨牢度。 植絨織物耐磨擦（絨毛未脫落）次數(shù)越多，表明植絨 牢度越好。

　　1·4·11　植絨織物的斷裂強力

　　按照GB/T 3923·1—1997《紡織品織物拉伸性 能斷裂強力和斷裂伸長率的測定方法（條樣法）》， 在AG-1型萬能材料試驗機上測試。

　　2　結(jié)果與討論

　　2·1　無皂黏合劑乳液的合成及性能表征

　　2·1·1　系列可聚合乳化劑在乳液合成中的應(yīng)用

　　在乳液聚合體系中，可聚合乳化劑的作用是使 油相單體乳化形成具有增溶作用的膠束粒子，并在 聚合反應(yīng)過程中穩(wěn)定乳液粒子以及防止乳液聚合時 產(chǎn)生凝膠�？删酆先榛瘎┑挠H水親油平衡值（HLB 值）不同，對油相單體乳化及乳液粒子的穩(wěn)定作用也 就不同。在單體質(zhì)量分數(shù)為20% （占乳液組成百分 比）、引發(fā)劑用量為1% （對單體重）和聚合溫度為 75℃條件下，研究了不同HLB值的系列馬來酸酐脂 肪醇聚氧乙烯醚單酯化物對乳液性能的影響，結(jié)果如 表1所示。

　　從表1可見:隨著馬來酸酐脂肪醇聚氧乙烯醚 單酯化物分子中氧乙烯鏈的增長，HLB值逐漸增 大，單體的轉(zhuǎn)化率逐漸增大，凝膠率則減小；當(dāng)氧乙 烯鏈數(shù)量達到15后，單體的轉(zhuǎn)化率逐漸降低，凝膠 率逐漸增大，乳液性能變差。這是因為可聚合乳化 劑的HLB值會影響乳液聚合的反應(yīng)速度和體系的 穩(wěn)定性。當(dāng)可聚合乳化劑的HLB值偏低時，乳液聚 合過程中乳液粒子易凝聚，甚至導(dǎo)致乳液破乳；當(dāng)可 聚合乳化劑的HLB值偏高時，乳液聚合時鏈增長速 度慢，乳液聚合轉(zhuǎn)化率偏低[6]。由此可見，AEO15與 馬來酸酐酯化的可聚合乳化劑適合乳液合成。

　　2·1·2　可聚合乳化劑用量對乳液性能的影響

　　作為穩(wěn)定乳液體系的主體，可聚合乳化劑的用 量（對單體重）對黏合劑乳液性能有著重要影響。 在單體質(zhì)量分數(shù)為20%、引發(fā)劑用量為1%和聚合 溫度為75℃條件下，研究可聚合乳化劑用量對黏合 劑乳液性能的影響，結(jié)果見表2。

　　從表2可知:可聚合乳化劑用量在8%以下時， 體系中單體的轉(zhuǎn)化率相對較低，乳液粒子的粒徑較 大；當(dāng)其用量達8%后，單體的轉(zhuǎn)化率增大，乳液粒 子的粒徑變小。這是因為可聚合乳化劑用量較小 時，在成核階段限制了乳液粒子的大量生成，聚合單 體的轉(zhuǎn)化率偏低，乳液粒子的粒徑較大。此外由于 乳化不充分，可聚合乳化劑不能完全覆蓋整個乳液 粒子以維持其穩(wěn)定，并且表面電荷密度低，水化層 薄，粒子易碰撞而凝聚。當(dāng)可聚合乳化劑用量在 8% ~10%時，在聚合初期可形成大量乳液粒子，加 速了聚合反應(yīng)速度，并且可聚合乳化劑能夠緊密地 包覆在乳液粒子的表面，提高其穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)化率，且 乳液粒子的粒徑也較小，因此，選擇可聚合乳化劑用 量為8%。

　　2·1·3　單體質(zhì)量分數(shù)對黏合劑乳液性能的影響

　　乳液聚合體系中單體質(zhì)量分數(shù)大時，由于粒子 表面存在水化雙電層，使得粒子之間的運動阻力加 大，黏度增大，從而影響乳液的穩(wěn)定性能，因此，在可 聚合乳化劑用量為8%、引發(fā)劑用量為1%和聚合溫 度為75℃的條件下，研究不同單體質(zhì)量分數(shù)對黏合 劑乳液性能的影響，結(jié)果如表3所示。

　　由表3可知:隨著單體質(zhì)量分數(shù)的增加，聚合產(chǎn) 品的凝膠率變小，乳液粒子的粒徑在40~50 nm，說 明乳液穩(wěn)定性好，單體轉(zhuǎn)化率則變化不明顯。這是 因為成核期乳液粒子數(shù)幾乎不隨單體質(zhì)量分數(shù)的增 加而變化，但乳液粒子的體積會隨著單體質(zhì)量分數(shù) 的增加而增大；隨著單體質(zhì)量分數(shù)增加，呈上升趨勢 的還有體系的黏度，黏度的增大影響了乳液粒子間 的相對運動，不利于聚合體系的穩(wěn)定。另外，單體質(zhì) 量分數(shù)的增加，還會增加單體珠滴自水相擴散至乳 液粒子中及在其中聚合的時間，使得單體的轉(zhuǎn)化速 率降低，反應(yīng)時間延長[7]。因此，選擇單體質(zhì)量分 數(shù)為25%。

　　2·1·4　無皂黏合劑乳液膜的吸水率分析

　　將以不同馬來酸酐脂肪醇聚氧乙烯醚（15）單 酯化物用量制得的黏合劑乳液試樣B1~B5及乳化 劑TX-30和SDS所制得的黏合劑乳液試樣B6于室 溫成膜，再浸于去離子水中，一定時間后取出，稱量 測定膜吸水率并作圖，結(jié)果如圖1所示。 從圖1（a）可看出，隨著可聚合乳化劑用量的增加，合成的無皂黏合劑其乳液膜（試樣B1~B5）24 后的吸水率逐漸增大，至18·64%，而由乳化劑 TX-30及SDS復(fù)合制得的黏合劑其乳液膜的吸水率 則為34·23%。

　　從圖1（b）顯示的1個月內(nèi)乳液膜吸 水率變化趨勢可知:試樣B4（可聚合乳化劑用量為 8% ）吸水速率緩慢， 30 d內(nèi)吸水率只增加了初始值 的一半；試樣B6的吸水速率較快，一直處于增長的 態(tài)勢，且最終的吸水率增長了近1倍。由此可見，以 可聚合乳化劑代替常規(guī)小分子乳化劑可顯著改善乳 液膜的耐水性能。這是因為可聚合乳化劑能夠與其 他反應(yīng)單體通過化學(xué)鍵連接到聚合物表面上，不會 產(chǎn)生遷移，并且乳液所成膜的表面僅含少量親水基 團，從而減少乳液膜對水的吸收，減弱水分子對膜的 滲透作用，提高聚合物乳液膜的耐水性[8]。相反 由傳統(tǒng)乳化劑制得的乳液膜表面富集了大量的乳化 劑分子，這些乳化劑的親水基團能夠吸附大量的水 分子；此外，傳統(tǒng)乳化劑還可由乳液膜中遷移至水 相，乳液膜上形成的眾多孔隙又利于水分子的滲透 使乳液膜的耐水性進一步降低。

來源：印染在線

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