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纺织学报 2022年第8期43卷 119-125,139页

作者：谢子文李家炜汪芬萍戚栋明严小飞朱晨凯赵磊何贵平浙江理工大学绿色低碳染整技术浙江省工程研究中心浙江杭州310018 浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室浙江杭州310018 浙江纳美新材料股份有限公司浙江湖州313301

为提高涂料印花织物的手感、耐摩擦色牢度等性能,通过细乳液共聚将二端羟丁基聚二甲基硅烷(PDMS)作为聚氨酯(PU)的软段制得有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸酯(Si-PUA)杂化胶乳,并应用于涤纶织物涂料印花。考察了PDMS质量分数对杂化胶膜耐水... 详细信息

为提高涂料印花织物的手感、耐摩擦色牢度等性能,通过细乳液共聚将二端羟丁基聚二甲基硅烷(PDMS)作为聚氨酯(PU)的软段制得有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸酯(Si-PUA)杂化胶乳,并应用于涤纶织物涂料印花。考察了PDMS质量分数对杂化胶膜耐水性、热力学性能及对印花织物表观色深、耐摩擦色牢度和硬挺度的影响。结果表明:与聚氨酯丙烯酸酯(PUA)相比,Si-PUA杂化胶膜的耐水性和柔性得到提升;当PDMS质量分数为20%时,杂化胶膜的水接触角较PUA胶膜增长了56.5%,-55℃时的储能模量降低了45.5%;将Si-PUA杂化胶乳用于涤纶织物涂料印花,具有更佳的色深性和耐磨性,其手感柔软度接近于原涤纶织物,具有良好的服用性能。

关键词：杂化胶乳聚氨酯丙烯酸酯有机硅涂料印花

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无硫无皂RAFT乳液聚合制备聚合物/颜料杂化胶乳及在涤棉织物涂料印花中的应用

无硫无皂RAFT乳液聚合制备聚合物/颜料杂化胶乳及在涤棉织物涂料...

引用

作者：汪芬萍浙江理工大学

学位级别：硕士

纺织品着色技术主要分染料染色和涂料印染两大类。相对于高水耗,高能耗,高污染的染料染色,基于颜料颗粒的涂料印染符合纺织工业节能、清洁、低碳的发展理念。特别是应用于混纺织物时,染料染色的工艺流程复杂,助剂用量大,而颜料印染的工... 详细信息

纺织品着色技术主要分染料染色和涂料印染两大类。相对于高水耗,高能耗,高污染的染料染色,基于颜料颗粒的涂料印染符合纺织工业节能、清洁、低碳的发展理念。特别是应用于混纺织物时,染料染色的工艺流程复杂,助剂用量大,而颜料印染的工艺流程短、无需大量助剂,是一种简便快速、环境友好的着色技术。然而颜料与纤维之间没有结合力,需借助黏合剂将颜料颗粒附着在织物表面。更重要的是,涂料印染过程中大量黏合剂的使用,导致织物的色深、色牢度、透气性和柔软性之间的长期矛盾无法解决,限制了颜料印染技术规模推广和应用。近年来,基于聚合物的有机颜料原位聚合改性技术引起人们的广泛关注。通过聚合物对颜料进行表面包覆改性,不仅可有效阻止颜料粒子之间的聚集,增强颜料的使用性能,而且能够将颜料粒子自粘于织物表面。然而,传统乳液聚合制备的颜料杂化乳胶的包裹率不高,聚合物的分子结构影响颜料粒子对织物的遮盖能力和粘附能力。值得注意的是,可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT聚合)提供了一种有效调控聚合物分子链结构与组成的聚合方法,是一种高效的聚合物包覆颜料技术。但传统含硫RAFT聚合用于颜料的包覆不仅会产生难闻的气味,对颜料的色光也有影响。另一方面,颜料分散和聚合过程中,小分子分散剂或表面活性剂的存在也对胶膜的物性产生不利影响。基于此,本文基于无硫无皂RAFT乳液聚合法,以有机颜料酞菁蓝(PB)为模型颜料,设计并制备聚合物/颜料杂化胶乳,克服传统含硫RAFT聚合存在的缺陷,提升涂料印花涤棉(P/C)混纺织物的服用性能。首先,通过原位无硫RAFT(SF-RAFT)乳液聚合合成聚合物/酞菁蓝杂化胶乳。通过催化链转移聚合(CCTP)乳液聚合在PB颗粒表面原位合成具有ω-不饱和端基的两亲性大分子单体聚(甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物)(P(MMA-co-MAA)),作为SF-RAFT乳液聚合的大分子RAFT试剂和PB颗粒的稳定剂。随后,通过原位SF-RAFT乳液聚合,调控疏水性单体(甲基丙烯酸丁酯(BMA)和丙烯酸丁酯(BA))的自由基聚合制备聚合物/酞菁蓝杂化胶乳。结果表明,原位SF-RAFT聚合过程具有活性可控聚合特征,所制备的有机颜料杂化胶乳具有良好的稳定性和高的包裹率。GPC结果表明聚合过程中聚合物链的分子量平稳增加,形成分子量较窄(DM杂化胶乳具有典型的核壳结构。TGA测试表明有机颜料杂化胶乳的实际颜料含量百分率高达86.16%。同时,DSC证明了调控成膜单体比例可以控制杂化胶乳的玻璃化转变温度(Tg),拥有较低Tg的共聚物壳(19.36℃)允许在环境条件下形成膜。其次,以DNS-86为反应性表面活性剂,通过无皂CCTP乳液聚合在PB颗粒表面原位合成ω-不饱和端基大分子单体聚(甲基丙烯酸甲酯-烯丙基氧基聚氧乙烯(10)壬基硫酸铵)(P(MMA-co-DNS-86))。随后,使用 P(MMA-co-DNS-86)大分子单体作为大分子链转移剂和稳定剂,通过原位无皂SF-RAFT乳液聚合,调控疏水性单体(甲基丙烯酸苄基酯(BzMA)和丙烯酸丁酯(BA))的自由基聚合制备聚合物/酞菁蓝杂化胶乳。结果表明,原位无皂SF-RAFT聚合过程扩大了反应性表面活性剂用于SF-RAFT体系,聚合过程实现了活性可控,所制备的杂化胶乳具有高颜料含量和良好的稳定性。通过TEM观察到典型核壳结构的杂化胶乳,GPC测试结果表明聚合物层的分子量较窄(DM杂化胶乳的实际颜料含量百分率能达到83.8%。通过改变成膜单体比例,调控壳层共聚物的Tg,并利用DSC测试获得低Tg的杂化胶膜,更有利于织物的颜料印花。最后,将所制备的两种聚合物/酞菁蓝杂化胶乳应用于P/C混纺织物涂料印花,并与传统的共混型涂料印花进行对比。结果表明,无黏合剂涂料印花P/C混纺织物展现了优异的显色性能和服用性能。随着颜料添加量的增加,无黏合剂涂料印花P/C混纺织物的K/S值从3.08增加至16.30。硬挺度和透气性测试结果表明无黏合剂涂料印花P/C混纺织物较共混型涂料印花P/C混纺织物具有更柔软的手感和更好的透气性。对比传统共混涂料印花P/C混纺织物上的连续膜,无黏合剂杂化颜料型印花P/C混纺织物实现了对单根纤维包覆的重大转变,在其表面形成致密光滑的不连续薄膜。综上所述,本课题开发了全新的无硫无皂杂化共聚体系,通过SF-RAFT聚合封装颜料粒子,获得具有良好稳定性的聚合物/酞菁蓝杂化胶乳,聚合过程具有活性可控聚合特征。更重要的是,本文实现了涂料印花中传统连续薄膜到对单根纤维包覆的重大转变。本论文研究结果对扩展无黏合剂涂料印花技术在纺织品着色领域的应用提供指导意义,有望实现绿色、清洁和低碳排放。

关键词：杂化胶乳混纺织物无硫可逆加成断裂链转移自由基聚合(SF-RAFT) 无皂乳液涂料印花

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