3·結果與討論
3.1紅外光譜分析
聚合物乳液經過破乳、洗滌、抽提、真空干燥后，與KBr研磨制成壓片，利用美國Perkin-Elmer Spectrum型傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)對其進行檢測，其結果如圖1。可以看出，2 931 cm-1處有強吸收峰，為─CH2─非對稱伸縮振動吸收峰；1 729 cm-1處的強吸收峰是羰基吸收峰，表明聚合物中含有酯鍵；1 166 cm-1處有C─O─C伸縮振動吸收峰，這是丙烯酸酯類聚合物的特征吸收峰；1 030、1 072和1 118 cm-1處出現了Si─O─Si鍵特征吸收峰，說明該紅外試樣存在由硅氧烷水解縮合后產生的交聯結構；910 cm-1處出現了環氧樹脂的環氧基特征峰，1 602 cm-1、1 452 cm-1處也出現了環氧樹脂中苯環的骨架振動特征吸收峰。
3.2乳化劑的選擇及用量
研究了復配型乳化劑體系，即陰離子型乳化劑十二烷基硫酸鈉(SDS)和非離子型乳化劑OS-15的復配對乳液穩定性的影響，結果如表1所示。
研究發現，對于本實驗的預乳化過程，復配體系比單獨使用的預乳化效果更好，由此制得的乳液耐電解質及耐酸堿穩定性也更好，提升了最終涂膜的濕摩擦牢度及皂洗牢度。其原因在于當OS-15和SDS復合使用時，SDS粒子之間距離增大，粒子間的靜電斥力減少，預乳化時可以得到更好的穩定效果。最佳配比選擇為m(SDS)∶m(OS-15)=1∶3。
增加乳化劑用量可以提高反應轉化率，但濃度過高則降低成膜后的耐水性及摩擦牢度。乳化劑用量(占單體總質量的百分率)對乳液穩定性及成膜性能的影響見表2。可以看出，乳化劑適宜的用量為單體總質量的4%。
3.3單體種類及配比對聚合物性能的影響
擬通過種子乳液聚合法制備具有軟核硬殼的核殼結構乳液。實驗中，保持殼單體和改性條件不變，考察了核單體的組合及配比對涂膜性能的影響。實驗結果見表3。各配比構成的核單體成膜后都表現出良好的柔軟性及彈性，性能差別主要反映在摩擦牢度及皂洗牢度方面。由表3可知，當核單體組成配比為m(MA)∶m(EA)∶m(BA)=1∶1∶3時，涂膜后的干、濕摩擦牢度及皂洗牢度都達到了設計要求。
在核單體和改性條件不變時，考察了合成殼單體的組合及配比對成膜性能的影響，結果如表4所示。不同配比的殼層成膜后，其柔軟性、彈性良好，但摩擦牢度和皂洗牢度有差異。表4表明，選用殼單體組成為m(MA)∶m(EA)∶m(BA)=2∶1∶1時，涂膜性能滿足設計要求。
分別以上述較佳配比制備核、殼單體，考察核、殼單體的用量對成膜性能的影響(以核單體占單體總質量的百分數表示)，結果見表5。
由表5可知，隨著核單體質量分數的增加，成膜后手感、柔軟性增強。這是因為核單體中的主要成分是丙烯酸丁酯。但核單體比例過大，則以丙烯酸甲酯為主的殼單體功能減弱，反而使摩擦牢度、皂洗牢度下降。兼顧考慮，確定最佳核單體質量分數為30%~40%。
3.4改性劑的種類及用量對乳液穩定性和成膜性能的影響
分別以甲基丙烯酸縮水甘油酯及環氧樹脂E-44、E-20為改性劑對乳液的殼單體進行改性，改性效果見表6。
從表6可知，使用E-44改性的產品性能最優，且E-44的用量為2%時，具有最好的穩定性、手感及摩擦牢度。環氧樹脂改性丙烯酸樹脂的反應屬于接枝反應，環氧樹脂中活性較強的環氧基、羥基以及其他極性基團能增強涂料對含羥基的織物纖維表面的附著力。而且環氧樹脂除了本身分子結構緊密外，其在后期烘焙過程中能進一步與丙烯酸中的羧基交聯，使網絡結構更加致密，從而增強了涂料的耐水性。
3.5有機硅用量的影響
加入KH-570對聚合物進行改性，研究了其用量對乳液性能的影響，結果如表7所示。
由表7可知，當有機硅氧烷的使用量為4%~8%時，聚合物成膜的干、濕摩擦牢度以及皂洗牢度均較好，吸水性顯著降低。這些都是期望中的性能。而有機硅氧烷的含量超過6%時，乳液中凝膠量開始顯著增加。原因在于有機硅氧烷單體在共聚反應過程中會水解形成硅醇，Si─OH能夠自縮或者與聚合物活性基團進行交聯反應。當有機硅氧烷過量，交聯過度，則容易形成凝膠物，并使膠膜彈性變差。所以，確定KH-580的適宜用量為6%。
3.6改性后乳液及其涂膜的綜合性能
通過種子乳液聚合法制備了軟核硬殼的核殼結構乳液。當復合乳化劑質量占單體總質量的4%，核單體組成為m(MA)∶m(EA)∶m(BA)=1∶1∶3、質量分數為40%，殼單體組成為m(MA)∶m(EA)∶m(BA)=2∶1∶1，以質量分數為2%的環氧樹脂E-44和質量分數為6%的KH-570對乳液進行改性，以改性后的聚合乳液制備水性印花涂料，所得涂膜手感柔軟，彈性良好，干摩擦牢度4級，濕摩擦牢度3~4級，皂洗牢度4級。
4·結論
通過種子乳液聚合法制備了水性印花涂料用乳液，并加入有機硅氧烷、環氧樹脂改性，研究乳化劑配比和用量，核單體和殼單體配比和用量，以及不同改性劑及其用量對乳液穩定性和成膜性能的影響。當復合乳化劑質量占單體總質量的4%，核單體組成為m(MA)∶m(EA)∶m(BA)=1∶1∶3、質量分數為30%~40%，殼單體組成為m(MA)∶m(EA)∶m(BA)=2∶1∶1，以質量分數為2%的環氧樹脂E-44和質量分數為6%的有機硅氧烷KH-570對乳液進行改性，可以得到性能較好的聚合乳液。以該乳液制備水性印花涂料，其涂膜經140°C/3 min烘烤后，手感柔軟，彈性良好，干摩擦牢度4級、濕摩擦牢度3~4級，皂洗牢度4級。涂膜各項性能指標均達到了設計要求。
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