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                      專家投稿
                      合成增稠劑在乳液涂層中的實踐應用
                      彭志忠
                      佛山市敬展紡織新材料科技有限公司
                      2020/4/17
                      瀏覽數:420 (統計時間:2018年5月起)

                      合成增稠劑在乳液涂層中的實踐應用


                      彭志忠 

                      (佛山市敬展紡織新材料科技有限公司  廣東佛山  528216)

                      摘  要:本文對三種合成增稠劑增稠性能、理化性能及應用性能作了較詳細的測試和論述,著重探討了增稠劑在乳液涂層中的應用性能,以適應不同類型的涂層整理選擇對應性能的增稠劑,使其達到較好的涂層效果與生產成本。

                      關鍵詞:涂層漿體系;合成增稠劑;理化特征;增稠性能;乳液涂層整理;增稠效果


                      前  言

                      近年來,隨著人們對公害污染、溶劑價格上漲及安全環保等問題越來越重視,涂層加工正由溶劑涂層向水性涂層方向發展。涂層漿體系一般由涂層整理劑(如聚丙烯酸酯等水溶性聚合物和水性聚氨酯乳液等)、交聯劑、增稠劑及添加劑等按一定比例配制成涂層漿料。

                      在涂層整理液中添加入增稠劑,可提高涂層漿料體系的粘度和流變性,控制涂層膠的流動性和滲透性,保持穩定的懸乳狀態,以更好滿足(圓網)涂層加工要求,使之在織物表面覆蓋成膜良好,并改進加工性能和應用性能。

                      本文著重于合成增稠劑理化特征、增稠性能及在乳液涂層整理中的應用實踐,進行一些探討和評價。

                      1.試驗部分

                      1.1 試驗材料及設備

                      試劑:Thickener R-8(林化學株式會社)、T1806(歐美某品牌)、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,交聯劑AD,拒水劑Sumifluoil SM-30,醋酸(工業品)。

                      織物:14.8tex×14.8tex 524根/10cm×283根/10cm半漂全棉府綢。

                      試驗設備:粘度計Brookfield DV-Ⅱ+Pro 轉子 64#;日本過井PT-2熱風烘燥定形機,瑞士Benz雙輥電動軋液烘燥機,瑞士Mathis涂層試驗機。

                      1.2 實驗內容及數據分析

                      1.2.1 合成增稠劑性能測試

                      測定合成增稠劑的理化指標、增稠性能、流變性、耐電解質性能等。

                      1.2.2 增稠乳液涂層應用性能測試

                      干涂覆量:用質量法測試;

                      耐水壓按FZ/T01004-91《涂層織物抗滲水性試驗方法(靜水壓試驗)》測試;

                      拒水性按AATCC-22-1980方法測試;

                      耐洗滌性按AATCC-83B-1973法。

                      2.討論與分析

                      2.1 合成增稠劑的理化性能

                      試驗選用了三種聚合物類合成增稠劑,即Thickener R-8(林化學株式會社)、T1806(歐美某品牌)、P-803(敬展科技),測試了各增稠劑產品的理化性能和物理指標,測試結果見表1。

                      表1  合成增稠劑的理化性能對比

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                      由表1知,以上三種合成增稠劑的基本性狀非常接近,其含量都較高,在水中極易分散溶脹增稠成無色透明體。

                      2.2 增稠劑的增稠性能

                      配制不同質量分數的三個增稠劑白漿糊,于室溫(25℃)條件下,用Brookfield DV—II+Pro粘度計(64號轉子)以6rpm轉速測定其增稠液的粘度值,測試結果見下圖1。

                       

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                      圖1  增稠劑的增稠性能曲線

                      由圖1曲線可看出,隨著合成增稠劑用量逐漸增大,此三個(R-8、T1806、P803)增稠劑增稠液的粘度均顯著提高,說明三種增稠劑均具有優異的成糊性能,對涂層乳液均有極強的增稠能力;相比之下,增稠劑P-803增稠能力最強,其用量在1.5%時,白漿粘度即達到7.50×104mPa.S(而2.0%時,粘度達到10.0×104mPa.S以上),而R-8增稠能力最弱;三個增稠劑的增稠能力排列順序:P803>T1806>Thickener R-8,增稠力按順序依次遞減。

                      增稠劑P803在較低用量時即可提供圓網涂層工藝所需乳液粘度,以保證涂層整理順利進行。

                      2.3 增稠后乳液流變性及粘度指數

                      對于涂層整理,涂層漿的流變性會直接影響織物涂層效果;特別對于圓網類涂層漿而言,運轉前涂層漿未受到剪切力時,應呈較高的初始粘度,不易透過篩網眼轉移到織物上;運轉時涂層漿即受到一定剪切力,粘度急劇下降,非常容易透過篩網而均勻涂覆在織物上;一旦剪切力消失,圓網內及涂覆到織物上的涂層漿立刻恢復至呈高粘度狀態,有利于織物涂層整理的均勻和生產順利進行。

                      增稠劑原糊的流變性可由粘度指數PVI值(PVI=η60/η6)表示;現配制質量分數為1.5%增稠劑原糊,用Brookfield DV-II+Pro粘度計、64#號轉子在不同轉速下測定其原糊的粘度,乳液粘性指數PVI=(60轉/分粘度)/(6轉/分粘度);繪制增稠劑增稠乳液流變性能曲線,結果見圖2。

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                      圖2  增稠劑增稠乳液的流變性能曲線

                      如圖2所示,三種合成增稠劑原糊的粘度隨剪切應力增加而急劇下降,顯示出良好的流變性;各種增稠劑增稠乳液屬于假塑性流體,即切力變薄流體,隨著剪切速率增大,其粘度下降,這是由增稠劑乳液自身性質所決定的。

                      對于涂層加工來講,整理漿液流變性的不同直接影響著涂層效果,Thickener P-803及其復合體系的增稠乳液PVI值都較小,具有較優異的觸變性,最適用于圓網涂層整理。該類增稠劑流體具有良好的流動性和觸變性,應用于全棉緊密織物在高粘度下進行刮刀涂覆加工,利于涂層漿料由圓網內向涂層織物上轉移,實現均勻地濕涂覆量,且涂層膜具有一定的光潔度。

                      2.4 耐電解質性能

                      合成增稠劑的耐電解質性能是衡量其在涂層漿中應用效果的一項重要指標,分別配制質量分數為1.5%的增稠劑原糊,再加入不同質量分數的電解質(如氯化鈉)溶液,攪拌均勻,采用Brookfield DV-II+Pro粘度計、64#號轉子測其相應的粘度變化值,測試結果見圖3。

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                      圖3  增稠劑的耐電解質性能曲線

                      由圖3可知,三個合成增稠劑均具有較好的耐電解質性能,其中Thickener P803>T1806>R-8;由于Thickener P-803其較優的耐電解質性能,減輕了涂層漿料中整理助劑對其增稠性能的影響,配制后的涂層整理乳液具有更高的粘度保留程度。

                      3.增稠劑對乳液涂層的應用

                      按3.2涂層工藝處方,將三種增稠劑按不同用量的(0.86% Thickener R-8、0.62% T1806、0.56% P-803)分別配制涂層乳液整理劑,通過適當調整pH,分別將涂層乳液增稠到某一等同的粘度值,然后在相同設備條件下對全棉府綢織物進行涂層整理加工。

                      3.1 涂層工藝流程

                      采用兩次同條件涂層,以增大織物的涂覆量。

                      涂層(1)→干燥(120℃×l~2min) →涂層(2)→干燥(120℃×l~2min)→防水處理(二浸二軋,壓力10千克力/厘米2,速度3m/min,溫度28℃,軋液率65~75%)→干燥(120℃×l~2min)→固化(160℃×2~3min)。

                      3.2 涂層處方/g

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                      拒水工作液處方/%:

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                      3.3 涂層產品性能

                      按3.2工藝涂層配方,用以上不同合成增稠劑配制的涂層漿對純棉府綢進行圓網涂層加工,測試涂層產品的各項性能,結果見表2。

                      表2  三個增稠劑配制的涂層產品性能指標值

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                      不同增稠劑對乳液涂層應用性能的影響,存有著一定的差異。由表2可知,從防水性能來看,加工初期織物拒水性達95分以上、耐水壓性高,各增稠體系的各項指性能標都較高,但一經水洗,即表現出一定的差異(即耐水洗性差異)。

                      相比之下,Thickener P803復合的增稠體系防水耐久性能較好,其稠體系涂層產品的拒水性達95分以上且耐洗性能好;從手感來看,Thickener T1806增稠體系可得到非常柔軟的手感;P803復合體系增稠乳液涂層后手感稍遜色些,但織物表面干燥均勻豐滿。

                      合成增稠劑Thickener P803的多羥基結構與纖維及粘合劑中的羧、羥、腈基[-C(=O)-O-、OH、-C=N]均有親和力,可以使粘附力上升、增強耐洗性。另外,此類物質固化時,可與乳液高聚物及織物進行部分交聯,尤其與乳液聚丙烯酸酯具有一定的反應性,可提高聚合物交聯度,使其抗水壓、耐洗性得到一定提高,涂層織物表面發粘也得到了改善;但由于交聯度高,使涂層織物手感稍存有一定負面影響。

                      4.結語

                      4.1 三種陰離子型合成增稠劑對涂層乳液具有較強的增稠效果和較好的耐電解質性能,Thickener P803增稠劑各項性能呈現的最佳,用于涂層漿增稠,可使涂層工作漿料具有較佳的粘度和流變性,賦予乳液均勻穩定的懸浮狀態,保證織物涂層膜的均勻覆蓋性和附著力。

                      4.2 增稠劑結構性能差異對于涂層織物性能會產生一定程度的影響,采用Thickener P803增稠體系功能性涂層,如防水、防油、阻燃等加工,可提高乳液聚合物交聯度,使其抗水壓、耐洗性等得到相應提高。

                      4.3 合成增稠劑因其組分、結構、聚合反應以及乳化劑選擇不同,其性能存有差異,實際涂層整理生產實踐中應合理選用;選擇高反應性能、增稠力強、觸變性好及耐電解質優的增稠劑,能提供高粘度的同時也使其固化后可以充分交聯到大分子涂層薄膜之中,以增強對織物涂層功能耐久性能。

                       

                      作者簡介:

                      彭志忠,江西新余人,印染高級工程師,從事染整技術三十余年;致力紡織染整、印花新工藝技術研發及應用推廣管理等工作。

                      手  機:13922372675(微信同號)

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