涂料印花是当今国内外较为流行的染色技术,其中增稠剂用量虽很少,但对印花浆的质量却起着举足轻重的作用。最早使用的增稠剂全部是天然淀粉和海藻酸钠,由于天然淀粉制浆和在印花织物上浆后去除都比较困难,而海藻酸钠的价格又较高.因此目前印花工业中一般都已被合成增稠剂所替代聚丙烯酸盐即是其中最常用的一类,其主要优点是原料来源丰富,产品吸水量大,增稠效果好.且生产工艺简单,对环境的污染也比较小,因而受到了国内外学者和厂家的普遍重视。本实验研究了各种因素对聚丙烯酸盐增稠剂的增稠性和流变性的影响。
1 实验部分
1.1 主要原料
丙烯酸(AA),工业品,经减压蒸馏精制;过硫酸铵,市售化学纯,含量≥95% ,上海桃浦化工厂;N,N一亚甲基双丙烯酰胺,化学纯;Span 60,化学纯,上海化学试剂厂;Span 85,药用试剂,浙江龙游试剂厂。
1.2 PAAS的合成
在装有搅拌器、温度计、氮气吹管的250m1三口烧瓶中加入反应所需乳化剂及油,混合均匀后加入其它组分,搅拌30min后,升温至50% 吹氮脱氧开始聚合,7h后加入氨水进行中和。
1.3 增稠性的测定
用分析天平准确称取0,2g纯净物,然后加入50g去离子水,待聚合物充分溶胀后用 DJ一1型旋转粘度计4 转子在室温下测定其粘度,用同样方法分别测定加水量从60—100g时体系的粘度,则得到该聚合产物在加水量为50一100g时的增稠性曲线。
2 结果与讨论
2.1 乳化剂用量的影响
乳化剂在反相乳液聚合过程中主要起分散作用,一般不参加反应,因而并不改变聚合物的结构,但对聚合乳液的粒径大小起决定作用,从而影响增稠性和流变性,实验也证实了这一点。
从图1可以看出,随乳化剂用量的增加,聚合物增稠性提高,并且曲线的斜率随乳化剂用量的增加而逐渐增大。这是因为在本实验范围内、加水量都接近聚合物的最大吸水倍率,因而体系的流变行为类似于弹性球体系。随颗粒粒径的减小.颗粒间的接触面积增大,受剪切力作用时粒子变形而相互挤压的程度加剧,故粘度随粒径的减小而增大
表1的流变性能结果也证实了这一结论,随乳化剂用量的增加,聚合物凝胶微粒的触变指数变大,即在本实验剪切应力范围内,体系的流变性能随凝胶颗粒粒径的减小偏离牛顿体系程度增大
2.2 聚合温度的影响
从图2可以看到,随聚合温度的升高,聚合物的增稠性下降,并且曲线的斜率趋于平缓,即低温聚合下的聚合物微粒的水悬浮体系的粘度随加水量的增加而迅速下降,这与温度对聚合反应的反应速率、交联单体的竞聚率、产物分子量的影响有关。
反应温度高,交联剂的反应活性高,产物的分子量高.同时产物的交联密度也增大,二者的共同作用导致产物的吸水能力不同,分子量高,产物的吸水能力高,交联密度大,产物的吸水能力低,但二者对模量的影响一致,分子量和交联密度高都使产物的模量大。在本实验的条件下,交联密度对产物吸水能力的影响高于分子量的作用.随反应温度的提高、产物的吸水能力下降.导致分子之间存在较多的自由水,从而使增稠性下降
表2 聚合温度对聚合物水增稠体系流变性的影响
表2是在18℃下不同聚合温度所得聚合物水增稠体系的触变指数,显然体系的流变行为呈非牛顿性的假塑性流动,且随聚合温度的提高,触变指数逐渐下降。
2.3 引发剂用量的影响
从图3看出,随引发剂用量的增加,聚合物的增稠性先升高,当用量为2%o 时达到最大值,而后随用量的增加而下降,这是因为引发剂用量影响聚合物的分子量,从而影响聚合物微粒的模量、交联结构.进而影响吸水倍率和体系的增稠性。引发剂用量少时,产物的吸水能力低,故加水稀释时分子之问存在较多的自由水,使增稠性低;但当引发剂用量高时,产物的分子量增大,同时使交联密度增大,也使吸水能力降低,故增稠性也减小。
从表3可得,当引发剂用量低于2‰时,触变指数随引发剂用量的增加而增大,高于2%0 时,触变指数随引发剂用量的增加反而减小,这与引发剂对增稠性的影响相吻合。
表3 引发剂用量对聚合物水增稠体系流变性的影响
3 结论
本实验研究了影响聚雨烯酸盐增稠剂增稠性的因素,发现乳化剂、引发剂用量和反应温度都严重影响聚合物的增稠性,乳化剂用量增加、反应温度降低有利于提高聚合物的增稠性,而随引发剂用量的增加,聚合物的增稠性先增大后下降,当用量为单体重量2%0 时达到最大值。