聚氨酯-聚丙烯酸酯互传网络涂料印花粘合剂的制备与应用

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1、聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络涂料印花粘合剂的制备与应用黄茂福东华大学1前言目前，在涂料印花中广泛使用的是聚丙烯酸酯类(PA)粘合剂，它具有透明性好，对颜料粘着力和对纤维粘附力较强，在使用羟甲基丙烯酰胺为自交联单体后，通过焙烘固着，提高了色牢度，因而可降低硬单体的比例，从而降低了印浆中粘合剂的用量并改善了手感。但在印大块面花纹时，手感还不够柔软，虽然近年来，随着聚合技术的提高，使粘合剂的分子量分布和粒径分布能控制在较窄的范围内，从而改善了粘合剂的稳定性和堵网性能。不过，羟甲基丙烯酰胺在焙烘和贮存过程中会释放出甲醛，使织物上游离甲醛含量无法达到内衣及

2、童装的要求，并且它的湿摩擦牢度难以达到客户的要求，在软单体的比例相对提高以后，其吸尘性能及粘搭性提高，致使衣服在空气中容易吸灰，在针织物印花时，因针织物组织结构的滑移，聚丙烯酸酯粘合剂的断裂延伸率较小而产生露花现象，为了解决湿摩擦牢度达标，有使用粘合剂中添加特种结构的有机硅乳液，或在粘合剂聚合时，加入特种结构的氨基硅油与之嵌段共聚，为了解决其延伸性及手感，有人在聚丙烯酸酯粘合剂中掺入聚氨酯(PU)，制成聚氨酯与聚丙烯酸酯双组分高聚物的复配混合型粘合剂，以提高手感柔软性、耐磨性、耐腐性、不易沾污、易清洗等性能，取得很好效果。聚氨酯(PU)用于纺织

3、物的加工已有悠久的历史，它主要用于纺织物的涂层，开始时，使用溶剂型聚氨酯涂层剂，溶剂多般是甲苯，在涂层后经焙烘，甲苯挥发而交联成膜，因为甲苯毒性大，易污染环境，而且甲苯易燃烧，甚至在浓度高时，会产生爆炸而形成火灾，因此，目前都使用水性聚氨酯代替溶剂型聚氨酯。聚氨酯是由含双异氰酸酯的化合物(二异氰酸酯)与含有羟基的多聚多元醇的聚醚或双羟基聚酯缩合而成，与聚醚缩合的称为聚醚型聚氨酯，如2,6TD1与多元醇缩合成聚氨基甲酸酯(简称聚氨酯，PU)[1]。水性聚氨酯的制造方法有多种[2]，国内常用溶剂法(甲乙酮或丙酮作溶剂)法，它是将二异氰酸酯与聚醚或聚

4、酯或多烯多胺反应，先制成预聚体，当端异氰酸酯基达到理论值后，再与扩链剂，如二羟甲基丙酸及1,4丁二醇进行扩链，到异氰酸酯基全部反应完毕，用二羟甲基丙酸和1,4丁二醇的相对数量来控制产物中羧基的含量，用三乙胺中和，加入去离子水进行分散，最后蒸发去除溶剂而制得水性聚氨酯粘合剂水分散液，可制得粒径0.03-0.5μm的自乳化液。产物为阴离子型。因使用的二异氰酸酯化合物(有TDI,MDI-双苯基甲烷二异氰酸酯，TODI-3,3’二甲基联苯二异氰酸酯等芳香类二异氰酸酯和脂肪类二异氰酸酯如HD1-六次甲基二异氰酸酯。H12MDI-双环已烷二异氰酸酯甲烷等)

5、和聚醚、聚酯、多胺化合物不同，聚氨酯的硬段和柔性段变化很大，因此聚氨酯的性能更异，可以制得断裂强度、延伸度、化学稳定性、机械性差异很大的品种繁多的聚氨酯品种。莱卡(Lycra)纤维就是其中一种聚氨酯。再加上使用的扩链剂不同，所以有千万种不同的聚氨酯品种。扩链剂是制备水性聚氨酯的关键，使用不同的扩链剂，可以制成非离子、阴离子或阳离子型的水性聚氨酯，本文实验用二羟甲基丙酸(CH2OH)2CH-CH2-COOH，DMPA)作扩链剂，在羟基与-NCO基反应后形成端羧基，为阴离子型。若用胺类做扩链剂，则得到阳离子型。本文采用国内最常用的二异氰酸酯TDI，

6、聚醚再用DMPA扩链剂扩链制成预聚体。本文的目的是研究IPN(互穿网络聚合物interpentratingPolymerNetwork的简称)与复配物对粘合剂性能的影响规律，而不在乎选用何种PU，何种聚丙烯酸酯配比效果最好，所有对比试验，均采用等量比。水性聚氨酯用作印花粘合剂过去很少报导，东华大学在AATCC论文会议上发表了水性聚氨酯在涂料印花中的应用论文[3]。水性聚氨酯具有高弹性、耐热、耐寒、耐化学品稳定性、耐曲磨性、良好的渗透性、手感特别柔软、湿摩擦牢度好、爽滑性好而皮膜不发粘、不吸附灰尘，在针织物上印花时不会因织物拉伸而露花，但它的价格

7、较贵，为聚丙烯酸酯的3-4倍，使用成本影响其使用率。因此，如何将水性聚氨酯与聚丙烯酸酯取长补短成为大家关注的问题，最简单的办法是拼混复配，即将两种各自制成的粘合剂按不同比例拼混。随着互穿网络聚合物(IPN)制备方法的发现，从事PN的研究成为当前改性的热点。所谓IPN，原先是指两种或两种以上互不反应的高聚物在制备时，高聚物分子相互贯穿而形成网络体系。参与互穿的聚合物之间并未发生化学反应，而是相互交叉渗透，机械缠结，起到"强迫互容"和"协同作用"。这种网络间的缠结明显的改善了体系的分散性和界面亲水性，从而提高了相稳定性，实现了聚合物性能互补，达到改

8、性目的，所以IPN是改善聚合物材料的性能的一种有效方法。在制造方法上，是在第一种高聚物制备好后，加入第二种聚合物单体，然后进行反应，第二聚合物就能在第