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核壳型聚丙烯酸酯类乳液的制备及其应用性能研究

作　者: 张敬芳
导　师: 王夏琴
学　校: 东华大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 喷墨印花粘合剂核壳型聚丙烯酸酯乳液核壳型聚氨酯—聚丙烯酸酯(PUA)共聚复合乳液流变学性能
分类号: TQ630.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

聚丙烯酸酯类涂料印花粘合剂是目前国内涂料印花中广泛应用的一类粘合剂,这是由于它具有透明度高、耐摩擦、耐水、耐老化,对涂料和纤维的粘附力强,价格便宜等诸多优点。但同时也具有耐溶剂性差,柔韧性差,“热粘冷脆”等缺点,使印花织物手感硬、牢度差,严重阻碍了产品质量的提升,高质量产品仍需从国外大量进口。针对这些问题本文采用两种不同方法对聚丙烯酸酯乳液进行改性,并以将改性乳液用作粘合剂制备数码喷墨印花产品,本研究内容可以为工业生产与应用提供参考依据。通过对乳液粒子和性能进行预先设计,少量功能单体的引入、乳化体系和引发体系的选择及改变聚合工艺三方面的手段,制备出了具有硬核、软壳结构的核壳型聚丙烯酸酯乳液。主要讨论了聚合方法、软硬单体比例、功能单体比例、聚合时间及温度、引发剂用量、乳化剂种类及用量、搅拌速度等对乳液性能及印花效果的影响；将其作为粘合剂应用于涂料喷墨印花,研究了粘合剂用量、焙烘时间、焙烘温度等对印花效果的影响；同时与其他类型的粘合剂进行了比较,结果表明,所制得的粘合剂保持高温不发粘,低温不变硬的特性,且印花处理后的织物干、湿摩擦牢度、皂洗牢度、手感、给色量等性能均达到国家标准。进一步采用水性聚氨酯对聚丙烯酸酯进行共聚改性,以水性聚氨酯(PU)乳液为种子,甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)等为核层单体,采用半连续种子乳液聚合工艺合成了具有核壳结构的水性聚氨酯一聚丙烯酸酯(PUA)共聚复合乳液。通过FTIR、TEM、DSC、粒径分析等多种手段对乳液粒子的结构形态和多种性能进行了表征。PUA共聚复合乳液的IR谱图中含有PA和PU的特征峰；TEM结果表明,乳液粒子具有以PA为核,PU为壳的核壳结构；DSC测试表明PUA共聚复合乳胶粒中的PA、PU组分具有较高的相容性；共聚复合乳液粒径大小与PA/PU的比值有关。用PUA共聚复合乳液作为粘合剂进行涂料喷墨印花,印花织物的摩擦牢度、皂洗牢度、手感、颜色鲜艳度均较好。最后,本文对PUA共聚复合乳液作为粘合剂所制成的涂料型喷墨印花墨水进行了流变学性能研究。结果表明,墨水中乳液粒子与颜料粒子之间虽存在一定的相互作用,但在高速率剪切条件下仍呈现牛顿流体的特性,粘性在乳液体系中占主导地位。流变测试结果证实了PUA共聚复合乳液在喷墨印花领域和涂料领域中有广泛的应用前景。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-12
第一章绪论  12-22
  1.1 数码喷墨印花  12-15
    1.1.1 数码喷墨印花技术的发展  12
    1.1.2 数码喷墨印花的特点  12-13
    1.1.3 数码喷墨印花设备  13-14
    1.1.4 数码喷墨印花的技术要求  14-15
    1.1.5 数码喷墨印花的应用领域及发展前景  15
  1.2 数码喷墨印花墨水  15-19
    1.2.1 喷墨印花墨水的组成及分类  15-16
    1.2.2 颜料墨水  16-17
    1.2.3 我国颜料墨水研究现状  17
    1.2.4 涂料喷墨印花粘合剂  17-18
    1.2.5 涂料喷墨印花对粘合剂的要求  18
    1.2.6 丙烯酸酯类涂料印花粘合剂  18
    1.2.7 丙烯酸酯类粘合剂的发展与改性  18-19
  1.3 本文研究的目的、意义及其内容  19-22
第二章实验方法  22-29
  2.1 实验原料及仪器  22-24
  2.2 测试与表征  24-29
    2.2.1 乳液的主要性能测试  24-25
    2.2.2 胶膜的主要性能测试  25-27
    2.2.3 墨水的性能测试与表征  27
    2.2.4 聚合物作为粘合剂在涂料喷墨印花中的应用性能测试  27-29
第三章核壳型聚丙烯酸酯乳液的合成及其应用性能研究  29-54
  3.1 概述  29-32
    3.1.1 核壳乳胶粒生成机理  29-30
    3.1.2 核壳乳液的聚合方法  30
    3.1.3 核壳乳胶粒的结构形态及影响因素  30-31
    3.1.4 核壳型聚合物在涂料喷墨印花中的应用  31-32
    3.1.5 本章实验目的及内容  32
  3.2 实验部分  32-34
    3.2.1 核壳型聚丙烯酸酯乳液的制备  32-33
    3.2.2 墨水的配制  33-34
  3.3 结果与讨论  34-53
    3.3.1 聚合单体的选择  34-37
    3.3.2 合成工艺条件和乳液配方的确定  37-45
    3.3.3 乳液的红外光谱图  45-46
    3.3.4 乳液粒子的TEM分析  46
    3.3.5 聚合乳液的粒径分析  46-48
    3.3.6 乳液的DSC分析  48
    3.3.7 聚合物乳液在涂料喷墨印花中的应用  48-53
  3.4 本章小结  53-54
第四章核壳型水性聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液的合成及应用  54-76
  4.1 概述  54-57
    4.1.1 聚氨酯—聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法  54-56
    4.1.2 聚氨酯—聚丙烯酸酯复合乳液的应用  56
    4.1.3 本章实验目的及内容  56-57
  4.2 实验部分  57-58
    4.2.1 PUA共聚复合乳液的制备  57-58
    4.2.2 WPU/PA物理共混粘合剂的制备  58
    4.2.3 墨水的配制  58
  4.3 结果与讨论  58-75
    4.3.1 丙烯酸酯单体的选择  58-59
    4.3.2 核单体配比的确定  59-60
    4.3.3 水性聚氨酯乳液的选择  60
    4.3.4 聚合方法对共聚复合乳液性能的影响  60-62
    4.3.5 PA用量对乳液粒径及其分布的影响  62-63
    4.3.6 PUA共聚复合乳液的结构分析  63-64
    4.3.7 PA用量对复合乳液其他性能的影响  64-65
    4.3.8 核壳配比的确定  65-66
    4.3.9 PUA共聚复合乳液的红外光谱图分析(FTIR)  66
    4.3.10 DSC分析  66-68
    4.3.11 聚合物作为粘合剂在涂料喷墨印花中的应用  68-70
    4.3.12 PUA共聚复合体系与PU/PA共混体系性能比较分析  70-75
  4.4 本章小结  75-76
第五章油墨的流变性能对喷墨印刷适性的影响  76-85
  5.1 概述  76-78
  5.2 实验部分  78-79
    5.2.1 测试样品的制备  78
    5.2.2 测试方法  78-79
  5.3 结果与分析  79-84
    5.3.1 粒径分析  79-80
    5.3.2 油墨粘度对喷墨印刷适应性的影响  80-81
    5.3.3 粘合剂用量对油墨剪切粘度的影响  81-82
    5.3.4 温度对油墨剪切粘度的影响  82
    5.3.5 油墨粘弹性对喷墨印刷适应性的影响  82-84
  5.4 本章小结  84-85
第六章结论及展望  85-87
参考文献  87-93
硕士期间发表论文及专利  93-94
致谢  94

核壳型聚丙烯酸酯类乳液的制备及其应用性能研究

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