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  • 涂料印花粘合劑及其成膜機理
  • 發布時間: 2017-1-16 點擊次數:1474 
  • 早期涂料印花的粘合劑是一些天然高分子的植物膠或動物膠,這些物質雖然有一定的粘著力,但一般都不耐水洗,產品手感硬。理想的粘合劑要求形成的膜無色透明,加熱后不會發黃。膜的性質堅固且彈性好、粘著力強、耐水洗及干洗、耐日曬及老化;織物處理后成膜柔軟、手感好,且不發粘。但實際上,日常所使用的粘合劑不可能全部滿足上述要求。應用時一般會根據實際情況,有時可選擇幾種粘合劑混合使用,并且可再選用適當的助劑或添加劑來改善或調節,以獲得較好效果。

      1粘合劑的類型

      涂料粘合劑發展到今天,已經發展到了第四代產品。第一代是不能交聯的高分子成膜共聚物,適于低溫焙烘(100ºC);第二代粘合劑中含有羥基、羧基、氨基、氰基等反應型基團,在加熱過程中能與纖維上的羥基等形成共價鍵,或與外加的交聯劑起反應,從而提高各項應用性能;第三代自交聯粘合劑在單體中加入了自交聯單體,提高了印花織物的牢度;第四代粘合劑屬于低溫焙烘型,可節省90%左右能源,并能適用于不耐高溫織物的涂料印花,但在成本和手感方面還存在一定問題。

      1.1按照反應性能分

      常用的粘合劑按照反應性能可以將其分為兩類。

      1.1.1非反應型粘合劑

      這類粘合劑在印花后處理過程中,無論是自身或與交聯劑、纖維等都不發生反應。非反應型粘合劑又可分為以下幾類。

      1.1.1.1聚丙烯酸酯共聚物

      常用的粘合劑是丙烯酸丁酯和丙烯氰的共聚物,如果單獨以丙烯酸丁酯為單體來合成聚丙烯丁酯作為粘合劑,成膜較柔軟,粘著力良好,耐老化性能也好,但機械強度不高,且易溶脹;分子鏈中引入丙烯氰組分后,粘合劑膜手感雖然較硬,但膜的抗張強度、耐磨性及干洗牢度等都可提高,它們共聚后的共聚物同時具備兩個組分的優點。例如,聚丙烯酸丁酯的玻璃化溫度Tg約為一56℃,聚丙烯氰的玻璃化溫度Tg約為104℃,這樣高的玻璃化溫度,會導致所成膜很硬,不適合做涂料印花粘合劑。而含1l%的丙烯氰的丙烯酸丁酯的共聚物,其玻璃化溫度約為一25℃,用它作為粘合劑,仍然有較柔軟的手感,而且其它性能也較好。目前使用的這類粘合劑有多種組分比例,性能不完全一樣,可根據需要選用。1.1.1.2丁二烯共聚物

      這類粘合劑主要為丁二烯和苯乙烯的共聚物、丁二烯與丙烯氰的共聚物等。隨著共聚物組分的變化,共聚物的性質也隨著變化。在丁二烯分子鏈中引入苯乙烯組分后,共聚物的機械強度和彈性都會提高,而柔軟性則降低。這可以從它們的玻璃化溫度變化看出,例如聚丁二烯的約為一85℃,聚苯乙烯的Tg約為80~100℃,而丁二烯和苯乙烯的比例為75:25的共聚物的Tg約為一60℃,介于它們兩者均聚物之間。由于苯膠乳膜的粘著力不夠好,有些產品還加入第三單體如丙烯酸酯、丙烯酰胺進行改善,或者在印花時拼混某些粘合力強的結膜物質來改善。

      1.1.1.3醋酸乙烯酯共聚物

      聚醋酸乙烯酯雖然本身是一種粘合劑,但不耐洗、性能較硬,因此不能單獨作為涂料印花粘合劑,如果將它和其它單體進行共聚,或者將其進行改性,則可以作為印花粘合劑使用。

      1.1.2反應型粘合劑

      反應型粘合劑是通過在粘合劑分子鏈中引入適當的反應型基團,使粘合劑能夠交聯或直接與纖維發生共價結合,形成網狀結構,因而耐溶劑性、耐熱性和彈性均

      大為提高,摩擦牢度也可改善。含反應性基團單體的粘合劑主要有以下幾類。

      1.1.2.1胺基單體的粘合劑

      分子中具有氨基的粘合劑,可和適當的交聯劑反應形成網狀結構。

      1.1.2.2含羥基單體的粘合劑

      分子鏈中的胺基可和適當的交聯劑反應形成網狀結構。

      1.1.2.3可自身交聯并和纖維反應的粘合劑

      這類粘合劑含有丙烯酸甲酯等可自身交聯的單體。反應型粘合劑的性能隨所用單體的性質和共聚比而變化,例如,丙烯酸乙酯和丙烯氰共聚物的玻璃化溫度約為一15~5℃,當丙烯酸乙酯被丙烯酸丁酯代替后,玻璃化溫度則約為一25~5℃《二,比前者低很多,相應的抗張強度、耐熱性也相應提高。

      1.2按照在水中的分散狀態分

      涂料印花粘合劑按照在水中的分散狀態的不同,大致也有三種類型,即水分散型、油,水型和水/油型。1.2.1水分散型粘合劑

      如阿拉明粘合劑,成膜速度快、不需要高溫焙烘。

      1.2.2油,水型粘合劑

      如網印粘合劑、東風牌粘合劑等,其特點是制備簡單,易于拼色、清洗方便。

      1.2.3水/油型粘合劑

      這類粘合劑具備印花輪廓清晰、滲透性好、手感好等優點,但花紋耐摩性較差,易燃燒,清洗要用有機溶劑,所以日常生產中應用很少。

      2涂料印花粘合劑的成膜機理

      2.1成膜過程

      涂料印花粘合劑在成膜過程中,除交聯劑的交聯作用及自交聯型粘合劑的自交聯是化學過程外,基本上是物理過程。粘合劑的物理狀態不同,成膜機理也不一樣。

      2.1.1水分散型粘合劑的成膜過程

      阿拉克明粘合劑是溶于醋酸和水的,屬于水分散型,聚合物分子相互糾纏在一起,粘合劑以分子的狀態分散在溶劑中,隨著溶劑的蒸發,粘合劑分子進一步相互糾纏,從而形成皮膜。成膜不需要太高溫度,只要能將溶劑蒸發掉就能夠形成理想的膜,外加交聯劑也是在這個過程中起交聯作用。

      2.1.2乳液型粘合劑成膜過程

      乳液型粘合劑成膜機理要相對復雜些。因為乳液型粘合中高分子聚合物是多分子存在乳液粒子中,乳液粒子分散在水介質中。

      它的成膜需要經歷以下三個階段。

      2.1.2.1水分的蒸發

      粘合劑隨著水分的蒸發,乳液粒子相互接近形成相接觸。

      2.1.2.2乳液粒子變形

      互相接近的乳液粒子之間產生毛細管現象,出現毛細管壓強,促使毛細管變細;毛細管越細,壓強越大,當毛細管壓強大于乳液粒子的抗變型力的時候,乳液粒子就發生變形。

      2.1.2.3分子擴散成膜受毛細管壓強的作用變形的乳液粒子之間產生高聚物分子的相互擴散,導致分子相互糾纏,相鄰的粒子最終成為一體,最終形成密而牢的薄膜。

      2.2成膜的最低溫度

      粘合劑的成膜需要一個最低溫度即最低成膜溫度MFT,它受粘合劑分子的組成、乳液粒子的結構所影響。溫度低于MFT時,乳液粒子失去彈性,有足夠的硬度與毛細管壓強抗衡,無法完全成膜,完全干燥后成粉末狀態。常規認為,高聚合物的MFT與玻璃化溫度Tg相近,因此,通常用計算共聚物玻璃化溫度的公式來評估最低成膜溫度。

      2.3成膜的最短時間

      除了最低成膜溫度外,乳液型粘合劑還有一個最短成膜時間,這個時間是水分蒸發和顆粒變形所要求的最短時間,它的長短主要取決于乳液粒子的大小、外界溫度以及乳液粒子的抱水能力。如果乳液型粘合劑成膜速度過快,印花時容易導致塞網,這種情況下只要在粘合劑合成時加入少量丙烯酸,使用時加氨水將乳液pH值調至偏堿性,就能起到抱水作用,延緩成膜速度。

      3結語

      選用不同的單體來合成粘合劑可以得到不同功能的產品,這些產品無論是在解決涂料手感問題及水洗、摩擦等牢度問題上,都有比較顯著的成效,在實際應用過程中,要根據需要來選擇合適的粘合劑以保證生產出比較優質的產品。
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