静电植绒胶黏剂的合成研究

秦海芳

（常州工程职业技术学院 制药与生物工程技术系，江苏 常州 213164）

静电植绒胶黏剂的合成研究

秦海芳

（常州工程职业技术学院 制药与生物工程技术系，江苏 常州 213164）

以MMA为硬单体，EA、BA为软单体，NMA和AA为交联单体，OP和SDS为乳化剂，过硫酸铵为引发剂合成可低温固化的聚丙烯酸酯胶黏剂. 探讨了各单体配比，乳化剂、引发剂用量及温度条件对转化率的影响. 使用该胶黏剂植绒时，100 ℃下固化7 min，所得植绒产品柔软度佳，各项指标均达到FZ/T64011—2001《静电植绒织物》标准.

静电植绒胶黏剂；低温固化；聚丙烯酸酯

在纺织工业方面，聚丙烯酸酯是无纺布和植绒、植毛产品的优良黏合剂，可用于浆纱、印花和后整理，用它整理过的纺织品挺括美观、手感好. 目前90%以上的静电植绒黏合剂是丙烯酸酯类乳液黏合剂[1]，它对多种纤维有较好的粘接性[2-3]，但烘干时间长、固化温度高. 本实验通过选择合适的单体、聚合方法，研制出手感柔软、耐水耐磨、可低温固化且环保的植绒黏合剂.

1 实验部分

1.1 原料

丙烯酸乙酯（EA）、丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、N-羟甲基丙烯酰胺（NMA）、丙烯酸（AA）、过硫酸铵、十二烷基硫酸钠（SDS）均为化学纯，亚硫酸烷基酚聚氧乙烯醚（OP）为工业级.

1.2 合成工艺

混合单体制备：按 mEA:mBA:mMMA:mNMA:mAA= 11:22:4:1:3称取一定量的EA、BA、MMA、NMA和AA，在烧杯中混合，微热搅拌，溶解，得单体混合液，备用.

混合乳化剂的制备：将 mOP:mSDS= 1:2的OP、SDS和一定量的去离子水加入装有搅拌器、回流冷凝管、恒压漏斗和温度计的四颈烧瓶中，以2 500 r/min搅拌约10 min，得混合乳化剂，备用.

引发剂的配制：称取一定量的过硫酸铵，溶于去离子水，得4%的过硫酸铵水溶液.

聚合：在制备的混合乳化剂中加入已制备的1/3的混合单体，高速搅拌、乳化，1 h后成均匀乳液，逐渐升温至75 ℃，缓慢滴加配制的1/2的过硫酸铵水溶液，继续升温至85 ℃左右时，物料黏度增大，体系泛蓝光. 体系保持蓝相至回流基本结束时，开始滴加剩余的单体和 1/3过硫酸铵水溶液，于1.5～2 h内滴完，加入剩余的引发剂减少残余单体，升温至90 ℃，恒温1 h，自然冷却、过滤，出料.

1.3 产品性能指标

外观：泛蓝色荧光乳白色液体，无可见粗粒子；

固含量/%：40.0±1.0（按文献[3]的方法测定）；

pH值：4.0~5.0（用精密pH试纸测定）；

粘度（mPa·s）：（250±10）（参照GB/T2794—95）；

离心稳定性：3 000 r/min，30 min不分层.

1.4 植绒实验

基材：锦纶；绒毛：1.5D×0.5mm锦纶；涂胶量250~300 g/m2；固化温度及时间：100 ℃焙烘6～7 min.

1.5 植绒产品性能

干磨＞2 000次，湿磨＞1 000次，手感柔软.

2 结果与讨论

2.1 聚合工艺的选择

乳液的聚合工艺有全连续法、半连续法和批量法[4]. 其中半连续法种子聚合得到的乳液具有粒子细腻、粘度小、分子量大、分子量分布宽等优良性能，且反应温和，因此选用半连续法合成工艺.

2.2 单体配比

本实验以EA、BA为软单体，MMA为硬单体，通过调节配比降低玻璃化温度，提高胶黏剂的黏结性、内聚力、植绒产品的手感柔软度和耐磨牢度[5-6]. 加入适量功能性单体AA、NMA，提高胶黏剂的耐油性、耐溶性和黏结强度. 通过正交试验确定这几种单体的最佳配比，其因素和水平见表1，各因素水平下的单体转化率如表2所示. 转化率计算方法[8]如下：

表1 正交试验中考察的因素和水平

表2 各因素水平下的单体转化率

选用 mEA:mBA= 1:2进行试验，计算结果表明，取 A2B2C2D2时，单体转化率最高，胶黏剂的综合性能最理想. 选用软单体占33%，硬单体占4%，交联单体NMA占1%，丙烯酸占3%进行试验，单体转化率达到89.0%.

2.3 乳化剂与引发剂的用量

实验采用OP和SDS的复合乳化剂， mOP:mSDS= 1:2[7]，考察了乳化剂在混合体系中的总用量对乳液聚合的影响，如表 3所示. 实验采用水溶性过硫酸铵做引发剂，其在混合体系中的总用量对乳液聚合的影响如表4所示.

表3 乳化剂、引发剂的用量对乳液性能的影响 %

非离子型乳化剂用量大有利于增加乳液的稳定性，但会减缓聚合速度. 阴离子乳化剂弥补了这一缺陷，由二者形成的复合体系，大大提升了产品质量. 乳化剂用量不足，胶液易破乳，用量过大会降低黏结强度. 表3表明，当乳化剂在混合体系中用量达到2%时，单体转化率较高，且乳液结块少、有蓝光、稳定性好.

引发剂加入不足，聚合缓慢、反应不完全，固含量达不到预先设计的要求，胶黏剂气味大. 引发剂用量太大，易引起暴聚，凝固物较多. 由表3可知，当引发剂用量为0.2%时，单体的转化率最高、质量较好. 过硫酸铵属于热引发，需要一定的温度才起到引发作用，因此在加入引发剂时，要控制反应温度和滴加速度，滴加速度不宜过快，以便与单体混合物充分反应. 单体滴加完毕，应补加部分引发剂以减少残余单体.

2.4 反应温度与时间

本实验属于自由基反应，温度过高则自由基生成快、浓度大易引起暴聚导致凝聚物过多. 实验发现，温度低于 75 ℃基本不发生聚合. 因此，反应过程中，温度控制在（85±1）℃可使聚合反应平稳进行. 接近聚合终点时，回流单体减少，可将温度升到90 ℃左右，以使单体充分反应.

实验发现，回流时间小于1.5 h，单体的转化率小、残留量大，产品的气味较重；回流时间大于2 h，胶粒大，出现结块现象：因此控制回流反应时间1.5～2 h较适宜.

3 结论

当软单体占33%，硬单体4%，交联单体1%，丙烯酸3%，引发剂用量为0.2%，乳化剂用量达到2%， mOP:mSDS= 2:1，反应温度控制在（85±1）℃时，单体的转化率最高达到89.0%，乳液呈蓝色荧光，性能稳定. 使用该胶黏剂植绒时，100 ℃条件下7 min固化，所得植绒产品柔软度佳，各项指标均达到FZ/T64011—2001《静电植绒物》标准[9]. 此外，本工艺操作简单，合成过程绿色环保.

[1] 程博闻. 非织造布用黏合剂[M]. 北京：中国纺织出版社，2007: 319.

[2] 马建明，吴海坪. 新型无甲醛静电植绒胶的研制[J]. 粘接，2003，24(1): 18-21.

[3] 赵志超. 乳液聚合法制备可交联聚丙烯酸酯接触胶黏剂[D]. 天津：天津大学，2005.

[4] 张军营. 丙烯酸酯胶黏剂[M]. 北京：化学工业出版社，2006: 348.

[5] 李维盈，凌爱莲，桑红勋，等. 丙烯酸酯乳液影响因素的研究[J]. 北京工业大学学报，2002(6): 150-155.

[6] 张玉龙，邢德林. 丙烯酸酯胶黏剂[M]. 北京：化学工业出版社，2010: 193-195.

[7] 肖卫东，肖胜杰，胡搞平，等. 胶黏剂生产技巧与疑难分析300例[M]. 北京：化学工业出版社，2009: 448.

[8] 赵志超. 乳液聚合法制备可交联聚丙烯酸酯接触胶黏剂[D]. 天津：天津大学，2005.

[9] 中国纺织工业协会. FZ/T64011-2001静电植绒织物[S]. 北京：中国标准出版社，2001.

Synthesis of Electrostatic Flocking Adhesive

QIN Hai-fang
(Department Pharmaceutical Technology and Biological Engineering, Changzhou Institute of Engineering Technology, Changzhou 213164, China)

The polyacrylate adhesive that can be solidified in low-temperature is synthesized by using methyl methacrylate as hard monomer, ethyl acrylate and butyl acrylate as soft monomers, N-hydroxymethyl acrylamide and acrylic acid as cross-linking monomer, OP and sodium lauryl sulfate as emulsifiers , ammonium persulfate as initiator. The effects of the amount and ratio of monomers, the amount of initiator, the amount and ratio of emulsifiers and the reaction temperature on the monomer conversion are discussed. While Flocking , it can be solidified only in 7 min in the stoving temperature of 100 ℃. The flocking products have better softness hand and every index meet the requirements of the standard: FZ/T64011-2001 “Static flocking fabrics”.

static flocking adhesive; low-temperature solidification; polyacrylate

1006-7302（2012）04-0023-04

TQ433.4+36

A

2012-09-06

秦海芳（1978—），女，江苏常州人，讲师，硕士，主要从事有机合成研究.

熊玉涛]