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  • 涂料印花粘合剂及其成膜机理
  • 发布时间: 2017-1-16 点击次数:1020 
  • 早期涂料印花的粘合剂是一些天然高分子的植物胶或动物胶,这些物质虽然有一定的粘着力,但一般都不耐水洗,产品手感硬。理想的粘合剂要求形成的膜无色透明,加热后不会发黄。膜的性质坚固且弹性好、粘着力强、耐水洗及干洗、耐日晒及老化;织物处理后成膜柔软、手感好,且不发粘。但实际上,日常所使用的粘合剂不可能全部满足上述要求。应用时一般会根据实际情况,有时可选择几种粘合剂混合使用,并且可再选用适当的助剂或添加剂来改善或调节,以获得较好效果。

      1粘合剂的类型

      涂料粘合剂发展到今天,已经发展到了第四代产品。第一代是不能交联的高分子成膜共聚物,适于低温焙烘(100ºC);第二代粘合剂中含有羟基、羧基、氨基、氰基等反应型基团,在加热过程中能与纤维上的羟基等形成共价键,或与外加的交联剂起反应,从而提高各项应用性能;第三代自交联粘合剂在单体中加入了自交联单体,提高了印花织物的牢度;第四代粘合剂属于低温焙烘型,可节省90%左右能源,并能适用于不耐高温织物的涂料印花,但在成本和手感方面还存在一定问题。

      1.1按照反应性能分

      常用的粘合剂按照反应性能可以将其分为两类。

      1.1.1非反应型粘合剂

      这类粘合剂在印花后处理过程中,无论是自身或与交联剂、纤维等都不发生反应。非反应型粘合剂又可分为以下几类。

      1.1.1.1聚丙烯酸酯共聚物

      常用的粘合剂是丙烯酸丁酯和丙烯氰的共聚物,如果单独以丙烯酸丁酯为单体来合成聚丙烯丁酯作为粘合剂,成膜较柔软,粘着力良好,耐老化性能也好,但机械强度不高,且易溶胀;分子链中引入丙烯氰组分后,粘合剂膜手感虽然较硬,但膜的抗张强度、耐磨性及干洗牢度等都可提高,它们共聚后的共聚物同时具备两个组分的优点。例如,聚丙烯酸丁酯的玻璃化温度Tg约为一56℃,聚丙烯氰的玻璃化温度Tg约为104℃,这样高的玻璃化温度,会导致所成膜很硬,不适合做涂料印花粘合剂。而含1l%的丙烯氰的丙烯酸丁酯的共聚物,其玻璃化温度约为一25℃,用它作为粘合剂,仍然有较柔软的手感,而且其它性能也较好。目前使用的这类粘合剂有多种组分比例,性能不完全一样,可根据需要选用。1.1.1.2丁二烯共聚物

      这类粘合剂主要为丁二烯和苯乙烯的共聚物、丁二烯与丙烯氰的共聚物等。随着共聚物组分的变化,共聚物的性质也随着变化。在丁二烯分子链中引入苯乙烯组分后,共聚物的机械强度和弹性都会提高,而柔软性则降低。这可以从它们的玻璃化温度变化看出,例如聚丁二烯的约为一85℃,聚苯乙烯的Tg约为80~100℃,而丁二烯和苯乙烯的比例为75:25的共聚物的Tg约为一60℃,介于它们两者均聚物之间。由于苯胶乳膜的粘着力不够好,有些产品还加入第三单体如丙烯酸酯、丙烯酰胺进行改善,或者在印花时拼混某些粘合力强的结膜物质来改善。

      1.1.1.3醋酸乙烯酯共聚物

      聚醋酸乙烯酯虽然本身是一种粘合剂,但不耐洗、性能较硬,因此不能单独作为涂料印花粘合剂,如果将它和其它单体进行共聚,或者将其进行改性,则可以作为印花粘合剂使用。

      1.1.2反应型粘合剂

      反应型粘合剂是通过在粘合剂分子链中引入适当的反应型基团,使粘合剂能够交联或直接与纤维发生共价结合,形成网状结构,因而耐溶剂性、耐热性和弹性均

      大为提高,摩擦牢度也可改善。含反应性基团单体的粘合剂主要有以下几类。

      1.1.2.1胺基单体的粘合剂

      分子中具有氨基的粘合剂,可和适当的交联剂反应形成网状结构。

      1.1.2.2含羟基单体的粘合剂

      分子链中的胺基可和适当的交联剂反应形成网状结构。

      1.1.2.3可自身交联并和纤维反应的粘合剂

      这类粘合剂含有丙烯酸甲酯等可自身交联的单体。反应型粘合剂的性能随所用单体的性质和共聚比而变化,例如,丙烯酸乙酯和丙烯氰共聚物的玻璃化温度约为一15~5℃,当丙烯酸乙酯被丙烯酸丁酯代替后,玻璃化温度则约为一25~5℃《二,比前者低很多,相应的抗张强度、耐热性也相应提高。

      1.2按照在水中的分散状态分

      涂料印花粘合剂按照在水中的分散状态的不同,大致也有三种类型,即水分散型、油,水型和水/油型。1.2.1水分散型粘合剂

      如阿拉明粘合剂,成膜速度快、不需要高温焙烘。

      1.2.2油,水型粘合剂

      如网印粘合剂、东风牌粘合剂等,其特点是制备简单,易于拼色、清洗方便。

      1.2.3水/油型粘合剂

      这类粘合剂具备印花轮廓清晰、渗透性好、手感好等优点,但花纹耐摩性较差,易燃烧,清洗要用有机溶剂,所以日常生产中应用很少。

      2涂料印花粘合剂的成膜机理

      2.1成膜过程

      涂料印花粘合剂在成膜过程中,除交联剂的交联作用及自交联型粘合剂的自交联是化学过程外,基本上是物理过程。粘合剂的物理状态不同,成膜机理也不一样。

      2.1.1水分散型粘合剂的成膜过程

      阿拉克明粘合剂是溶于醋酸和水的,属于水分散型,聚合物分子相互纠缠在一起,粘合剂以分子的状态分散在溶剂中,随着溶剂的蒸发,粘合剂分子进一步相互纠缠,从而形成皮膜。成膜不需要太高温度,只要能将溶剂蒸发掉就能够形成理想的膜,外加交联剂也是在这个过程中起交联作用。

      2.1.2乳液型粘合剂成膜过程

      乳液型粘合剂成膜机理要相对复杂些。因为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质中。

      它的成膜需要经历以下三个阶段。

      2.1.2.1水分的蒸发

      粘合剂随着水分的蒸发,乳液粒子相互接近形成相接触。

      2.1.2.2乳液粒子变形

      互相接近的乳液粒子之间产生毛细管现象,出现毛细管压强,促使毛细管变细;毛细管越细,压强越大,当毛细管压强大于乳液粒子的抗变型力的时候,乳液粒子就发生变形。

      2.1.2.3分子扩散成膜受毛细管压强的作用变形的乳液粒子之间产生高聚物分子的相互扩散,导致分子相互纠缠,相邻的粒子最终成为一体,最终形成密而牢的薄膜。

      2.2成膜的最低温度

      粘合剂的成膜需要一个最低温度即最低成膜温度MFT,它受粘合剂分子的组成、乳液粒子的结构所影响。温度低于MFT时,乳液粒子失去弹性,有足够的硬度与毛细管压强抗衡,无法完全成膜,完全干燥后成粉末状态。常规认为,高聚合物的MFT与玻璃化温度Tg相近,因此,通常用计算共聚物玻璃化温度的公式来评估最低成膜温度。

      2.3成膜的最短时间

      除了最低成膜温度外,乳液型粘合剂还有一个最短成膜时间,这个时间是水分蒸发和颗粒变形所要求的最短时间,它的长短主要取决于乳液粒子的大小、外界温度以及乳液粒子的抱水能力。如果乳液型粘合剂成膜速度过快,印花时容易导致塞网,这种情况下只要在粘合剂合成时加入少量丙烯酸,使用时加氨水将乳液pH值调至偏碱性,就能起到抱水作用,延缓成膜速度。

      3结语

      选用不同的单体来合成粘合剂可以得到不同功能的产品,这些产品无论是在解决涂料手感问题及水洗、摩擦等牢度问题上,都有比较显著的成效,在实际应用过程中,要根据需要来选择合适的粘合剂以保证生产出比较优质的产品。
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