高效環(huán)保涂料印花增稠劑的合成及性能改善

楊　欣，宋金星，樂　翔，顧麗娜，施洪坤，張小偉

（浙江傳化股份有限公司，浙江杭州311215）

高效環(huán)保涂料印花增稠劑的合成及性能改善

楊欣，宋金星，樂翔，顧麗娜，施洪坤，張小偉

（浙江傳化股份有限公司，浙江杭州311215）

介紹了成品增稠劑TF-312的分子設(shè)計(jì)思路、合成方法和應(yīng)用性能的顯著提升效果。該增稠劑的增稠性能與國外先進(jìn)產(chǎn)品Ciba-PTF相比，更加平穩(wěn)，耐鹽性能也大幅提高，綜合性能更加突出。

增稠劑；涂料印花；高效；黏度

涂料印花是一種利用粘合劑將沒有親和性和反應(yīng)性的涂料黏附在織物上的印花工藝。涂料印花同傳統(tǒng)的染料印花工藝相比，具有不受織物纖維的限制、不受織造方法的影響和無需水洗等優(yōu)點(diǎn)，從而縮短了工藝流程，節(jié)約了大量水、電、氣，減少了印染廢水對環(huán)境的污染，因此該工藝在印染行業(yè)有廣泛的應(yīng)用，國家工信部也將涂料印花列入紡織行業(yè)清潔生產(chǎn)的工藝之一。

近年來，我國涂料印花布的比例也呈上升趨勢，約占總量的20%～25%水平。但國內(nèi)目前仍有大量廠家使用染料印花［1］，主要原因一是染料印花企業(yè)還沒有轉(zhuǎn)型升級，二是國內(nèi)的涂料印花助劑［2-3］（增稠劑、粘合劑、交聯(lián)劑等）檔次較低，缺少涂料印花所需要的高檔涂料印花增稠劑等助劑，目前市場上的助劑存在印花牢度差［4］、大面積印花手感較硬和印花膜熱黏冷脆等缺陷。國外市場［5］的Goodrich的Carbopol-4089、Ciba的PTF和BASF的Lutexal-HEF等高檔印花助劑能夠使涂料印花達(dá)到與染料印花相當(dāng)?shù)男Ч褪指校珒r(jià)格昂貴，國內(nèi)較少使用。

為了適應(yīng)國際發(fā)展趨勢、響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，給染料印花企業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供降本增效的涂料印花清潔生產(chǎn)技術(shù)，我們研發(fā)制備了高效環(huán)保涂料印花增稠劑TF-312新產(chǎn)品。

本研究針對現(xiàn)有涂料印花增稠劑所存在的性能缺陷，通過調(diào)整完善穩(wěn)定劑、乳化劑、交聯(lián)劑和引發(fā)劑等種類和用量，顯著提升了穩(wěn)定性和黏度等，制備出高效且環(huán)保的涂料印花增稠劑TF-312新產(chǎn)品。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1原料及儀器

原料：衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮、二甲苯、去離子水、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨陽離子單體和特種可聚合的締合單體。

儀器：四口燒瓶，恒溫加熱套。

1.2涂料印花增稠劑的制備

1.2.1高分子穩(wěn)定劑的合成

以衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸十八酯為共聚單體，采用溶液聚合法合成了含有親水基團(tuán)和親油基團(tuán)的雙親性高分子穩(wěn)定劑（見圖1）。

圖1　中間體穩(wěn)定劑結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.2增稠劑TF-312的制備

以中和后的丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨陽離子單體和特種可聚合的締合單體為主要原料［6］，添加了乳化劑、溶劑（二甲苯）和穩(wěn)定劑，采用熱引發(fā)反相聚合［7］，聚合結(jié)束后蒸餾出二甲苯和水，再加入乳化劑得到成品增稠劑TF-312。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。

圖2　增稠劑TF-312分子結(jié)構(gòu)示意圖

2　產(chǎn)品性能

通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們預(yù)期合成的穩(wěn)定劑和增稠劑能夠具備以下性能［8］：（1）酸性單體和長碳鏈烷基酯共聚合成的高分子穩(wěn)定劑，在聚合劇烈放熱時(shí)可以起到保護(hù)膠體的作用。（2）含有的可電離基團(tuán)可以形成靜電斥力，取得分子鏈延展而增稠的效果。（3）含有一定的親水基團(tuán)能使抱水性好。（4）含有一定的交聯(lián)基團(tuán)，可在提高聚合物的網(wǎng)絡(luò)密度的同時(shí)，增強(qiáng)分子增稠性能［9］。（5）含有一定的締合單體［10］，可提高產(chǎn)品的抗鹽性。（6）含有如甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨等可聚合陽離子單體，可使聚合物大分子鏈中兩性部分含量增加，在鹽溶液中呈現(xiàn)出明顯的反聚電解質(zhì)溶液特性，可補(bǔ)償由于外加電解質(zhì)而降低的黏度。

本研究產(chǎn)品的性能主要包括理化性能和應(yīng)用性能，各階段產(chǎn)品性能見表1和表2，主要性能除非特別說明，均依據(jù)行標(biāo)HG/T4442—2012測定。

2.1理化性能

產(chǎn)品的理化性能列于表1。

表1　各階段樣品的理化性能

2.2應(yīng)用性能

產(chǎn)品的應(yīng)用性能列于表2。

表2　TF-312與國外先進(jìn)產(chǎn)品PTF等及添加TF-320粘合劑的應(yīng)用性能對比

從表2可以看出，傳化TF-312已與Ciba的PTF各項(xiàng)性能相當(dāng)，在耐鹽性、抱水性和得色鮮艷度上具有較為明顯的優(yōu)勢。

3　結(jié)論

本研究以衣康酸、丙烯酸和甲基丙烯酸十八酯為共聚單體，采用溶液聚合法合成了高分子穩(wěn)定劑；以中和后的丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮和特種可聚合的締合單體丙烯酸十八酯為主要原料，添加了乳化劑、溶劑和穩(wěn)定劑，采用熱引發(fā)反向聚合法合成了成品增稠劑TF-312。增稠劑TF-312在耐鹽性、抱水性和得色鮮艷度等性能指標(biāo)上已經(jīng)超越國外先進(jìn)產(chǎn)品PTF。

［1］楊峻，許奮祥.活性染料印花用合成增稠劑的研制［J］.聚合物乳液通訊,1997,16（1）：10-15.

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［3］董艷春,沈一丁.涂料印花增稠劑的研究概況及發(fā)展趨勢［J］.印染助劑,2006,23（10）：11-14.

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［6］何平，謝洪泉，侯篤冠，等.有關(guān)反相乳液聚合法制備聚丙烯酸增稠劑的幾個(gè)問題［J］.高分子材料科學(xué)與工程,2002,18（3）：172-175.

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南開大學(xué)研制成功一種高效光催化劑

南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院趙斌教授、電子信息與光學(xué)工程學(xué)院王衛(wèi)超教授聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)日前研制成功一種同時(shí)具有光解水產(chǎn)氫和光降解有機(jī)物雙功能的新型高效光催化劑。這一成果不久前在線發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)刊物《德國應(yīng)用化學(xué)》上。

據(jù)了解，該催化劑具有極高的熱穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和催化效能，且可重復(fù)利用，這對解決能源短缺、環(huán)境污染等地球問題具有重要應(yīng)用價(jià)值。

光解水產(chǎn)氫和光降解有機(jī)物是解決能源短缺和環(huán)境污染的有效途徑之一，而光催化劑在其中扮演著十分重要的角色。傳統(tǒng)的光催化劑主要是貴金屬和異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料，由于貴金屬的自然儲(chǔ)量有限、價(jià)格高昂，異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制備成本高，阻礙了其在解決環(huán)境和能源問題上的應(yīng)用。

趙斌、王衛(wèi)超等教授研制的這種催化劑——半導(dǎo)體金屬有機(jī)框架簡稱MOF-1。研究人員發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了MOF-1的可重復(fù)利用性，這對降低污染物治理成本至關(guān)重要。

10.13752/j.issn.1007-2217.2016.01.006

2015-10-16