親疏性單體對(duì)噴水織機(jī)漿料性能的影響

譚 偉，崔建偉，郭麗娟，周紅霞

(南通大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通226019)

親疏性單體對(duì)噴水織機(jī)漿料性能的影響

譚 偉，崔建偉*，郭麗娟，周紅霞

(南通大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通226019)

以丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸、丙烯酰胺為主要原料，過硫酸銨為引發(fā)劑，采用十二烷基硫酸鈉和OP-10組成復(fù)合乳化劑，通過乳液聚合法合成噴水織造用漿料；測(cè)試分析了主要單體對(duì)漿液黏度、漿料黏附性和吸水性能的影響，并用紅外光譜分析了漿料的分子結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明所合成的噴水織造用漿料的黏附性較好，吸水率、黏度較低，耐水性能較好。

噴水織機(jī)；漿紗漿料；乳液聚合；漿料性能

隨著新型高速織機(jī)的不斷發(fā)展和織造速度的不斷提高，對(duì)經(jīng)紗上漿質(zhì)量和漿料的要求越來越高。特別是噴水織造用漿料在具備良好黏附性、集束性等的同時(shí)，還必須具備良好的耐水性能[1-2]。由于現(xiàn)有的丙烯酸類漿料存在易變形、吸濕再黏等不足[3]，為提高其漿紗質(zhì)量，本項(xiàng)目選用疏水性單體丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和親水性單體甲基丙烯酸、丙烯酰胺為主要原料并進(jìn)行比例優(yōu)化，采取乳液聚合法合成噴水織造用新漿料，并對(duì)其各項(xiàng)性能指標(biāo)和耐水性能進(jìn)行了測(cè)試分析。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料和儀器

試驗(yàn)材料：丙烯酸甲酯(南通天海化工助劑有限公司)；丙烯酸丁酯(南通天?；ぶ鷦┯邢薰?；甲基丙烯酸(南通麗凱化工有限公司)；丙烯酰胺(南通麗凱化工有限公司)；十二烷基硫酸鈉(K12)；OP-10；過硫酸銨(濟(jì)南豐樂化工有限公司)等。

試驗(yàn)儀器：DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(江蘇省金壇市友聯(lián)儀器研究所)；JA103P電子天平(常州邁科諾儀器有限公司)；NDJ-5S型旋轉(zhuǎn)式黏度儀(上海右一儀器有限公司)；傅立葉變換紅外光譜儀(寧波德迅檢測(cè)設(shè)備有限公司)等。

1.2 合成方法

1.2.1 單體配比

為使?jié){料具有良好的水溶性，水溶性單體的比例要占單體總量的40%以上，設(shè)計(jì)兩組實(shí)驗(yàn)方案如下：

(1)實(shí)驗(yàn)方案1 疏水性單體(丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯)與親水性單體(甲基丙烯酸、丙烯酰胺)的質(zhì)量比為60∶40，其中保持甲基丙烯酸與丙烯酰胺比值不變，改變丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯的配比，具體方案見表1。

(2)實(shí)驗(yàn)方案2 疏水性單體與親水性單體的質(zhì)量比為50∶50，其中保持甲基丙烯酸與丙烯酰胺比值不變，其余與方案1相同，改變丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯的配比，具體方案見表2。

1.2.2 丙烯酸漿料的合成

(1)將丙烯酰胺、過硫酸銨分別溶解在盛有去離子的燒杯中；(2)在反應(yīng)瓶中加入適量水升溫至50 ℃，加入混合乳化劑先攪拌1-2min，隨后向反應(yīng)瓶中滴加丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯，在30min內(nèi)滴完，然后繼續(xù)乳化15min；(3)乳化完成后加熱反應(yīng)瓶到78 ℃，開始滴加引發(fā)劑、甲基丙烯酸及丙烯酰胺，在90min內(nèi)滴完；(4)單體滴加結(jié)束后繼續(xù)在78 ℃反應(yīng)30min，之后開始升溫;當(dāng)溫度上升至88-90 ℃時(shí)保溫反應(yīng)1h，然后降溫至50 ℃時(shí)加氨水中和pH值至7左右，而后過濾出料。

1.3 測(cè)試方法

(1)黏度 用NDJ-5S型旋轉(zhuǎn)式黏度儀測(cè)定黏度，測(cè)試條件：漿液濃度3%，漿液溫度30 ℃。

(2)黏著力 采用粗紗法[4]，原料為滌綸粗紗，漿液濃度1%，溫度30 ℃；滌綸粗紗完全浸沒1min后，將鐵絲架取出并翻轉(zhuǎn)再次浸沒1min取出，自然晾干；試樣在自然狀態(tài)下平衡24h，測(cè)試條件為夾距100mm，夾頭拉伸速度50mm/min,每組實(shí)驗(yàn)方案測(cè)試8個(gè)子樣，然后取平均值。

(3)漿紗吸水性 取上述(2)制成的試樣，對(duì)經(jīng)平衡后的粗紗試樣逐一稱重，記下每根粗紗的重量，然后將粗紗放入盛滿25 ℃水的托盤中，浸沒30s后取出，懸掛晾干后稱重并記下重量，按下式計(jì)算上漿紗吸水率：

(1)

式中，W0為漿紗干重(g)；W1為漿紗吸水后重量(g)。

(4)紅外光譜 聚合乳液經(jīng)多步提純后烘干制成漿膜，于傅立葉變換紅外光譜儀上進(jìn)行測(cè)試[5]。

表1 實(shí)驗(yàn)方案1

表2 實(shí)驗(yàn)方案2

2 結(jié)果和分析

2.1 合成漿料的紅外光譜

使用傅里葉變換紅外光譜儀對(duì)漿膜進(jìn)行測(cè)試，得到的FT-IR圖譜如圖1所示。

圖1 漿料的FT-IR圖譜

從圖1可看出，位于1 735cm-1和1 165.8cm-1附近處的伸縮振動(dòng)屬于-COOCH-基團(tuán)上的C=O和C-O的伸縮振動(dòng)；在1 635cm-1和3 350cm-1附近處的伸縮振動(dòng)屬于酰胺基中C=O和N-H的伸縮振動(dòng)；2 956cm-1處和其余的低波數(shù)處的峰值是由碳鏈骨架中-CH2-的C-H伸縮振動(dòng)引起的。在1 640～1 700cm-1處無吸收峰，說明無C=C雙鍵；在1 800～1 860cm-1處也無吸收峰，說明無末端乙烯基，表明雙鍵發(fā)生了共聚。

2.2 漿液黏度

兩組實(shí)驗(yàn)方案所得漿料的黏度測(cè)試結(jié)果分別如圖2、圖3所示。

圖2 方案1的丙烯酸甲酯含量與黏度關(guān)系

圖3 方案2的丙烯酸甲酯含量與黏度關(guān)系

由圖2-3可知，隨著丙烯酸甲酯含量的逐漸增加，合成漿料的黏度增大。這是因?yàn)榧柞セ臉O性大于丁酯基的極性，在溶液中能將更多的水定向固著在分子周圍，造成分子體積龐大，溶液中自由流動(dòng)的水分子減少；并且分子間極性相互作用也較強(qiáng)，因而使黏度增加。不過兩方案所得漿料都屬于低黏度漿料，符合上漿要求；而方案2較方案1的丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯含量減少，使得合成漿料的分子量變小，故黏度總體要比方案1小些。

2.3 黏著性

兩組實(shí)驗(yàn)方案所得漿料的黏附性能測(cè)試值分別見表3、表4。

表3 實(shí)驗(yàn)方案1所得漿料的黏附性

表4 實(shí)驗(yàn)方案2所得漿料的黏附性

由表3-4可知，雖然丙烯酸丁酯的用量呈遞減趨勢(shì)，但粗紗的斷裂強(qiáng)力無明顯趨勢(shì)性變化。當(dāng)丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯比例為1∶1時(shí)，粗紗斷裂強(qiáng)度為最大，這是由于丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯兩者的協(xié)同效果達(dá)到最佳；其斷裂伸長隨丙烯酸丁酯的含量減少逐漸降低，主要是因?yàn)楸┧岫□ポ^為柔軟，分子間糾纏較多。方案2的平均斷裂強(qiáng)度較方案1略小，主要是因?yàn)闇炀]纖維與含酯基較高的分子材料有較好的黏合性，這也導(dǎo)致了方案1斷裂伸長略大。

2.4 吸水性能

兩組實(shí)驗(yàn)方案對(duì)應(yīng)的上漿紗吸水性能測(cè)試值分別見圖4、圖5。

圖4 方案1丙烯酸丁酯含量與吸水性關(guān)系

圖5 方案2丙烯酸丁酯含量與吸水性關(guān)系

由圖4-5可知，兩組實(shí)驗(yàn)方案的吸水率都在1%-3%之間，表明其防水性良好；但方案1的吸水性普遍小于方案2。其原因應(yīng)是方案1的親水性單體少，其水溶性比方案2差，故其吸水率總體小于方案2。兩組實(shí)驗(yàn)方案都是隨丁酯的用量逐漸增加，和甲酯的用量逐漸減少，吸水率呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，其原因應(yīng)是甲酯基的極性強(qiáng)于丁酯基極性，更容易吸附水分子。

3 結(jié)論

(1)疏水性單體丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯與親水性單體甲基丙烯酸、丙烯酰胺的質(zhì)量比為6∶4時(shí)，所合成的漿料的總體性能較好。

(2)在親疏單體比例一定時(shí)，丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的用量對(duì)合成漿料的性能影響較大，隨著丙烯酸丁酯含量的增加，其黏度、吸水率有所降低，粗紗斷裂伸長增加；丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯含量相同時(shí)，斷裂強(qiáng)力為最佳。

[1] 陳 斌.丙烯酸酯無皂乳液的合成及成膜特征[D].南京： 南京理工大學(xué)，2007.

[2] 韓世洪，吳秋蘭，張 飛. 新型聚丙烯酸漿料黏度和黏附性影響因素[J].紡織導(dǎo)報(bào)，2008,29(6)：60-63.

[3] 李斐斐，崔桂新，沈艷琴，等. 噴水織機(jī)漿料制備工藝研究[J]. 西安工程大學(xué)學(xué)報(bào), 2014,128(28) : 397-401.

[4] 陳繼成，郭建生．漿料粘附性的測(cè)試方法[J]．紡織科技進(jìn)展，2009,(4)：1-3.

[5] 姚一軍，沈艷琴，周 丹，等. 漿膜回潮率與漿膜性能的關(guān)系[J].紡織高校基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)報(bào)，2015,29(6)：60-63.

Effect of Hydrophilic and Hydrophobic Monomer on Slurry Performance for Water Jet Weaving

TAN Wei, CUI Jian-wei*, GUO Li-juan, ZHOU Hong-xia

(School of Textile and Clothing, Nantong University, Nantong 226019, China)

With methyl acrylate, butyl acrylate, methacrylic acid and acrylamide as main material, ammonium persulfate as initiator, twelve alkyl sodium sulfate and OP-10 as composite emulsifier, water jet slurry was synthesized by emulsion polymerization. The effects of main monomers on slurry viscosity, slurry adhesion and water absorption were tested and analyzed. The molecular structure of the slurry was analyzed by infrared spectrum. The results showed that the water jet weaving slurry had good adhesion, low water absorption, low viscosity and good water resistance.

water jet loom; sizing agent; emulsion polymerization; slurry properties

2017-04-27；

2017-05-25

南通大學(xué)研究生自主創(chuàng)新項(xiàng)目(FZ201604)

譚 偉(1991-)，男，在讀碩士研究生，主要研究方向：噴水織造用漿料合成，E-mail：814809985@qq.com。

*通信作者：崔建偉，E-mail：cui.jw@ntu.edu.cn。

TS

A

1673-0356(2017)06-0005-04