一种含丙烯酸酯的弹性乳液及其制备方法和复配印花胶浆
技术领域
本发明涉及一种含丙烯酸酯弹性乳液及其制备方法和利用上述含丙烯酸酯的弹性乳液制备而成的复配印花胶浆,属于印染技术领域。
背景技术
丝网印花是一种代替染料在纺织品上印花的生产工艺。由于不产生染料印花时漂洗产生的废水,是国内外方兴未艾、国家鼓励发展的清洁生产工艺。印花胶浆是丝网印花的主要原料。由于针织品柔软弹性好,因而印花胶浆中的主体粘合剂必须是柔软的弹性体,手感舒适,干爽不粘不硬。印花胶浆需要使用钛白粉和其它有机颜料作为着色剂。近年来国际上欧盟对纺织品提出了越来越严格的环保指标,给印花胶浆的原料选择和质量控制提出了更高的要求。
丙烯酸酯乳液至今仍然是国内外丝网印花胶浆选用的主要品种,但由于丙烯酸酯树脂自身结构性能的缺点,成为弹性柔软性的丙烯酸酯印花机印胶浆的技术难点。具体表现在,弹性柔软性越好,就需要加入更多的软单体,印制花位就越粘;软单体越多,粘合剂的成膜温度就越高,成膜越快,在印制过程中容易在丝网上成膜塞网,成膜后不易冲洗干净,影响产品质量和产量;软单体多,乳化剂多,其它助剂选择不当,还使产品的水洗牢度和色摩擦牢度明显下降,这些技术难题一直制约着胶浆印花技术从手工印花向机械印花的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含丙烯酸酯的弹性乳液,该乳液可以方便地用湿布从丝网上擦去,也能用水全部冲洗干净,从而改善了胶浆的防塞网性能和丝网的清洗性能。
本发明的第二个目的在于提供上述含丙烯酸酯的弹性乳液的制备方法,该制备方法环保、成本低。
本发明的目的还在于提供一种利用上述含丙烯酸酯的弹性乳液制成的复配印花胶浆,该胶浆不塞网、易冲网、花位网点清晰、弹性好、柔软干爽、色摩擦牢度和水洗牢度优良,符合欧美各项环保指标,适应各种手工台板印花、圆网、平网机印印花。
本发明的第一个目的是通过如下技术方案来实现的:一种含丙烯酸酯的弹性乳液,其包含以下重量份组分的原料制成:
乳化剂1.5-2.5
丙烯酸酯30-45
亲水基单体1-5
交联单体0.5-3
乙烯基单体0.01-15
内交联促进剂0.1-1
引发剂0.2-0.4
水35-50。
本发明所述的乳化剂为烷基醇聚氧乙烯基硫酸铵、烷基二苯醚二磺酸钠和异脂肪醇聚氧乙烯基醚的混合物;所述的丙烯酸酯为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯中的一种或几种;所述的亲水基单体为羧基化合物、羟基化合物和磺酸基化合物中的一种或几种;所述的交联单体为双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酸甲基丙烯酸乙酯、烷基二醇双丙烯酸酯和烷氧基二醇双丙烯酸酯中的一种或几种;所述的乙烯基单体为丙烯腈、苯乙烯、醋酸乙烯酯和丙烯酰胺中的一种或几种;所述的内交联促进剂为乙撑脲基氨基甲酸丙烯醇酯、乙撑脲基丙烯酸乙二醇酯、乙撑脲基丙烯酰胺和乙撑脲基丁二酸胺丙烯醇酯中的一种或几种,所述的引发剂为过硫酸铵。
本发明所述的羧基化合物为丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸中的一种或几种,所述的羟基化合物为丙烯酸羟乙酯,所述的磺酸基化合物为乙烯基磺酸、水溶性乙烯基磺酸盐、丙烯酰胺基丙烷磺酸、水溶性丙烯酰胺基丙烷磺酸盐、烯丙氧基羟丙基磺酸、水溶性烯丙氧基羟丙基磺酸盐、甲基丙烯酸羟丙基磺酸和水溶性甲基丙烯酸羟丙基磺酸盐中的一种或几种。
本发明的第二个目的是通过如下技术方案来实现的:上述含丙烯酸酯的弹性乳液的制备方法,含以下步骤:
(1)按上述重量份配比取乳化剂、丙烯酸酯、亲水基单体、交联单体、乙烯基单体和配方量的部分水,置于乳化容器中,搅拌,乳化30-40min,制得含亲水基多的外层单体预乳化液a;
(2)按上述重量份配比取乳化剂、丙烯酸酯、亲水基单体、交联单体、乙烯基单体、内交联促进剂和配方量的部分水,置于乳化容器中,搅拌,乳化30-40min,制得软层单体预乳化液b;
(3)按上述重量份配比取乳化剂、丙烯酸酯、亲水基单体、交联单体、乙烯基单体、内交联促进剂和配方量的部分水,置于乳化容器中,搅拌,乳化30-40min,制得硬层单体预乳化液c;
(4)取1/2重量的外层单体预乳化液a,并加入配方量预留水和pH值调节剂,置于反应容器内,搅拌,加热至温度为60-70℃,开始快速滴加1/6重量的引发剂,搅拌升温至80-82℃,至蓝光出现后控温在80-82℃继续聚合10-15min,在80-82℃下分别滴加剩余1/2重量的外层单体乳化液a和1/6重量的引发剂保温反应1.0-1.5h;
(5)继续添加软层单体预乳化液b和1/3重量的引发剂保温反应1.0-1.5h,最后滴加硬层单体预乳化液c和1/3重量的引发剂保温反应2.0-3.0h,降温,调节pH值,粘度和固含量,即得含丙烯酸弹性乳液。
在上述步骤中:
步骤(1)-步骤(3)中制备的外层单体预乳化液a、软层单体预乳化液b和硬层单体预乳化液c的重量份比为0.5-1.0∶1∶1.0-1.5。
步骤(4)中外层单体聚合时引发剂的重量百分含量为10-15%;步骤(5)中软层单体和硬层单体聚合时引发剂的重量百分含量为1.0-2.0%。
步骤(5)中调节pH值为6.0-6.5,粘度为500-1000mPa·s,固含量为50-55%。
本发明的第三个目的是通过如下技术方案来实现的:一种利用上述含丙烯酸酯的弹性乳液制成的复配印花胶浆,含以下重量份的组分:
含丙烯酸酯弹性乳液60-80 防塞网剂5-10 防粘剂3-5 助剂1-8。
作为本发明的一种改进:上述含丙烯酸酯的弹性乳液制成的复配印花胶浆,其还含有着色剂,所述的着色剂的用量是1-30重量份。
所述的防塞网剂为低碳二元醇、三元醇、环氧乙烷、环氧丙烷的低分子聚醚和C20-C30的直链烷烃中的一种或几种;所述的防粘剂为石蜡、聚乙烯蜡,地蜡、鲸蜡、硬脂酸异辛酯、硬脂酸异十三醇酯、硬脂酸异十六醇酯、异硬脂酸异十三醇酯、异硬脂酸异十六醇酯和矿物油中的一种或几种,所述的助剂含有分散剂、消光剂和增稠剂,所述的着色剂为钛白粉,立德粉、硫酸钡和氧化锌中的一种或几种。
上述含丙烯酸酯的弹性乳液制成的复配印花胶浆的制备方法是:在制作丝网机印胶浆时,在含丙烯酸酯弹性乳液中,依次加入防塞网剂,防粘剂、着色剂和其它环保助剂复配,通过研磨、过滤,制成高弹性、不塞网、易冲网、柔软干爽、牢度好不黏手,适应圆网、平网机印的环保专用胶浆。
本申请的原理为:在一次性完成的丙烯酸酯乳液聚合中,分别采用不同比例的丙烯酸酯软单体如丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯,硬单体如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯,亲水性单体和乙烯基单体如苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺,加入适量交联单体和内交联促进剂,然后加入乳化剂和水,分别乳化制成外层单体预乳化液、软层单体预乳化液和硬层单体预乳化液。采用这三种不同软、硬和亲水的单体比例组合的预乳化液,分三步连续进行乳液聚合。先对含亲水基单体多的预乳化液进行种子聚合,然后再分别依次滴加软层和硬层不同软硬单体比例的预乳化液进行聚合。这种聚合方法所制得的聚合物乳液,分布在乳胶粒子表面的聚合物分子链上带有较多的羧基、羟基和磺酸基等亲水性基团,聚合物乳液稳定性和成膜后的耐水性显著提高,成膜时间延长,在胶膜尚未彻底干透时,由于带有羧基、磺酸基的链节有较强的亲水性和抱水性,容易再乳化,在丝网上不易成膜。加之在复配时又加入了保水、润滑的防塞网剂,很容易从网上擦洗干净,适宜机印不塞网、易冲洗丝网的技术要求。
在丙烯酸酯乳液聚合中,加入可以自交联的交联单体和催化交联单体在乳化的单体液滴内进行聚合并交联的特殊有机化合物后,所得到的丙烯酸酯乳液的胶乳粒子就是预交联的粒子,成膜后不需要加热处理就具有高弹性,可以达到印花材料的自然干燥的工艺和性能要求。
在这种高弹性、柔软的丙烯酸酯乳液中,加入防粘剂乳液、防塞网剂及助剂等、从而使印制品弹性好,柔软,干爽不粘,可根据需要加入颜料和透明助剂分别配制出各种印花白色胶浆和透明胶浆。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
(1)采用首先制备出三种不同单体比例组合的预乳化液,分三步进行乳液聚合的方法专门制作丙烯酸酯乳液,对含亲水基多的单体预乳化液先进行种子聚合,然后再分别依次滴加其它不同软硬单体比例的预乳化液,使带有羧基、羟基或磺酸基的亲水单体分布在乳液胶粒的表面层,乳液稳定性和成膜后的耐水性显著提高。由于带有羧基、磺酸基的链节有较强的亲水性和抱水性,容易再乳化,成膜时间延长;
(2)选用可以自交联的交联单体和促进交联单体在乳化的单体液滴内进行聚合并交联的特殊有机化合物,制作成为预交联丙烯酸酯乳液,复配的胶浆印制干燥后即具有高弹性,柔软的特点;
(3)加入防粘剂乳液、防塞网剂等复配的胶浆印制品,干爽不粘,牢度好,在胶膜尚未彻底干透时,在丝网上不易成膜,很容易从网上擦洗干净,适宜机印不塞网、易冲洗丝网的技术要求。
具体实施方式
以下实施例仅用于阐述本发明,而本发明的保护范围并非仅仅局限于以下实施例。所述技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容和各参数所取范围,均可实现本发明的目的。
实施例1
中软白胶浆的制备
1、先按下列不同配方制备固含量50%(重量百分比,下同)的丙烯酸酯单体预乳化液。
a、50%固含量外层单体预乳化液基本配比(单位:g)
烷基醇聚氧乙烯基(EO数4-8)硫酸铵 0.5
十二烷基二苯醚二磺酸钠 0.5
异脂肪醇聚氧乙烯基醚(EO数30) 1.0
丙烯酸丁酯 40
甲基丙烯酸甲酯 4.0
丙烯腈 3.5
丙烯酸羟乙酯 0.5
丙烯酰胺基丙烷磺酸钠 0.5
烯丙氧基羟丙基磺酸钠 0.5
甲基丙烯酸羟丙基磺酸铵 0.5
双丙酮丙烯酰胺 0.5
去离子水 50
b、50%固含量软层单体预乳化液基本配比(单位:g)
烷基醇聚氧乙烯基(EO数4-8)硫酸铵 0.5
十二烷基二苯醚二磺酸钠 0.5
异脂肪醇聚氧乙烯基醚(EO数40) 1.5
丙烯酸丁酯 32
丙烯酸异辛酯 3.0
甲基丙烯酸甲酯 8.0
丙烯腈 5.0
丙烯酸 1.0
双丙酮丙烯酰胺 1.0
乙撑脲基氨基甲酸丙烯醇酯 0.1
去离子水 50
c、50%固含量硬层单体预乳化液基本配比(单位:g)
烷基醇聚氧乙烯基(1-4)硫酸铵 0.5
十二烷基二苯醚二磺酸钠 0.5
异脂肪醇聚氧乙烯基醚(E040) 1.5
丙烯酸丁酯 30
甲基丙烯酸甲酯 10
苯乙烯 8.0
丙烯酸 1.0
双丙酮丙烯酰胺 1.0
乙撑脲基氨基甲酸丙烯醇酯 0.1
去离子水 50
含丙烯酸酯的弹性乳液的制备方法:
(1)按上述重量取乳化剂、丙烯酸酯、亲水基单体、交联单体、乙烯基单体和水,并留出10g去离子水备用,置于乳化容器中,搅拌,乳化30-40min,制得含亲水基多的外层单体预乳化液a;
(2)按上述重量比取乳化剂、丙烯酸酯、亲水基单体、交联单体、乙烯基单体、内交联促进剂和水,并留出10g去离子水备用,置于乳化容器中,搅拌,乳化30-40min,制得软层单体预乳化液b;
(3)按上述重量取乳化剂、丙烯酸酯、亲水基单体、交联单体、乙烯基单体、内交联促进剂和水,并留出10g去离子水备用,置于乳化容器中,搅拌,乳化30-40min,制得硬层单体预乳化液c;
(4)按照外层单体预乳化液a、软层单体预乳化液b和硬层单体预乳化液c的重量份比为1∶1∶1设计,将配方设计a、b、c三组份中留出的去离子水30g、pH值调节剂、1/2重量的的预乳化液a置于反应釜内,开动搅拌,夹套加热到釜内温度达到60℃时,开始快速滴加质量浓度为10-15%的引发剂(引发剂总重量的1/6),搅拌升温至80-82℃,至蓝光出现后控温在80℃继续聚合10min,其中pH值调节剂可以为体积百分含量为25%氨水或钾、钠的磷酸氢盐或其它弱酸盐;
(5)在80℃下分别滴加剩余外层单体预乳化液a和1/6重量的质量浓度为10-15%的引发剂(引发剂总重量的1/6),滴加时间为1.5h,之后再于80℃下继续分别滴加软层单体预乳化液b和1/3重量(引发剂总重量的1/3)的重量百分含量为1.0-2.0%的引发剂保温反应1.0h,滴加硬层单体预乳化液c和1/3重量(引发剂总重量的1/3)的重量百分含量为1.0-2.0%引发剂保温反应1.0h,降温,调整调节pH值为6.0-6.5,粘度为500-1000mPa.s,出料即得固含量为50%的丙烯酸酯弹性乳液。
2、再按下列配方复配白胶浆(单位:g)
丙烯酸酯弹性乳液 65
钛白粉 30
增稠剂 1.0
环氧乙烷 5.0
石蜡 5.0
复配工艺为:先分别准确称量各种物料,再将丙烯酸酯乳液加入分散桶内,开动高速分散机,按顺序将分散剂、钛白粉、防塞网剂环氧乙烷、防粘剂石蜡、增稠剂加入分散、乳化增稠,待胶浆表面光亮细腻,转入研磨机研磨、过滤、环保指标及性能检测、包装。
实施例2
特软透明胶浆的制备
1、先按下列不同配方制备固含量55%的丙烯酸酯单体预乳化液:
a.、55%固含量外层单体预乳化液基本配比(单位:g)
烷基醇聚氧乙烯基(EO数4)硫酸铵 0.5
十二烷基二苯醚二磺酸钠 1.0
异脂肪醇聚氧乙烯基醚(EO数30) 1.0
丙烯酸丁酯 38
甲基丙烯酸甲酯 6.0
丙烯酸羟乙酯 1.0
甲基丙烯酸 1.0
丙烯酸 1.0
丙烯酰胺基丙烷磺酸钠 1.0
甲基丙烯酸羟丙基磺酸铵 1.0
乙酰乙酸甲基丙烯酸乙酯 1.0
去离子水 45
b、55%固含量软层单体预乳化液基本配比(单位:g)
烷基醇聚氧乙烯基(EO数4)硫酸铵 0.5
十二烷基二苯醚二磺酸钠 1.0
异脂肪醇聚氧乙烯基醚(EO数40) 1.0
丙烯酸丁酯 36
丙烯酸乙酯 4.0
苯乙烯 6.0
衣康酸 1.0
乙酰乙酸甲基丙烯酸乙酯 1.0
乙撑脲基氨基甲酸丙烯醇酯 0.3
去离子水 45
c、55%固含量硬层单体预乳化液基本配比(单位:g)
烷基醇聚氧乙烯基(EO数4)硫酸铵 0.5
十二烷基二苯醚二磺酸钠 1.0
异脂肪醇聚氧乙烯基醚(EO数40) 1.0
丙烯酸丁酯 26
丙烯酸乙酯 4.0
甲基丙烯酸甲酯 3.0
苯乙烯 14
丙烯酸羟乙酯 1.0
丙烯酸 1.0
乙酰乙酸甲基丙烯酸乙酯 1.0
乙撑脲基氨基甲酸丙烯醇酯 0.1
去离子水 45
含丙烯酸酯的弹性乳液的制备方法:
(1)按上述重量取乳化剂、丙烯酸酯、亲水基单体、交联单体、乙烯基单体和水,并留出10g去离子水备用,置于乳化容器中,搅拌,乳化30-40min,制得含亲水基多的外层单体预乳化液a;
(2)按上述重量比取乳化剂、丙烯酸酯、亲水基单体、交联单体、乙烯基单体、内交联促进剂和水,并留出10g去离子水备用,置于乳化容器中,搅拌,乳化30-40min,制得软层单体预乳化液b;
(3)按上述重量取乳化剂、丙烯酸酯、亲水基单体、交联单体、乙烯基单体、内交联促进剂和水,并留出10g去离子水备用,置于乳化容器中,搅拌,乳化30-40min,制得硬层单体预乳化液c;
(4)按照外层单体预乳化液a、软层单体预乳化液b和硬层单体预乳化液c的重量份比为1∶1∶1设计,将配方设计a、b、c三组份中留出的去离子水30g、pH值调节剂、1/2重量的的预乳化液a置于反应釜内,开动搅拌,夹套加热到釜内温度达到60℃时,开始快速滴加重量百分含量为10-15%的引发剂(引发剂总重量的1/6),搅拌升温至80-82℃,至蓝光出现后控温在80℃继续聚合10min;
(5)在80℃下分别滴加剩余外层单体预乳化液a和1/6重量(引发剂总重量的1/6)的重量百分含量为10-15%的引发剂,滴加时间为1.5h,之后再于80℃下继续分别滴加软层单体预乳化液b和1/3重量(引发剂总重量的1/3)的重量百分含量为1.0-2.0%的引发剂保温反应1.0h,滴加硬层单体预乳化液c和1/3重量(引发剂总重量的1/3)的重量百分含量为1.0-2.0%的引发剂过硫酸铵保温反应1.0h,降温,调整调节pH值为6.0-6.5,粘度为500-1000mPa·s,出料即得固含量为55%的丙烯酸酯弹性乳液。
2、再按下列配方复配透明胶浆(单位:g)
丙烯酸酯弹性乳液 80
二氧化硅消光粉 8
乙二醇 5
硬脂酸异辛酯 5
复配工艺为:先分别准确称量各种物料,再将丙烯酸酯乳液加入分散桶内,开动高速分散机,按顺序将分散剂、二氧化硅消光剂、防塞网剂、防粘剂、增稠剂加入分散、乳化增稠,待胶浆表面光亮细腻,转入研磨机研磨、过滤、环保指标及性能检测、包装。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围。