CN107236090A - 一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂、制备方法及其应用 - Google Patents

一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂、制备方法及其应用。将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和烯丙醇聚醚反应得到烯丙醇聚醚改性单体混合液；以十二烷基硫酸钠和AEO‑4为乳化剂，以碳酸氢钠为缓冲剂和聚乙烯醇为稳定剂，以过硫酸盐为催化剂，通过乳液聚合法得到一种含聚醚链段的聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂。本发明制备的涂层剂分子中的聚醚链段能够提高涂层剂膜对水溶性墨水的吸收性能，且其中聚氧丙烯链段能使涂层剂不易起泡；同时，涂层剂中活性官能团在织物整理过程中会发生交联作用，能有效提升涂层剂在纺织品上的附着力。本发明原料易得，工艺较简单，反应过程易于控制，所得涂层剂具有较好的吸墨快干性能。

Description

一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂、制备方法及其 应用
技术领域
本发明涉及一种聚醚改性聚丙烯酸酯、制备方法及其应用，具体涉及一种用于纺织品的聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂及其合成方法。
背景技术
当前纺织品的喷墨打印技术发展迅速，尤其是在户外广告、喷墨印花、会展墙纺织品等应用上。但是，纺织品的喷墨打印存在墨水吸收量较少、表面干燥时间较长、图像清晰欠佳等缺点，而在纺织品表面涂覆一层吸墨涂层剂可以较好地提升纺织品的吸墨快干性能，促进喷墨打印技术在纺织品领域的快速发展。
目前，吸墨涂层剂在纸质的打印、喷墨领域应用比较成熟，相关研究和报道比较多。无机类吸墨涂层剂有水合氧化铝和无定形二氧化硅，具有良好的吸墨性和固墨性；有机类吸墨涂层剂有聚乙烯醇类、聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸酯类吸墨涂层剂，其吸墨速度快、图像清晰，还有一定的耐水性，以及较好的储存稳定性。
近年来，聚丙烯酸酯凭借其优异的保光性、成膜性和高粘着性，侧链上含有的极性酯基也赋予了一定的亲水性，在吸附与膜领域获得了广泛的应用，受到研究者和企业生产的青睐。但是针对于不同的应用材料，聚丙烯酸酯的单体组成和性能都有所差异。因承印材料的不同，适用于纸质材料的传统聚丙烯酸酯吸墨涂层剂在纺织品上并不能获得较好的吸墨快干、图像清晰等效果。
发明内容
本发明针对现有的聚丙烯酸酯吸墨涂层剂应用于纺织品在技术上存在的不足，提供一种既能满足吸墨快干、图像清晰、稳定性较好的要求，又能满足于生产成本较低、工艺简单易控制、环保节能的要求，适用于纺织品的聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂、制备方法及应用。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种用于纺织品的聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂的制备方法，包括如下步骤：
1、按质量比25:15:6:3～5，将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和烯丙醇聚醚混合后得到反应单体混合液；按质量比1.0:2.0～3.0，将十二烷基硫酸钠和AEO-4配成复配乳化剂；按复配乳化剂总量占反应单体混合物总质量的3.0%～6.0%，将复配乳化剂、反应单体混合液和去离子水加入到乳化容器中，在室温、转速为3000～4000转/分的搅拌条件下，剪切乳化处理20.0～30.0min，得到乳白色的预乳液；
2、将过硫酸盐溶解于去离子水中，配成引发剂水溶液，过硫酸盐为反应单体混合液总质量的0.4%～0.8%；
3、在装有冷凝回流装置、搅拌器、滴液漏斗和温度计的反应容器中，加入去离子水、碳酸氢钠和聚乙烯醇，混合后作为底料；在搅拌、温度为74～76℃的条件下，缓慢滴加预乳液和引发剂水溶液，所加引发剂水溶液为其总量的80%～90%，控制滴加速率，于2.0～2.5h内滴完；再升温至83～85℃，保温反应1.5～2.0h，继续升温至90～93℃，滴加剩余的引发剂水溶液，在20.0～30.0 min内滴完；再在温度为90～93℃的条件下保温反应30.0～40.0 min后，逐渐冷却至室温，用氨水调节pH至6.0～7.0，即得到聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂。
上述技术方案，步骤1中，去离子水的加入量为反应单体混合液总质量的1.2～1.4倍。
步骤2中，所述的过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种；配成引发剂水溶液的去离子水的用量为反应单体混合液总质量的25.0%～35.0%。
步骤3中，碳酸氢钠和聚乙烯醇的质量均为反应单体混合液总质量的0.2%～0.4%；所述的聚乙烯醇为聚乙烯醇1788、聚乙烯醇1799中的一种；底料中的去离子水为反应单体混合液总质量的1.0～1.2倍。
本发明技术方案还包括按上述制备方法得到的一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂，以及所述涂层剂在对纺织品的吸墨快干整理中的应用，将聚醚改性聚丙烯酸酯作为涂层剂，用于对纺织品的吸墨快干涂层整理。
上述步骤1中得到的反应单体为烯丙醇聚醚改性单体，其结构式为：
，
其中：a 和b为整数，且10≤ a ≤15，10≤ b ≤15。
上述步骤3制备聚醚改性聚丙烯酸酯的化学反应式为：
其中：a 和b为整数，且10≤ a ≤15，10≤ b ≤15。
本发明的原理是：采用一种具有较强亲水性的烯丙醇聚醚来改性聚丙烯酸酯，烯丙醇聚醚一端为不饱和的碳碳双建，可通过自由基聚合反应成链，从而侧链引入聚醚链段到聚丙烯酸酯上；一方面烯丙醇聚醚分子中的聚氧乙烯链段能够提高涂层剂膜对水溶性墨水的吸收性能，烯丙醇聚醚分子中的聚氧丙烯链段能够改善涂层剂膜的柔软性能，且使膜不易起泡；另一方面活性较高又有较强吸水性的丙烯酸，也赋予涂层剂膜一定的亲水性和在纤维上的固着力。
在U1traScanXE电脑测配色仪上测试织物表面得色深浅即K/S值，不同样布吸收相同量墨水织物表面得色深浅的不同来表征吸墨性能，K/S值越大则颜色越深，测试条件为D65光源，10°视角，扫描范围350～1050nm，试样叠成4层，读取最大值，取5次的平均值；按照GB1728—79《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》测试吸墨时间，不同样布吸收相同量墨水所需时间的不同来表征快干性能，样布的吸墨时间越短，表明吸墨速度越快。
由于上述技术方案的运用，本发明具有如下优点：
1、本发明采用一种具有较强亲水性的烯丙醇聚醚与丙烯酸酯类单体进行聚合，烯丙醇聚醚一端为不饱和的碳碳双建，可通过自由基聚合反应成链，从而侧链引入聚醚链段到聚丙烯酸酯上；另一方面，烯丙醇聚醚分子中的聚氧乙烯链段能够提高涂层剂膜对水溶性墨水的吸收性能，烯丙醇聚醚分子中的聚氧丙烯链段能够改善涂层剂膜的柔软性能，且使膜不易起泡；
2、本发明所获得的聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂，能满足纺织品喷墨打印时对吸墨快干的要求，这是聚丙烯酸酯在功能改性上的拓展创新应用；
3、本发明原料易得，工艺较简单，反应过程易于控制，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1中聚醚改性聚丙烯酸酯涂层剂的红外谱图；
图2为本发明实施例2中聚醚改性聚丙烯酸酯涂层剂的红外谱图；
图3为本发明实施例3中聚醚改性聚丙烯酸酯涂层剂的红外谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步描述。
实施例1
本实施例提供一种聚醚改性聚丙烯酸酯的方法，并将其作为涂层剂，用于对纺织品的吸墨快干涂层整理。具体步骤如下：
1、将12.50g甲基丙烯酸甲酯、7.50g丙烯酸丁酯、3.00g丙烯酸和1.50g烯丙醇聚醚构成反应单体混合液；将0.25g十二烷基硫酸钠和0.50g AEO-4复配成乳化剂；将反应单体混合液、乳化剂复配物、30.00g去离子水加入到乳化容器中，在室温下用3000~4000转/分的搅拌速度剪切乳化20.0min，得到乳白色的预乳液；将0.10g过硫酸铵溶解于6.25g去离子水中，得到引发剂水溶液；
2、在装有冷凝回流装置、搅拌器、滴液漏斗和温度计的反应容器中，加入25.00g去离子水、0.18g碳酸氢钠和0.18g聚乙烯醇1788作为底料；在74℃下开始缓慢滴加预乳液和占总量80%的引发剂水溶液，控制滴加速率和在2.00h内滴完；再升温至83℃并在此温度下保温反应1.5h，继续升温至90℃，开始滴加剩余的引发剂水溶液并在20.0min内滴完，在90℃保温反应30.0 min后逐渐冷却至室温，用氨水调节pH至6.0，即得到聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂。
参见附图1，它是本实施例中聚醚改性聚丙烯酸酯的红外谱图；图中，3437㎝-1处为—OH的倍频伸缩振动吸收峰，在2956㎝-1、2874㎝-1处分别为—CH3和—CH2—的伸缩振动吸收峰，在1733㎝-1处为丙烯酸酯基中的—C=O伸缩振动吸收峰，在1452㎝-1、1384㎝-1处为—CH3的不对称及对称的变形振动吸收峰，在1147㎝-1、991㎝-1处的吸收峰为烯丙醇聚醚中的C—O—C的特征峰，说明侧链引入亲水性聚醚链段到聚丙烯酸酯上。同时，在1600～1680㎝-1未出现—C=C—伸缩振动峰，即双键的特征峰消失，说明各单体之间共聚反应较完全。
所得到的聚醚改性聚丙烯酸酯乳液即为产品。该产品是乳白色泛蓝光的乳液，测试其固含量为27.63%，pH为6.2。取该乳液，整理到棉、涤纶和锦纶织物上，按照测试织物表面得色深浅即K/S值表征其吸墨性能、按照GB1728—79《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》测试吸墨时间表征其快干性能。测试结果如表1所示。
表1 棉、涤纶和锦纶织物整理前后的吸墨快干性能
。
实施例2
将12.50g甲基丙烯酸甲酯、7.50g丙烯酸丁酯、3.00g丙烯酸和2.00g烯丙醇聚醚构成反应单体混合液；将0.30g十二烷基硫酸钠和0.75g AEO-4复配成乳化剂；将反应单体混合液、乳化剂复配物、32.50g去离子水加入到乳化容器中，在室温下用3000~4000转/分的搅拌速度剪切乳化25.0min，得到乳白色的预乳液；将0.15g过硫酸钾溶解于7.50g去离子水中，得到引发剂水溶液；
在装有冷凝回流装置、搅拌器、滴液漏斗和温度计的反应容器中，加入27.50g去离子水、0.28g碳酸氢钠和0.28g聚乙烯醇1788作为底料；在75℃下开始缓慢滴加预乳液和占总量85%的引发剂水溶液，控制滴加速率和在2.25h内滴完；再升温至84℃并在此温度下保温反应1.75h，继续升温至91℃，开始滴加剩余的引发剂水溶液并在25.0min内滴完，在91℃保温反应35.0 min后逐渐冷却至室温，用氨水调节pH至6.5，即得到聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂。
参见附图2，它是本实施例中聚醚改性聚丙烯酸酯的红外谱图；图中，3433㎝-1处为—OH的倍频伸缩振动吸收峰，在2957㎝-1、2873㎝-1处分别为—CH3和—CH2—的伸缩振动吸收峰，在1731㎝-1处为丙烯酸酯基中的—C=O伸缩振动吸收峰，在1450㎝-1、1384㎝-1处为—CH3的不对称及对称的变形振动吸收峰，在1146㎝-1、988㎝-1处的吸收峰为烯丙醇聚醚中的C—O—C的特征峰, 说明侧链引入亲水性聚醚链段到聚丙烯酸酯上。同时，在1600～1680㎝-1未出现—C=C—伸缩振动峰，即双键的特征峰消失，说明各单体之间共聚反应较完全。
所得到的聚醚改性聚丙烯酸酯乳液即为产品。该产品是乳白色泛蓝光的乳液，测试其固含量为26.48%，pH为6.6。取该乳液，整理到棉、涤纶和锦纶织物上，按照测试织物表面得色深浅即K/S值表征其吸墨性能、按照GB1728—79《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》测试吸墨时间表征其快干性能。测试结果如表2所示。
表2 棉、涤纶和锦纶织物整理前后的吸墨快干性能
。
实施例3
将12.50g甲基丙烯酸甲酯、7.50g丙烯酸丁酯、3.00g丙烯酸和2.50g烯丙醇聚醚构成反应单体混合液；将0.36g十二烷基硫酸钠和1.08g AEO-4复配成乳化剂；将反应单体混合液、乳化剂复配物、35.00g去离子水加入到乳化容器中，在室温下用3000~4000转/分的搅拌速度剪切乳化30.0min，得到乳白色的预乳液；将0.20g过硫酸钠溶解于8.75g去离子水中，得到引发剂水溶液；
在装有冷凝回流装置、搅拌器、滴液漏斗和温度计的反应容器中，加入30.00g去离子水、0.40g碳酸氢钠和0.40g聚乙烯醇1788作为底料；在76℃下开始缓慢滴加预乳液和占总量90%的引发剂水溶液，控制滴加速率和在2.50h内滴完；再升温至85℃并在此温度下保温反应2.00h，继续升温至93℃，开始滴加剩余的引发剂水溶液并在30.0min内滴完，在93℃保温反应40.0 min后逐渐冷却至室温，用氨水调节pH至7.0，即得到聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂。
参见附图3，它是本实施例中聚醚改性聚丙烯酸酯的红外谱图；图中，3430㎝-1处为—OH的倍频伸缩振动吸收峰，在2956㎝-1、2873㎝-1处分别为—CH3和—CH2—的伸缩振动吸收峰，在1732㎝-1处为丙烯酸酯基中的—C=O伸缩振动吸收峰，在1450㎝-1、1384㎝-1处为—CH3的不对称及对称的变形振动吸收峰，在1147㎝-1、989㎝-1处的吸收峰为烯丙醇聚醚中的C—O—C的特征峰，说明侧链引入亲水性聚醚链段到聚丙烯酸酯上。同时，在1600～1680㎝-1未出现—C=C—伸缩振动峰，即双键的特征峰消失，说明各单体之间共聚反应较完全。
所得到的聚醚改性聚丙烯酸酯乳液即为产品。该产品是乳白色泛蓝光的乳液，测试其固含量为25.31%，pH为6.9。取该乳液，整理到棉、涤纶和锦纶织物上，按照测试织物表面得色深浅即K/S值表征其吸墨性能、按照GB1728—79《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》测试吸墨时间表征其快干性能。测试结果如表3所示。
表3 棉、涤纶和锦纶织物整理前后的吸墨快干性能
。

Claims (9)

1.一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）按质量比25:15:6:3～5，将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和烯丙醇聚醚混合后得到反应单体混合液；按质量比1.0:2.0～3.0，将十二烷基硫酸钠和AEO-4配成复配乳化剂；按复配乳化剂总量占反应单体混合物总质量的3.0%～6.0%，将复配乳化剂、反应单体混合液和去离子水加入到乳化容器中，在室温、转速为3000～4000转/分的搅拌条件下，剪切乳化处理20.0～30.0min，得到乳白色的预乳液；
（2）将过硫酸盐溶解于去离子水中，配成引发剂水溶液，过硫酸盐为反应单体混合液总质量的0.4%～0.8%；
（3）在装有冷凝回流装置、搅拌器、滴液漏斗和温度计的反应容器中，加入去离子水、碳酸氢钠和聚乙烯醇，混合后作为底料；在搅拌、温度为74～76℃的条件下，缓慢滴加预乳液和引发剂水溶液，所加引发剂水溶液为其总量的80%～90%，控制滴加速率，于2.0～2.5h内滴完；再升温至83～85℃，保温反应1.5～2.0h，继续升温至90～93℃，滴加剩余的引发剂水溶液，在20.0～30.0 min内滴完；再在温度为90～93℃的条件下保温反应30.0～40.0 min后，逐渐冷却至室温，用氨水调节pH至6.0～7.0，即得到聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂。
2.根据权利要求1所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中得到的反应单体为烯丙醇聚醚改性单体，其结构式为：
，
其中：a 和b为整数，且10≤ a ≤15，10≤ b ≤15。
3.根据权利要求1所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，去离子水的加入量为反应单体混合液总质量的1.2～1.4倍。
4.根据权利要求1所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种；配成引发剂水溶液的去离子水的用量为反应单体混合液总质量的25.0%～35.0%。
5.根据权利要求1所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，碳酸氢钠和聚乙烯醇的质量均为反应单体混合液总质量的0.2%～0.4%。
6.根据权利要求1所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，聚乙烯醇为聚乙烯醇1788、聚乙烯醇1799中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂的制备方法，其特征在于： 步骤（3）底料中的去离子水为反应单体混合液总质量的1.0～1.2倍。
8.按权利要求1制备方法得到的一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂。
9.如权利要求8所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯吸墨快干涂层剂的应用，将聚醚改性聚丙烯酸酯作为涂层剂，用于对纺织品的吸墨快干涂层整理。
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