CN107620210A - 溶胶凝胶法聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溶胶凝胶法聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料及其制备方法，包括制备纳米SiO2、表面改性纳米SiO、制备细乳液、制备聚丙烯酸酯浆料、制备聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料等步骤。本发明方法所制备的改性浆料比未改性浆料的浆膜强度高，耐磨增强，粘度低，浆纱断裂强力增加，断裂伸长率减小，耐磨性能提高，毛羽数减少，退浆性能较好，适合于涤/棉纱上浆。
Description
技术领域
本发明涉及纺织印染浆料技术领域，具体涉及一种溶胶凝胶法聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料及其生产方法。
背景技术
丙烯酸类浆料广泛应用于纯棉、纯涤和涤/棉混纺纱的上浆，是三大主浆料淀粉浆料、PVA和丙烯酸类浆料之一。使用无机纳米粒子对浆料进行改性以提高其力学性能是目前较流行的方法。纳米粒子的小尺寸效应以及较强的表面能，在其进入胶黏剂基体后，能与胶黏剂大分子结合，起到类似于交联剂的作用，使大分子间结合更紧密，提高聚合物的力学性能，从而提高了浆纱性能。
目前纳米改性浆料都存在一定的问题，主要是：（1）纳米粒子存在团聚现象，对其性能发挥有一定影响（2）改性效果不稳定。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种性能优异的溶胶凝胶法聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种溶胶凝胶法聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料，其特征在于：由下列方法制得：
1）制备纳米SiO2：按重量份将硅酸乙酯:10-14份和无水乙醇:150-200份加入到反应瓶中,在室温下进行磁力搅拌,然后依次滴加入去离子水:10-20份 氨水:8-15份 1h滴完，并继续磁力搅拌,反应24h,生成纳米SiO2溶胶,最后离心洗涤溶胶,得到纳米SiO2的乙醇溶液,并于45℃的真空干燥箱中干燥,得到纳米SiO2粒子；
2）表面改性纳米SiO：将纳米SiO2粒子:1-2份 无水乙醇:20-30份加入到反应瓶中,在冰水浴中超声分散12h,得到纳米SiO2分散液,然后将分散液的反应瓶置于室温中,加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷:1-2份,并磁力搅拌24 h,制得经MPS修饰的纳米SiO2无水乙醇溶液；
3）制备细乳液：十六烷基三甲基溴化铵:0.29-0.44份去离子水:50-60份加入到烧杯中,磁力搅拌15 min,冰水浴超声处理180s,得连续相；将环己烷:0.3-0.5份 偶氮二异丁腈:0.108-0.110份 苯乙烯:2-3份 经MPS修饰的SiO2无水乙醇溶液:1.5-2份加入到烧杯中,冰水浴超声处理180s,得分散相；将连续相、分散相混合,冰水浴中磁力强力搅拌,预乳化15 min,得预乳化液；将预乳化液置于冰水浴中摇晃超声乳化75s,形成均相乳白色的细乳液；将细乳液置于装有冷凝管的三口烧瓶中,在120 r/min机械搅拌下,于75℃水浴中进行细乳液聚合反应,反应10 h,制得纳米SiO2 /PSt细乳液；
4）制备聚丙烯酸酯浆料：将去离子水:100-200份 十二烷基苯磺酸钠:2-3份 十二烷基硫酸钠:1-2份 丙烯酸甲酯:5-6份 丙烯酸丁酯:50-55份置于反应釜中搅拌,进行预乳化,温度60℃；将丙烯酸:20-30份 丙烯酰胺:40-50份 去离子水:10-20份 过硫酸铵:4-12份滴加入预乳化液中,进行聚合反应,温度75℃,搅拌反应2h,转速120r/min；反应完成后,升温至90℃,搅拌保温1h；降温至45℃,滴加氨水中和,过滤出料；
5）制备聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料：将聚丙烯酸酯浆料:50-55份 纳米SiO2 /PSt细乳液:50-55份加入到反应瓶中,95℃搅拌1h,超声20min,制得聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料。
本发明浆料，利用溶胶凝胶法制备具有单分散性、高度稳定的纳米杂化粒子，在细乳液体系中，聚合物粒子的数量和尺寸可控，乳胶粒呈单分散，团聚程度较低，改性后的浆料浆膜强度高，耐磨增强，粘度低，浆纱断裂强力增加，断裂伸长率减小，耐磨性能提高，毛羽数减少，退浆性能较好。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
以下是对本发明的进一步详细说明。
下面以改性剂为硅烷偶联剂MPS，以乳化剂十二烷基苯磺酸钠与十二烷基硫酸钠复合乳化剂，采用溶胶凝胶法为具体实例说明一种溶胶凝胶法聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料的生产方法，具体生产步骤如下：
1）制备纳米SiO2，按重量份将硅酸乙酯:12份和无水乙醇:200份加入到反应瓶中,在室温下进行磁力搅拌,然后依次滴加入去离子水:20份 氨水:15份 1h滴完，并继续磁力搅拌,反应24h,生成纳米SiO2溶胶,最后离心洗涤溶胶,得到纳米SiO2的乙醇溶液,并于45℃的真空干燥箱中干燥,得到纳米SiO2粒子。
2）表面改性纳米SiO，将纳米SiO2粒子:1份 无水乙醇:25份加入到反应瓶中,在冰水浴中超声分散12h,得到纳米SiO2分散液,然后将分散液的反应瓶置于室温中,加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPS）:1份,并磁力搅拌24 h,制得经MPS修饰的纳米SiO2无水乙醇溶液。
3）制备细乳液，十六烷基三甲基溴化铵:0.44份 去离子水:60份加入到烧杯中,磁力搅拌15 min,冰水浴超声处理180 s,得连续相；将环己烷:0.4份 偶氮二异丁腈:0.108份苯乙烯:2份 经MPS修饰的Si02无水乙醇溶液:1.5份加入到烧杯中,冰水浴超声处理180s,得分散相；将连续相、分散相混合,冰水浴中磁力强力搅拌,预乳化15 min,得预乳化液；将预乳化液置于冰水浴中摇晃超声乳化75s,形成均相乳白色的细乳液；将细乳液置于装有冷凝管的三口烧瓶中,在120 r/min机械搅拌下,于75℃水浴中进行细乳液聚合反应,反应10h,制得纳米SiO2 /PSt细乳液。
4）制备聚丙烯酸酯浆料，将去离子水:200份 十二烷基苯磺酸钠:2份 十二烷基硫酸钠:1份 丙烯酸甲酯:6份 丙烯酸丁酯:53份置于反应釜中搅拌,进行预乳化,温度60℃；将丙烯酸:26份 丙烯酰胺:45份 去离子水:10份 过硫酸铵:4份 滴加入预乳化液中,进行聚合反应,温度75℃,搅拌反应2h,转速120r/min；反应完成后,升温至90℃,搅拌保温1h；降温至45℃,滴加氨水中和,过滤出料。
5）制备聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料，将聚丙烯酸酯浆料:50份 纳米SiO2 /PSt细乳液:50份加入到反应瓶中,95℃搅拌1h,超声20min,制得聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料。
采用这种方式生产的聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料有较好的水溶性，其含固量达到8%左右，其粘度在10.48mPa.s，粘度热稳定性较好，其在89.1%左右，对涤/棉粗纱的粘着力（粗纱法）在96.5N左右，浆膜表面光滑耐磨、柔软，浆膜的断裂强度在31.85N.mm-2左右，磨耗为0.557mg.cm-2,浆纱断裂强力为344.7CN，增强率为26.4%，减伸率为21.3%，纱线耐磨次数在105次，耐磨性能较好，退浆效果也比较好。
Claims (2)
1.一种溶胶凝胶法聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料，其特征在于：由下列方法制得：
1）制备纳米SiO2：按重量份将硅酸乙酯:10-14份和无水乙醇:150-200份加入到反应瓶中,在室温下进行磁力搅拌,然后依次滴加入去离子水:10-20份 氨水:8-15份 1h滴完，并继续磁力搅拌,反应24h,生成纳米SiO2溶胶,最后离心洗涤溶胶,得到纳米SiO2的乙醇溶液,并于45℃的真空干燥箱中干燥,得到纳米SiO2粒子；
2）表面改性纳米SiO：将纳米SiO2粒子:1-2份 无水乙醇:20-30份加入到反应瓶中,在冰水浴中超声分散12h,得到纳米SiO2分散液,然后将分散液的反应瓶置于室温中,加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷:1-2份,并磁力搅拌24 h,制得经MPS修饰的纳米SiO2无水乙醇溶液；
3）制备细乳液：十六烷基三甲基溴化铵:0.29-0.44份去离子水:50-60份加入到烧杯中,磁力搅拌15 min,冰水浴超声处理180s,得连续相；将环己烷:0.3-0.5份 偶氮二异丁腈:0.108-0.110份 苯乙烯:2-3份 经MPS修饰的SiO2无水乙醇溶液:1.5-2份加入到烧杯中,冰水浴超声处理180s,得分散相；将连续相、分散相混合,冰水浴中磁力强力搅拌,预乳化15 min,得预乳化液；将预乳化液置于冰水浴中摇晃超声乳化75s,形成均相乳白色的细乳液；将细乳液置于装有冷凝管的三口烧瓶中,在120 r/min机械搅拌下,于75℃水浴中进行细乳液聚合反应,反应10 h,制得纳米SiO2 /PSt细乳液；
4）制备聚丙烯酸酯浆料：将去离子水:100-200份 十二烷基苯磺酸钠:2-3份 十二烷基硫酸钠:1-2份 丙烯酸甲酯:5-6份 丙烯酸丁酯:50-55份置于反应釜中搅拌,进行预乳化,温度60℃；将丙烯酸:20-30份 丙烯酰胺:40-50份 去离子水:10-20份 过硫酸铵:4-12份滴加入预乳化液中,进行聚合反应,温度75℃,搅拌反应2h,转速120r/min；反应完成后,升温至90℃,搅拌保温1h；降温至45℃,滴加氨水中和,过滤出料；
5）制备聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料：将聚丙烯酸酯浆料:50-55份 纳米SiO2 /PSt细乳液:50-55份加入到反应瓶中,95℃搅拌1h,超声20min,制得聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料。
2.根据权利要求1所述的溶胶凝胶法聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
1）制备纳米SiO2：按重量份将硅酸乙酯:10-14份和无水乙醇:150-200份加入到反应瓶中,在室温下进行磁力搅拌,然后依次滴加入去离子水:10-20份 氨水:8-15份 1h滴完，并继续磁力搅拌,反应24h,生成纳米SiO2溶胶,最后离心洗涤溶胶,得到纳米SiO2的乙醇溶液,并于45℃的真空干燥箱中干燥,得到纳米SiO2粒子；
2）表面改性纳米SiO：将纳米SiO2粒子:1-2份 无水乙醇:20-30份加入到反应瓶中,在冰水浴中超声分散12h,得到纳米SiO2分散液,然后将分散液的反应瓶置于室温中,加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷:1-2份,并磁力搅拌24 h,制得经MPS修饰的纳米SiO2无水乙醇溶液；
3）制备细乳液：十六烷基三甲基溴化铵:0.29-0.44份去离子水:50-60份加入到烧杯中,磁力搅拌15 min,冰水浴超声处理180s,得连续相；将环己烷:0.3-0.5份 偶氮二异丁腈:0.108-0.110份 苯乙烯:2-3份 经MPS修饰的SiO2无水乙醇溶液:1.5-2份加入到烧杯中,冰水浴超声处理180s,得分散相；将连续相、分散相混合,冰水浴中磁力强力搅拌,预乳化15 min,得预乳化液；将预乳化液置于冰水浴中摇晃超声乳化75s,形成均相乳白色的细乳液；将细乳液置于装有冷凝管的三口烧瓶中,在120 r/min机械搅拌下,于75℃水浴中进行细乳液聚合反应,反应10 h,制得纳米SiO2 /PSt细乳液；
4）制备聚丙烯酸酯浆料：将去离子水:100-200份 十二烷基苯磺酸钠:2-3份 十二烷基硫酸钠:1-2份 丙烯酸甲酯:5-6份 丙烯酸丁酯:50-55份置于反应釜中搅拌,进行预乳化,温度60℃；将丙烯酸:20-30份 丙烯酰胺:40-50份 去离子水:10-20份 过硫酸铵:4-12份滴加入预乳化液中,进行聚合反应,温度75℃,搅拌反应2h,转速120r/min；反应完成后,升温至90℃,搅拌保温1h；降温至45℃,滴加氨水中和,过滤出料；
5）制备聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料：将聚丙烯酸酯浆料:50-55份 纳米SiO2 /PSt细乳液:50-55份加入到反应瓶中,95℃搅拌1h,超声20min,制得聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化浆料。
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