CN1927893A - 一种乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纺织领域应用的浆料及制备方法，特别是一种纺织用生态环境友好的乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料及其制备方法，浆料在纳米级尺寸上由丙烯酸共聚浆料和无机材料复合而成，固含量为10－50％；先称取粘土加入水中，调节pH值，搅拌使粘土形成均匀的分散液；再称取油溶性单体配置油溶性混合单体溶液；并称取水溶性单体加入水中溶解，用碱调节pH值，得水溶性混合单体溶液；然后在粘土分散液中分别加入油溶性和水溶性混合单体溶液，再加入乳化剂和引发剂，搅拌均匀，升温引发共聚反应完全时，滴加剩余油溶性和水溶性单体混合溶液，保温反应完全，升温继续反应至无单体回流，降温，调节pH值，过滤得产品，其工艺简单，性能好。

Description

一种乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料及其制备方法，特别是一种纺织领域用生态友好环境的乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料及其制备方法。

技术背景：

众所周知，纺织浆料主要分为淀粉类浆料，聚乙烯醇(PVA)浆料和聚丙烯酸类浆料三大类。聚乙烯醇浆料自1940年第一次用于经纱上浆后，由于具有优良的成膜性、粘附性及与其它浆料相溶性好的特点，很快就被纺织工业采用，在合成纤维混纺纱(涤/棉)问世后，PVA浆料也能够满足其上浆要求。目前在纺织经纱上浆过程中，PVA作为主浆料已广泛应用于纯棉、涤棉、涤粘、锦纶等纱线的上浆使用，并被认为是理想浆料。然而随着环境保护意识的加强，近年来发达国家，特别是西欧国家针对PVA浆料难于生物降解，并对环境造成严重污染的现状，已经提出禁止使用PVA作为纺织浆料。我国也于1997年提出在浆纱过程中不用或少用PVA的浆料发展目标。但时至今日，国内外在替代PVA浆料方面的研究进展不大，因而不用或少用PVA仍然是近几年我国纺织浆料的发展方向。

丙烯酸类浆料俗称“裁缝”浆料，由于其结构和性能的可设计性，因而可以满足不同纱线上浆性能要求，同时该类浆料在退浆废水中易于絮凝、回收和被生物降解，因此还被认为是生态环境友好纺织浆料。但由于该类浆料的生产成本较高，因此只能用作辅助浆料用于各类纱线上浆，部分替代PVA浆料。

纳米复合材料是近年来发展起来的新型材料，被称为“21世纪最有前途的材料”之一”。纳米复合材料是指分散相尺寸至少有一相的一维尺寸小于100nm的复合材料。聚合物/无机纳米复合材料是将无机纳米结构单元分散于聚合物基体中所形成的复合材料。无机材料具有极好的耐热性和阻燃性、高强度、高刚性，而聚合物材料具有良好的柔韧性，将两种材料在纳米尺度上复合，就可以结合聚合物和无机纳米材料的优点，从而大幅度地提高聚合物的力学性能。将无机材料与丙烯酸类浆料进行纳米尺度上复合制备纳米复合丙烯酸浆料，也有可能提高现有丙烯酸浆料的浆纱性能。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，寻求提供一种生态环境友好的乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料及其制备方法，它与变性淀粉浆料配合使用，在涤棉或涤粘纱线的上浆过程中能够完全替代PVA浆料，可以克服纺织企业现有浆纱工艺因使用PVA浆料而造成环境污染的不足。

为了实现上述发明目的，本发明提供的乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料，是在纳米级尺寸上由丙烯酸共聚浆料和无机材料复合而成，其固含量为10-50％；其中所说的无机材料为粘土，包括钠基膨润土、钠基蒙脱土、高岭土、多水高岭土，其粘土含量占丙烯酸共聚浆料干基重量的1-30％；本发明所说的丙烯酸共聚浆料是由两种或两种以上丙烯类单体或乙烯类单体组成的混合单体以水为溶剂通过乳液共聚反应而制备的；所述的丙烯类单体或乙烯类单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯。

本发明提出的乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料制备方法，按下述步骤实施：先称取粘土加入水中，调节pH值为6-9，搅拌使粘土形成均匀的分散液；再称取油溶性单体配置油溶性混合单体溶液；并称取水溶性单体加入水中溶解，用碱调节pH值为3-7，得水溶性混合单体溶液；然后在粘土分散液中分别加入10-50％的油溶性混合单体溶液和等量的10-50％的水溶性混合单体溶液，再加入水溶性和油溶性单体总量的0.5-5％的乳化剂和水溶性和油溶性单体总量的0.1-2.5％的引发剂，搅拌均匀，升温至30-85℃引发共聚反应，当反应液内混合单体基本反应完全时，同时开始分别滴加剩余油溶性混合单体和水溶性单体混合溶液，在3小时以内滴加完，在30-85℃下保温反应至混合单体基本反应完全，升温至90-95℃，继续反应至无单体回流，降温至50℃以下，调节pH值为5-7，过滤，得乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料。

本发明所述的粘土是钠基膨润土或钠基蒙脱土或高岭土或多水高岭土，其含量占丙烯酸类混合单体总重的1-30％；所述的引发剂为过硫酸盐，包括过硫酸铵或过硫酸钾，或是过硫酸盐与亚硫酸氢钠或亚硫酸钠组成的氧化还原引发剂；所述的油溶性混合单体溶液包括醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯中的一种或一种以上单体组成；所述的水溶性混合单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸中的一种或一种以上单体组成；所述的乳化剂是指由十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种或两种以上组成。

本发明采用原位乳液聚合法以粘土为无机材料制备乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料。在制备过程中，为了使制备工艺简单易行，没有采用氮气保护下进行原位乳液聚合反应。但本发明的制备工艺完全可以在氮气保护下成功地实施。本发明所制备的乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料可以提高现有丙烯酸类浆料的浆纱性能，并且易于生物降解，为生态友好型纺织浆料，该浆料与变性淀粉浆料配合使用对涤棉纱线和涤粘纱线上浆，具有优异的浆纱性能，而且可以简化调浆工艺，大幅降低浆纱成本。该浆料研制开发成功的最大优点是可以克服目前国内外纺织企业浆纱生产工艺中大量使用PVA浆料造成的环境污染。

具体实施方式：

下面通过实施例来进一步说明本发明的实施方式。

实施例1：乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料A的制备

称取5g钠基膨润土加入85ml水中，用碱液调节pH值为8，搅拌打浆1小时制备钠基膨润土分散液。称取丙烯酸2.5g加入22ml水中，用0.8g氢氧化钠中和得水溶性混合单体溶液；称取丙烯酸丁酯30g，乙酸乙烯酯12.5g，混合得油溶性单体混合溶液，在搅拌着的钠基膨润土分散液中分别加入水溶性混合单体溶液总量的五分之一和油溶性混合单体溶液总量的五分之一，加入1g壬基酚聚氧乙烯醚和0.2g十二烷基磺酸钠，搅拌均匀，再加入0.5g过硫酸铵，继续搅拌并缓慢升温至回流温度引发反应，保持回流温度继续反应至反应液回流基本消失时，开始均匀滴加剩余油溶性混合单体和水溶性单体混合溶液，保持回流温度至单体全部加完，当单体全部加完后，继续保持回流温度至反应液温度升至90℃，且回流消失后，停止反应，降温，调节pH值为6-7，用纱网过滤，得固含量约为30％的水溶性纳米复合丙烯酸共聚浆料A。

实施例2：乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料B的制备

实施过程同实施例1，只是将5g钠基膨润土改为8g钠基蒙脱土，将85ml水改为82ml，即可得到固含量约为30％的乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料B。

实施例3：乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料C的制备

实施过程同实施例1，只是将5g钠基膨润土改为10g多水高岭土，将85ml水改为80ml，即可得到固含量约为30％的乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料C。

分别将上述制备的乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料A、B和C稀释，铺制薄膜，用透射电镜和X-射线衍射分析，可以发现乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料的浆膜中的层状硅酸盐片层以纳米尺寸大小存在，证明上述所制备的乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料A、B和C均为纳米复合丙烯酸共聚浆料。

Claims (3)

1、一种乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料，其特征在于在纳米级尺寸上由丙烯酸共聚浆料和无机材料复合而成，其固含量为10-50％；其中所说的无机材料为粘土，其粘土含量占丙烯酸共聚浆料干基重量的1-30％；所说的丙烯酸共聚浆料是由两种或两种以上丙烯类单体或乙烯类单体组成的混合单体以水为溶剂通过乳液共聚反应而制备的；所述的丙烯类单体或乙烯类单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯。

2、一种乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料制备方法，其特征在于按下述步骤实施：先称取粘土加入水中，调节pH值为6-9，搅拌使粘土形成均匀的分散液；再称取油溶性单体配置油溶性混合单体溶液；并称取水溶性单体加入水中溶解，用碱调节pH值为3-7，得水溶性混合单体溶液；然后在粘土分散液中分别加入10-50％的油溶性混合单体溶液和10-50％的水溶性混合单体溶液，再加入水溶性单体和油溶性单体总量的0.5-5％的乳化剂和水溶性单体和油溶性单体总量的0.1-2.5％的引发剂，搅拌均匀，升温至30-85℃引发共聚反应，当反应液内混合单体反应完全时，同时开始分别滴加剩余油溶性混合单体和水溶性单体混合溶液，在3小时以内滴加完，在30-85℃下保温反应至混合单体基本反应完全，升温至90-95℃，继续反应至无单体回流，降温至50℃以下，调节pH值为5-7，过滤，得乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料。

3、根据权利要求2所述的乳液纳米复合丙烯酸共聚浆料制备方法，其特征在于所述的粘土是钠基膨润土或钠基蒙脱土或高岭土或多水高岭土；所述的引发剂为过硫酸盐，包括过硫酸铵或过硫酸钾，或是过硫酸盐与亚硫酸氢钠或亚硫酸钠组成的氧化还原引发剂；所述的油溶性混合单体溶液包括单体醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯中的一种或一种以上单体组成；所述的水溶性混合单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸中的一种或一种以上单体组成；所述的乳化剂是指由十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种或两种以上组成。