涂料印花是利用粘合剂将颜料粘附到纺织品上的印花方法.目前,在我国出口的纺织品中,印花产品和服装印花占了相当大的比例,而涂料印花则占了我国总印花量的50%左右.然而,由于我国印花企业数量众多、国内的涂料印花科技含量较低,很多印花产品没有创新科技的成分,也没有附加的特殊功能,最终导致产品档次不高,利润十分微薄.在当前我国纺织行业面临国内竞争激烈、品牌缺乏、其他发展中国家的低价竞争和西方国家设置的技术和环保壁垒等不利因素的情况下,国内印花行业也面临着巨大的挑战.

涂料印花产品的质量和档次很大程度上取决于涂料印花粘合剂的性能.目前,国内印花行业广泛使用的粘合剂是水性聚丙烯酸酯类粘合剂,该粘合剂存在热粘冷脆、湿磨擦牢度和手感较差等缺点,其应用范围具有一定的局限性,难以用于高档印花产品,并且多数聚丙烯酸酯类涂料印花粘合剂都含有一定量的自交联单体N-羟甲基丙烯酰胺,在焙烘和贮存过程中会释放出甲醛.近年来,随着人们环保意识的不断增强,世界各国特别是欧盟颁布了许多环保法规与法则,加上当前我国印花行业面临的困境,促使国内涂料印花粘合剂的研发朝着新型、环保和高性能的方向发展.

1合成涂料印花粘合剂的新材料

1.1环保型的新型交联剂

目前,市场上多数聚丙烯酸酯类涂料印花粘合剂在合成时都加入N-羟甲基丙烯酰胺,这种自交联单体能有效地提高印花产品的耐水洗和耐磨擦牢度.但N-羟甲基丙烯酰胺的加入会导致印花产品在焙烘和贮存过程中释放出游离的甲醛.要制备环保型的涂料印花粘合剂,一个途径就是在粘合剂合成时摒弃以往常用的自交联单体N-羟甲基丙烯酰胺,寻找能代替它并能保持原有印花产品性能的交联单体.

萧继华[1-2]等人以合成的环氧丙烯酸酯代替N-羟甲基丙烯酰胺制备涂料印花粘合剂,其印花产品不会释放游离甲醛,印花性能良好,手感柔软,干、湿磨擦牢度能达到或超过含N-羟甲基丙烯酰胺的粘合剂.

沈翠慧[3]等人选用含有多种反应性基

此外,高凯[4]等人用双丙酮丙烯酰胺配合己二酸二酰肼作为自交联单体,陈国宝[5]采用无甲醛活性单体G和甲基丙烯酸作为混合交联剂,袁沛然[6]等人选用自制反应性交联单体M代替N-羟甲基丙烯酰胺,都达到了同类粘合剂的水平.

1.2聚氨酯及其改性乳液

聚氨酯乳液具有良好的物理机械性能、优异的耐磨性、弹性及软硬度随温度变化不太大等优点.孙文章[7]等人用自制的聚氨酯乳液作为涂料印花粘合剂,印花产品手感柔软,得色量高,干、湿磨擦牢度达到4~5级,皂洗牢度达到4级左右,超过了涂料印花的国家标准及其它染料印花布的国标要求,可与染色布媲美,甚至超过后者.

虽然水性聚氨酯具有优异的性能,但水性聚氨酯成本较高.用廉价的丙烯酸酯和聚氨酯进行复合制备水性聚氨酯-丙烯酸酯,既可以提高聚氨酯的性能,又能降低材料的成本.将复合乳液作为粘合剂用于涂料印花,既能提高印花产品的质量和档次,又能拓宽聚丙烯酸酯类涂料印花粘合剂的应用范围.将水性PUA复合乳液作为粘合剂用于纯棉平布的涂料印花中,织物的印花牢度和手感都比较好,而且比常用的国产聚丙烯酸酯类涂料印花粘合剂用胶量少[8].

此外,有机硅耐高低温性能和耐水性优异、表面能低、还具有良好的柔软性和透气性,用其对丙烯酸酯乳液进行改性,也能得到具有优良印花性能的涂料印花粘合剂[9-12].关于用丁二烯和丙烯酸酯共聚制备涂料印花粘合剂也有报道[13].

2合成涂料印花粘合剂的新工艺

2.1核壳乳液聚合

核壳乳液聚合就是制备具有核壳结构的乳胶粒聚合物乳液的方法.核壳型聚合物乳液与普通均相结构的聚合物乳液相比,前者能通过粒子设计,在不改变原料组成的前提下,赋予聚合物

杜金梅[14]等人以丙烯酸丁酯为软单体,苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯为硬单体,丙烯酸和甲基丙烯酸环氧丙酯为功能性单体合成了硬壳软核乳胶粒子的乳液.将该乳液作为粘合剂用于纯棉针织布的涂料印花,结果表明:采用该粘合剂配制的印花浆在刮涂时不塞网,印花织物的颜色鲜艳度好、皂洗牢度达到4~5级,干磨擦牢度达到4级,湿磨擦牢度达到3~4级.高宇[15]等人以丙烯酸酯为壳层,将聚硅氧烷以化学键的形式接枝到丙烯酸酯的大分子链上并形成核层,制备了具有外硬内软核壳结构的共聚物乳液.在相同的条件下,分别用该粘合剂与美国Brookline化学公司生产的Superprint101硅丙乳液类涂料印花粘合剂进行印花,并将其印花织物性能进行对比,结果表明:前者手感较好,颜色鲜艳度和颜色深度略差,干湿磨擦牢度与后者相同.

2.2互穿聚合物网络

互穿聚合物网络是两种或两种以上的共混聚合物分子链相互贯穿且至少有一种聚合物是以化学键的方式完成交联而形成的网络结构.用这种方法制备的共混聚合物的分子由于相互交叉渗透,机械缠结,能起到“强迫互溶”和“协同作用”,与一般的组成相同的乳液均匀共聚物相比,其许多性能如成膜性能、耐磨性和拉伸伸长率等都得到明显提高.

顾东民[16]等人以(甲基)丙烯酸及其衍生物等为原料,采用分步乳液聚合的方法制备了具有核壳结构的互穿聚合物网络型的环保涂料印花粘合剂,并通过溶解性能、热分析及电镜表征证实了互穿聚合物网络这种结构的存在.其印花结果表明:在涤纶上的湿牢度优于在棉布上,干、湿磨擦及刷洗牢度均达到4级.

互穿聚合物网络型的PUA复合乳液也可用作涂料印花粘合剂,这种乳液可以结合聚氨酯与丙烯酸酯的优点,产生增效作用,克服目前丙烯酸酯粘合剂性能的不足,大幅度提高手感、延伸强度、延伸率、吸水率、吸尘性等性能.此外,PUA粘合剂延伸性的大幅提高,满足了针织物印花的需

2.3辐射乳液聚合

辐射乳液聚合是指在高能射线辐照下使介质水分解成自由基而引发乳液聚合.这种工艺具有聚合时不需要加入引发剂和PH调节剂、能低温聚合、接枝能深入乳胶颗粒的内部使接枝效率高等优点.杨建军[19]等人采用原位乳液聚合工艺,利用钴60-γ辐射制备出一种无甲醛的水性丙烯酸酯-聚氨酯涂料印花粘合剂.该工艺利用辐射聚合的优势进行乳液接枝共聚或交联,增加了丙烯酸酯和聚氨酯的相容性,通过IPN的“协同效应”和“强迫互溶”的作用制得大小均匀、形态规整的PUA乳液,提高了涂料印花粘合剂防污性、透湿性、耐洗牢度和手感等性能.