鄭林祿 林 蓉 陳萬春

（1.寧德師范學院化學與材料學院；2.福建省特色生物化工材料重點實驗室 福建寧德 352100；3.珠海市暉翔涂料有限公司 廣東珠海 519050）

涂料印花是一種利用粘合劑將非水溶性有色物質粘附在織物表面而形成各種花紋圖案的印花方法。與傳統(tǒng)印花工藝相比，涂料印花集工藝簡單，節(jié)能減排，色彩豐富，印花花紋紋路清晰等諸多優(yōu)點，因而被廣泛應用于印花工業(yè)[1-3]。涂料印花的粘合劑應用最多的是聚丙烯酸酯(PA)類黏合劑，但常規(guī)聚丙烯酸酯類黏合劑存在“熱粘冷脆”、耐水及耐溶劑性較差和色牢度與手感相矛盾等缺點[4-5]。本研究擬通過乳液聚合法制備氟改性聚丙烯酸酯乳液，將其作為印花涂料粘合劑應用于織物的印花中，利用C-F鍵能大且取向朝外，使聚合物的主鏈被保護起來，故有機氟聚合物具有超低的表面能和獨特的耐水、耐候、耐沾污等特性[6]。并通過單因素試驗確定印花涂料配方及印花最佳烘焙工藝條件，旨在探究氟改性聚丙烯酸酯型粘合劑在涂料印花中應用的可行性。

一、實驗部分

（一）試劑與儀器。丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸（AA）、十二烷基硫酸鈉（SDS）均為化學純（國藥集團化學試劑有限公司）；甲基丙烯酸三氟乙酯（TFEMA）為分析純（威海新元化工有限公司）；過硫酸鉀（KPS）為分析純（天津科密歐化學試劑有限公司）；OP-10為分析純（無錫市亞泰聯(lián)合化工有限公司），涂料藍和增稠劑為工業(yè)級（河南德泰化工產(chǎn)品有限公司）。DHG-9030A電熱恒溫干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司）；DF-101S型集熱式恒溫加熱器（鞏義市予華儀器有限責任公司）；Model-Y571耐摩擦色牢度試驗儀（深圳市海濱儀器有限公司）；X-rite8400測色配色儀（美國愛色麗公司）。

（二）氟改性聚丙烯酸酯乳液的制備。含氟聚丙烯酸酯乳液的制備方法參考文獻[7]。先將去離子水（60g）、OP-10（0.5g）、SDS（2g）、KPS（0.5g）快速攪拌15min。然后將BA（27g）、AA（2.5g）、TFEMA（用量根據(jù)實驗需要添加）混合均勻制成單體混合物，分成三份。再將1/3乳化劑和引發(fā)劑的水溶液，加入約1/3的單體混合物置于250ml四口燒瓶中，用攪拌器攪拌并升溫至75℃，當混合物呈現(xiàn)乳白色泛藍光后保溫反應15min，再將剩余單體混合物在1小時內滴加完畢。剩余1/3單體混合物和剩余2/3的乳化劑和引發(fā)劑水溶液滴加完后繼續(xù)保溫反應3小時，冷卻至40℃以下，過濾產(chǎn)物，得到氟改性聚丙烯酸酯乳液。

（三）涂料印花工藝。涂料印花色漿配方：涂料印花色漿配方按照表1進行配制。

表1 涂料印花色漿配方

（四）性能測試。

1.乳液的性能測試。乳液固含量和吸水率分別按照GB/T2793-1995和FZ/T10019-2011的測定方法進行測試。

2.印花織物性能測試。印花織物耐皂洗牢度和摩擦牢度測分別按照國標GB/T3921—2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》和GB/T3920-2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》測試方法進行測定。

二、結果與討論

（一）乳液的性能分析。

1.有機氟用量對乳液固含量影響。固含量是評價乳液性能的一項重要指標，高固含量的乳液具有成膜快、耗能低、成本低、易規(guī)?；葍?yōu)點。通過改變有機氟的用量（占單體總量的0%、10%、20%、30%、40%），探究有機氟的用量對乳液固含量的影響，實驗結果如圖1所示：

圖1 不同有機氟用量對固含量的影響

由實驗結果可知：有機氟單體的用量可以影響乳液的固含量，純聚丙烯酸酯乳液的固含量為25.24 %，隨著有機氟用量的增加，乳液的固含量呈現(xiàn)逐漸升高的變化趨勢。其主要原因是乳液的穩(wěn)定性與氟原子的特性有關，有機氟單體中的氟原子取代氫原子形成碳氟鍵，鍵能比碳氫鍵大，碳氟鍵取向朝外，使得聚合物的主鏈被保護起來，從而乳液的穩(wěn)定性也大大提高，乳液越穩(wěn)定越不易揮發(fā)，固含量越大。

2.有機氟用量對乳液吸水率的影響。吸水率是乳液的一個重要參數(shù)，用以表征乳液的耐水程度。通過改變有機氟的用量（占單體總量的0%、10%、20%、30%、40%），探究有機氟的用量對乳液吸水率的影響，所得實驗結果如圖2所示：

圖2 不同有機氟用量對吸水率的影響

由實驗結果可知：乳液的吸水率的受有機氟單體用量影響較大，當有機氟用量從0%升至20%時，乳液吸水率迅速從41.18%降至27.28%，當有機氟用量大于20%時，乳液吸水率降低相對減緩，結合固含量綜合考量有機氟用量為20%最佳。通常聚合物的吸水率與其表面能有關，表面能越低，吸水率越低。由于氟元素的電負性大，范德華半徑僅0.135nm，氟原子在碳碳鍵兩邊呈對稱分布，使得聚合后的分子呈非極性；端基-CF3能夠很大程度降低聚合物的表面能。因此，隨著有機氟單體用量的增加，乳液的吸水率逐漸降低。

（二）織物印花性能分析。

1.粘合劑用量對織物印花性能的影響。粘合劑對于印花涂料至關重要，適量的粘合劑可以使印花涂料呈現(xiàn)較佳的性能，而不同粘合劑在涂料中的使用量各不相同，因此必須確定粘合劑的用量。通過改變粘合劑的用量（占涂料總量的40%、45%、50%、55%、60%），增稠劑用量2%，烘焙溫度140℃，烘焙時間4min，探究粘合劑的用量對織物印花性能的影響，所得實驗結果如圖3、表2所示：

圖3 粘合劑用量對織物印花K/S值的影響

表2 粘合劑用量對織物印花性能的影響

由實驗結果可知：粘合劑的用量增加，可使表觀得色量和牢度從2-3級提高至3-4級，表明粘合劑用量增加，不僅能使涂料快速成膜，而且可增強涂料對織物的粘附力；表觀得色量在粘合劑用量為30%時最高（K/S值為16.1），在粘合劑用量超過30%后開始下降表明說明粘合劑用量大于30%時，涂膜變厚，乳膠膜對顏色的反射能力降低了；另外，粘合劑用量的過大還會造成手感變硬、堵網(wǎng)、拖漿、增加印制成本等問題。綜合考量，粘合劑的用量以30%為宜。

2.有機氟用量對織物印花性能的影響。有機氟用量很大程度上影響著改性效果，從而影響織物印花性能。通過改變有機氟用量（占單體總量的0%、10%、20%、30%、40%），且增稠劑用量2%，粘合劑用量30%，烘焙溫度140℃，烘焙時間4min，探究有機氟用量對織物印花性能的影響，所得實驗結果如表3所示：

表3 有機氟用量對織物印花性能的影響

由實驗結果可知：未加入有機氟時，純丙烯酸酯乳液獲得的織物印花手感較硬，皂洗牢固度和摩擦牢度性能的級別也較低，但隨著有機氟用量的增加，織物印花的手感從3-4級到3級，織物印花的皂洗牢固度和摩擦牢度呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，且在有機氟用量為20%時，涂膜可以快速成膜，織物的牢度和手感較佳，綜合考量，有機氟用量以為20%為宜。

3.增稠劑用量對織物印花性能的影響。增稠劑作為涂料的重要組分，其用量對織物印花的性能有較大的影響。通過改變增稠劑用量（占涂料總質量0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%），且粘合劑用量30%，有機氟用量20%，烘焙溫度140℃，烘焙時間4min，探究增稠劑用量對織物印花性能的影響，所得實驗結果如表4所示：

表4 增稠劑用量對織物印花性能的影響

由實驗結果可知，增稠劑用量的增加，皂洗牢固度和濕摩擦牢度影響不大，對手感和干摩擦牢度有影響，當增稠劑用量為2.0%時，印花織物的手感達到4級，干摩擦牢度升至3-4級，花紋清晰度和滲化現(xiàn)象越良好，但增稠劑量大于2.5%之后，彎曲剛度值逐漸增大，織物的手感逐漸變硬；印花涂料色漿易結塊，不易通過篩網(wǎng)，堵網(wǎng)現(xiàn)象明顯；增稠劑易吸水溶脹，織物的耐洗牢度也降低。綜合考量，增稠劑用量以2%為宜。

4.烘焙工藝條件對織物印花性能的影響。

（1）烘焙溫度對織物印花性能的影響。通過改變印花的烘焙溫度（110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃），且增稠劑用量2%，有機氟用量20%，粘合劑用量30%，烘焙時間4min，探究烘焙時間對織物印性能的影響，所得實驗結果如表5所示：

表5 烘焙溫度對織物印花性能的影響

由實驗結果可知，在150℃前，隨著烘焙溫度的提高，織物印花的牢度和手感都升高至3-4級，溫度高于150℃時織物印花的牢度和手感降低至3級。這是由于溫度過高會導致大分子鏈斷裂或破壞。然而，在140℃烘焙時，乳膠膜的成膜性能良好，各項性能都較優(yōu)異。綜合考量，烘焙溫度以140℃為宜。

（2）烘焙時間對織物印花性能的影響。通過改變印花的烘焙時間（2min、3min、4min、5min、6min），且增稠劑用量2%，有機氟用量20%，粘合劑用量30%，烘焙溫度140℃，探究烘焙時間對織物印花性能的影響，所得實驗結果如表6所示：

表6 烘焙時間對織物印花性能的影響

由實驗結果可知：烘焙時間和烘焙溫度對織物印花性能的影響一致，隨著烘焙時間增長，手感和濕摩擦牢度的變化不大。干摩擦牢度和皂洗牢度在4min時有最大值，為3-4級。這表明烘焙時間需適宜，時間過短無法成膜且性能差，時間過長會造成分子斷裂，降低乳膠膜強度，影響性能。綜合考量，烘焙時間以4min為宜。

三、結語

通過常規(guī)乳液聚合法制得含氟聚丙烯酸酯乳液，探究了有機氟單體（TFEMA）對乳液固含量和吸水率的影響，當有機氟單體的用量為20%時，固含量和吸水率分別達到26.61%，27.28%。將制得的含氟聚丙烯酸酯乳液應用于印花涂料，并通過單因素探究粘合劑用量、有機氟用量、增稠劑用量、烘焙溫度、烘焙時間對織物印花性能的影響，確定了涂料配方及印花的最佳烘焙工藝條件：粘合劑30%、增稠劑2%，最佳烘焙工藝條件為140℃下烘焙4min。將氟改性聚丙烯酸酯乳液作為印花涂料粘合劑制得的織物印花手感柔軟，不堵網(wǎng)，表觀得色量、耐皂洗牢度和摩擦牢度良好。