《P(AM-co-AA)浆料的共聚组成对其黏附性能的影响.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《P(AM-co-AA)浆料的共聚组成对其黏附性能的影响.pdf（4页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第2 8 卷第5 期 2 0 0 7 年5 月 纺织学报 J o u m a lo f r e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 8 N o 5 M a v2 0 0 7 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 7 ) 0 5 0 0 7 7 0 4 P ( A M c o A A ) 浆料的共聚组成对其 黏附性能的影响 祝志峰，柴燕，刘启凯 ( 安徽工程科技学院，安徽芜湖2 4 1 0 0 0 ) 摘 要 以轻浆粗纱条的最大强力、断裂伸长和断裂功为量化指标，研究了P ( A M c o A A ) 浆料的共聚组成对其上浆 涤，棉纱黏附性能的影
2、响。所研究的聚丙烯酸类浆料包括P ( A M c o A A ) 及其相应的均聚物P A M 和P A A ，它们都是用 相应的单体通过自由基引发剂引发的聚合反应制备。实验结果表明，这些浆料的共聚组成对其上浆涤棉纱的黏 附性能有显著影响，P ( A M c o _ A A ) 浆料的黏附性能显著优于均聚物P A M 和n 诅。 关键词聚丙烯酸盐浆料；黏附性能；共聚组成；涤，棉纱 中图分类号：髑1 0 3 8 4 6文献标识码：A I n f h l e n c eo fc o p o l y n 地r 咖p o s i t i o no nt l 硷a d h e s i o no fP (
3、A M - c o - A A ) s i z e s Z H UZ h i f e n g ，C H A IY a n ，U UQ i k a i ( A 以血地r s 讧yo ，h 聃幻g yo 谢S 如n c e ，慨瓜u ，A 以以 2 4 1 0 0 0 ，c 航M ) A b s 咖c tT h ei I l f l u e n c e so fc 叩o l y m e rc o m p o s i t i o no nt I l ea d h e s i o no fp 0 1 y a c r y l i cs i z e st op 0 1 y e s t e r c o t
4、t o ny 锄 a r ei n v e s t i g a t e db ya l li I I l p r e 印a t e dI D v i n gn l e t 1 0 l df b rw a r ps i z i n g T h ea d h e s i o ni se V a l u a t e di nt e 珊so ft h e m a x i m u ms t r e n g t l l ，b r e a k i n ge l o n g a t i o na n dw o r l 【t ob r e a ko fas l i g h d ys i z e dm V i n
5、 g T h ep o l y a c r y l i cs i z e s i n v e s t i g a t e di n c l u d eb i o 叫y m e ro fP ( A M c o - A A ) a n dh o m o p o l y m e 瑙o fP A Aa n dP A M n ep o l y m e r i cs i z e s w e r ep r e p a r e dt h r o u g ht l l ep o l y I n e r i z 砒i o no ft h e i rc o r r e s p o n d i n gn 1 0 n
6、o m e r sb yf 南e 瑚m c a li n i t i a t o r I tw a sf o u n d t h 8 tt h ea d h e s i o no ft h ep 0 1 y 1 e r i cs i z e st ot h ef i b e r si s s t l D n g l yd e p e n d s o nt h et y p ea n da m o u n to f t h e s t r u c t u r a lu n i t si n c o r p o r a t e di n t ot h ec o p o l y m e rc h a
7、 i n s T h ea d h e s i o no ft h eb i o p o l y m e rs i z e sw i t ha p p r o p r i a t e 瑚嚏i oo fA Mt oA Au n i t so nt h e 矗b e r si ss u p e r i o rt ot h eh o m o p o l y m e r so fP A Ma n dP A A K e yw o r d s p o l y a c r y l i cs i z e ；a d h e s i o n ；c o p o l y m e rc o m p o s i t i
8、o n ；p o l y e s t e r c o t t o ny a m 黏附性能是浆料最重要的基本性能指标之一， 其主要作用是将经纱内的单纤维相互黏结以提高上 浆纱强力，贴服毛羽，强化浆膜与纱体的结合牢度， 使之被覆于经纱表面，以保护经纱n 。o 。已有研究 结论表明，浆料的黏附性能会影响到浆纱的物理机 械性能，决定了上浆率的需求数值。3J ，甚至会影响到 织机生产效率和坯布质量，所以该性能目前已受到 普遍关注H “o 。聚丙烯酸类浆料的主要优势是黏附 性能良好，它对改善浆纱质量的贡献也主要源于其 黏附性能。 P ( A M c o A A ) 浆料是聚丙烯酸盐类浆料中的一 个主要品种
9、，是以丙烯酸和丙烯酰胺为原料，通过自 由基共聚合反应制成的一种合成浆料。一般认为， 聚丙烯酸盐类浆料适用于纯棉等纤维素纤维类经纱 的上浆，但目前纺织企业在涤棉类经纱的上浆生产 中，也在大量使用P ( A M 。c o A A ) 聚丙烯酸盐类浆料。 另一方面，经纱上浆生产实践表明，不同浆料生产企 业所生产的P ( A M c o A A ) 浆料，在用于涤棉经纱上 浆生产时性能差异很大，这与P V A 合成浆料形成了 鲜明的对照。究其原因，主要在于它的上浆性能与 共聚单体以及聚合方法密切相关。为了减小P ( A M c o A A ) 浆料的差异并提高使用效果，必须对这种浆 收稿日期：2 0
10、0 5 一l O 1 8修回日期：2 0 0 6 一0 2 0 8 作者简介：祝志峰( 1 9 5 8 一) ，教授，博士。从事浆料化学、高分子材料和纺织加工化学的研究。E m a i l ：z h I l z I l i f e l l g w u s i n a c o m 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 7 8 纺织学报第2 8 卷 料的共聚组成与上浆性能的关系进行认真研究。通 过改变共聚组成来提高上浆性能，探索共聚组成与 黏附性能的内在
11、规律。 本文根据自由基共聚合原理，在实验室合成了 一系列共聚组成呈连续变化的P ( A M c o A A ) 浆料样 品，并通过测试这些浆料样品的黏附性能，来探讨其 结构单元的类型及配比与黏附性能之间的变化规 律，揭示共聚组成对涤棉纱黏附性能的影响，为浆 料的生产和使用提供参考。 l实验部分 1 1 材料 丙烯酸( A A ) 和丙烯酰胺( A M ) 均为化学纯试 剂，上海化学试剂厂产品。 涤，棉粗纱由中国人民解放军3 5 0 9 工厂提供， 其混纺比为涤6 5 ，棉3 5 ，捻系数为6 2 0 ，棉纤维 长3 0m m ，线密度1 7 2 1 7 8d t e x ，涤纶纤维为3 8m
12、m 1 5 6d t e x 。 1 2 合 成 在装有机械搅拌装置、冷凝管、滴液漏斗和温度 计的四口烧瓶中，加入一定量的蒸馏水和铺底单体， 搅拌下升温至7 3 ，加入引发剂溶液引发聚合反 应。反应一段时间后，通过漏斗滴加剩余的混合单 体和引发剂溶液，调节滴加速度以控制反应温度。 单体滴加完成之后，继续在搅拌下保温反应2h 。对 于混合单体中含有A A 的试样，以氨水中和至p H 值 为7 。 1 3 表征 1 3 1 黏度 称取经折算相当于4 0 0g 绝干质量的试样，在 三角磨口烧瓶中加入适量的蒸馏水稀释至4 ，以 磁力搅拌器搅拌溶解。用超级恒温水浴锅的循环水 控制浆液温度，在3 0 下以
13、N D J 一7 9 型旋转式黏度 计测定浆液黏度，取2 次测定的算术平均值为测试 结果。 1 3 2 残留单体质量分数 准确称取O 4 0 6g 试样，加入到盛有3 0m L 0 5 十二烷基硫酸钠的2 5 0m L 碘量瓶中，摇匀后加 入5 0m L0 0 5m o l L 溴化钾一溴酸钾溶液，再迅速加 入1 0m L6m o l L 盐酸溶液，将瓶塞塞紧摇匀，以溴化 钾溶液封口。放置暗处静置1 5m i n ，然后加入2 0m L 1 0 碘化钾溶液，立即用o 0 5m o l L 硫代硫酸钠溶液 滴定至接近终点，加入2 m L 淀粉指示剂，再继续滴 定至蓝色完全消失为止。同时做一空白实
14、验，按照 下式进行计算： 残留单体质量分数：警警l o o 式中：可。为空白实验所消耗的硫代硫酸钠标准溶液 的体积( m L ) ；。为试样滴定实验所消耗的硫代硫酸 钠标准溶液的体积( m L ) ；c 为硫代硫酸钠标准溶液 的浓度( 啪l L ) ；伽为样品干重( g ) ；M 。为混合单体 的摩尔加权分子量。 1 3 3 含固量 测定方法参见文献 1 。 1 4 黏附性能 称取经折算相当于2 2 0g 绝干质量的试样，以 蒸馏水配成质量分数为1 的浆液，移入三口烧瓶 并装上冷凝管，在机械搅拌下加热到9 5 ，然后将 该浆液倒人一个不锈钢金属槽中，并以水浴保持在 9 3 9 6 ，再将绕在一
15、个金属框上的涤棉粗纱条在 该浆液中浸渍5r n i n 。将粗纱框取出挂起晾干，再将 轻浆粗纱条小心剪下，收集备用。轻浆粗纱力学性 能测试参见文献 6 。 2 结果与讨论 根据实验要求，首先合成纯聚丙烯酸盐( P A A ) 浆料、纯聚丙烯酰胺( P A M ) 浆料以及4 种共聚组成 呈连续变化的P ( A M 。c o - A A ) 浆料，然后通过比较各 浆料样品的黏附性能，来揭示该浆料的共聚组成与 黏附性能之间的内在规律。所合成的浆料样品的含 固率、黏度、p H 值及残留单体质量分数见表1 ，它们 对涤棉纱的黏附性能如表2 所示。 表1 浆料样品表征 T h b 1C h a r a
16、c t e r i z a 6 0 n0 ft h ep o l y a c r y I i cs i z e sp r e p a r e d 对于用粗纱法来测试浆料的黏附性能而言，轻 浆粗纱条的最大强力s 。和断裂功形。，都是表征浆 料黏附性能的重要指标。由表2 中轻浆粗纱条的最 大强力和断裂功可知，在n ( A M ) ：n ( A A ) 7 0 ：3 0 时，这种 共聚物对涤棉纱的黏附性能又随该比值的增大而 降低。P ( A M c o A A ) 共聚物对涤棉纱的黏附性能， 在诧( A M ) ：站( A A ) = 7 0 ：3 0 时达到最大值。此外， P ( A M c o
17、A A ) 共聚物对涤，棉纱的黏附性能明显优于 P A A 和P A M 这2 种均聚物。 在经纱上浆过程中，浆液会对经纱产生浸透和 被覆作用。浸透到经纱内部的浆液，黏附于经纱纤 维之间，烘干之后便在纤维之间形成黏合性的胶层； 而被覆于经纱表面的浆液，在被烘干之后会在经纱 表面形成浆膜。有研究表明，黏合接头在外力作用 下的破坏形式，根据其破坏的位置可分为内聚破坏、 界面破坏和混合破坏1 。内聚破坏完全发生在胶层 的内部，这种破坏形式表明黏合剂的黏合性能已满 足要求，但黏合剂所形成的胶层本身强度不够。界 面破坏是指胶层与被黏物分离，它说明黏合界面两 相分子问的作用弱，黏附力低。兼有内聚破坏和界
18、面破坏的破坏形式称之为混合破坏。一般而言，当 被黏物强度较大而又黏合良好时，混合破坏是主要 的破坏形式。出现这种混合破坏的黏合强度一般都 比较高，是较为理想的情况协j 。由此可见，就浆料对 纤维的黏合而言，仅当出现内聚破坏或界面破坏时， 浆料的黏附性能通常是不高的，浆料本身的内聚力 以及浆料胶层与纤维之间的界面力，都是决定黏附 性能的重要因素。 在大多数涤棉混纺纱中，涤纶纤维在数量上占 主导地位，所以涤纶纤维对这种轻浆粗纱条的强度 影响很大。对于P ( A M c o - A A ) 浆料而言，随着 n ( A M ) ：n ( A A ) 值的逐渐增大，大分子链中A M 结构 单元增多，A
19、A 结构单元减小，共聚物的极性减小。 涤纶纤维属于低能表面的高分子物质，是非极性的 材料，根据T r a u b e 规则旧o ：非极性吸附剂总是易于从 极性溶剂中优先吸附菲极性组分，所以当涤纶从以 水为溶剂的P ( A M c o A A ) 溶液中吸附共聚物大分子 时，吸附难度随着浆料大分子链中A M 与A A 物质的 量比的增加而下降。值得注意的是吸附不仅是黏合 过程中的一个环节，也是两相界面间扩散的基础。 吸附好则有利于在浆料与纤维之间形成分子级的紧 密接触，减少胶层与纤维之间界面破坏发生的可能 性。另一方面，A M 结构单元的吸湿性远比A A 结构 单元小得多，在胶层中更容易形成氢键
20、，这显然会提 高胶层分子的内聚力，减少内聚破坏发生的可能性。 所以，当A M 与A A 单元的物质的量比较低时， P ( A M c o A A ) 对涤棉纱的黏附性能随该比值的增加 而增大。 然而，当大分子链中A M 与A A 结构单元的物质 的量比过大时，过强的分子间作用力会使胶层的韧 性下降，这不仅增大了胶层与纤维界面上的内应力， 还容易产生应力集中。当局部应力超过局部强度 时，就会产生银纹或裂纹，裂纹的顶部是应力集中的 主要部位，其数值通常比平均应力大很多倍0 。，因 此，均质材料的裂纹往往发展较快，易于造成界面破 坏。由此可见，当P ( A M c o A A ) 浆料大分子链中的
21、A M 结构单元过大时，其黏附性能就会受到影响。 3结论 1 ) 聚丙烯酸盐浆料的共聚组成( 结构单元的种 类及其物质的量比) ，对涤棉纱的黏附性能有显著 影响。 2 ) 当n ( A M ) ：凡( A A ) 7 0 ：3 0 时，按本文聚合方 式所制备的P ( A M c o A A ) 浆料，对涤棉纱的黏附性 能随该比值的增加而增大；当该比值大于7 0 ：3 0 时， 其黏附性能随该比值的增加而降低。P ( A M c o A A ) 对涤，棉纱的黏附性能，在该比值等于7 0 ：3 0 时达到 最好。 3 ) P ( A M c o A A ) 共聚物对涤棉纱的黏着性能， 优于P A
22、M 和P A A 这2 种均聚物。，鞠辫霉 参考文献： 1 z h uzF ，Q i a ozY ，K a n gcz ，e ta 1 E f f e c t so fa c r y l a t e c o n s t “u t i o n a lu n i t so nt h eb o n ds t r e n 甜ho fp o l y a c r y l a t es i 2 e s t o6 b e rs u b s t m t e s J JA p p lP D l y ms c i ，2 0 0 4 ，9 l ( 5 ) ： 3 0 1 6 3 0 2 2 2 李跃华，祝志峰几种常见
23、聚丙烯酸类浆料黏着性能 的评估 J 棉纺织技术，2 0 0 4 ，3 2 ( 3 ) ：5 9 ( 下转第8 8 页) 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 8 8 纺织学报 第2 8 卷 3结语 酶处理有较好的去除木质素效果，且对竹原纤 维强度损伤小。在酶处理效果中，精练酶去除木质 素的效果比漆酶好，精练酶+ 漆酶二步法处理的效 果最好。二步法的最佳处理工艺条件：精练酶处理， p H = 7 5 ，温度5 5q C ，浴比1 ：3 0 ：中振荡，酶质量
24、浓度 2 0 L ，时间4 8h ；漆酶处理，p H = 5 ，温度6 0 ，浴比 1 ：3 0 ，强振荡，酶质量浓度2 0g ，L ，时间lh 。但从处 理后的竹原纤维结构性能数据来看，纤维还偏粗，要 在纺纱厂实际应用，还需要作进一步的柔软和梳理 处理。黼 参考文献： 1 李焰，徐海林竹原纤维织物与苎麻织物服用性 _ 【】e m t m _ j i “m - 2 3 4 5 6 7 8 能 J 纺织学报，2 0 0 6 ，2 7 ( 1 1 ) ：7 9 8 l 。 姚文斌一种竹原纤维的制备方法：中国， 2 0 0 3 1 0 1 0 8 5 2 6 1 P ，2 0 0 5 0 6 2 1
25、 唐志荣，李茂松，周文龙，等彩色棉机织物生物酶处 理工艺及性能 J 纺织学报，2 0 0 5 ，2 6 ( 2 ) ：1 1 1 1 1 5 万玉芹纺织用竹纤维脱胶、细化工艺及其结构性能 研究 D 上海：东华大学，2 0 0 3 ：3 7 4 1 F e l b yC ， P e d e r s e nLS ，N i e l s e nBR E r I l l a J l c e da u t o a d h e s i o no fw o o d矗b e r su s i n gp h e n o lo x i d a s e slJ H o l d b r s c h u n g ，1 9
26、 9 7 ，4 5 ( 3 ) ：4 6 7 4 6 8 周文龙酶在纺织中的应用 M 北京：中国纺织出版 社，2 0 0 2 ：2 6 9 2 8 4 徐蔚有色棉产品的精练工艺研究 J 东华大学学 报：自然科学版，2 0 0 l ，2 7 ( 5 ) ：9 9 一1 0 4 ， 姚穆，周锦芳，黄淑珍，等纺织材料学 M 北京：中 国纺织出版社，2 0 0 2 ：6 5 ( 上接第7 9 页) 3 z h uzF ，c a osJ M o d i f i c a t i o I l st oi m p I D v et h ea d h e s i o no f c r o s s l i n k
27、 e ds t a r c hs i z e st of i b e rs u b s t r a t e s J T b x t i l eR e s J ，2 0 0 4 ，7 4 ( 3 ) ：2 5 3 2 5 8 4 A g g a m a lVK E v a l u a t i o no fs t a r c ha n da c r y l i cs i z e s J I n dJT e x t i l eR e s ，1 9 8 7 ，1 2 ( 2 ) ：9 7 9 9 5 祝志峰，张媛媛，喻翠云，等表面活性剂对淀粉，P v A 混合浆液黏着性能的影响 J 纺织学报，2 0
28、0 4 ，2 5 ( 5 ) ： 5 l 一5 4 6 钱坤，顾晓良，祝志峰电解质对淀粉和P V A 浆料黏 7 8 9 1 0 着性能的影响 J 纺织学报，2 0 0 4 ，2 5 ( 5 ) ：5 4 5 6 张留成高分子材料导论 M 北京：化学工业出版 社1 9 9 3 张开高分子界面科学 M 北京：中国石化出版社， 1 9 9 7 沈钟，王果庭胶体与表面化学 M 北京：化学工业 出版社，1 9 9 7 B r e w i sDM S u d a c ea n a l y s i sa n dp I e t r e a t m e n to fp l a s t i c s a n dm e t a l s Mj L o n d o n ：A p p l i e dS c i e n c eP u b ，1 9 8 2 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark