改性VAm类合成浆料的研究.pdf

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1、第2 9 卷第2 期 2 0 0 8 年2 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 9 F e b N o 2 2 0 0 8 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 l ( 2 0 0 8 ) 0 2 0 0 5 4 0 4 改性V A m 类合成浆料的研究 柴燕，祝志峰 ( 安徽工程科技学院，安徽芜湖 2 4 1 0 0 0 ) 摘要为了提高v A m 浆料的使用性能，在v A m 二元共聚浆料的基础上，以添加第3 单体与醋酸乙烯酯( v A c ) 及 丙烯酰胺( A M ) 进行共聚的方式，对v A m 共聚浆

2、料进行改性。分别研究丙烯酸( A A ) 、丙烯酸甲酯( M A ) 及丙烯腈 ( A N ) 3 种单体所形成的结构单元对v A m 浆料的改性效果，考察这3 种结构单元对v A m 浆料性能的影响。结果表 明：以添加第3 单体的方式可以对V A m 浆料取得明显的改性效果；引入A A 结构单元增强了v A m 浆料对棉纤维的 黏附性；M A 结构单元能够改善V A m 浆料对涤纶纤维的黏附性；A N 结构单元则能同时提高v A m 浆料对涤纶和棉纤 维的黏附强度；在v A m 浆料分子中引入A N 结构单元更有利于提高它的使用性能。 关键词v A m 浆料；丙烯酸；丙烯酸甲酯；丙烯腈；改性

3、 中图分类号：鸭1 0 3 8 4 6文献标识码：A R e s e a r c ho nt h ep r o p e r t i e so ft h em o d i f i e dV A ms i z e C H A IY a n ，Z H UZ h i f e n g ( A n 撕觇“ 妙o ，死c ，1 0 z o g y 口n d & 据眦，耽地，4 砒越 2 4 1 0 0 0 ，劬i M ) A b s t r a c tT h eV A ms i z ew a sm o d i f i e dt h r o u g ha d d i n gt h et h i r dm o

4、n o m e r st h a tw e I c o p o l y m e r i z e dw i t hv i n y l a c e t a t e - a c r y a m i d e ( V A c A M )b i n a r ys y s t e m T h er r l o n o m e r se v a l u a t e di n c l u d e da c r y l i ca c i d ( A A ) ，m e t h y l a c r y l a t e ( M A ) a n da c I v l o n i t r i l e ( A N ) T h

5、 ei n n u e n c e so ft h es t m c t u r a lu n i t sf b 瑚e db va b o v em o n o m e r so nt h e p e d 0 瑚a n c eo ft h eV A ms i z ew a si n v e s t i g a t e di nt e 硼so ft h ev i s c o s i t v ，a d h e s i o n t o f i b e r s ，a n df i l mb e h a v i o r s o ft h es i z e s T h er e s u l td e m

6、o n s t r a t e st h a tt h es i g n i f i c a n ti m p r o v e m e n to ft h ep e r f b n a n c eo ft h eV A ms i z eh a s b e e na c h i e v e db ya d d i n gt h et h i r dm o n o m e r s T h ea d h e s i o no ft h eV A ms i z et oc o t t o n6 b e r si ss t r e n g t h e n e db y i n t r o d u c i

7、 n gA Au n i t s ；t h ea d h e s i o nt op o l y e s t e rf i b e r si se n h a n c e dt h r o u g hi n c o 印o m t i l l gM Au n i t s ； a n dt h e a d h e s i o nt ob o t hp 0 1 v e s t e ra n dc o t t o n 矗b e r si si n c r e a s e db vm e a n so fi n t m d u c i n gA Nu n i t s I n c o r p o m t

8、i o no fA N u n i t si n t ot h eV A ms i z ei sm o r eb e n e f i c i a lt om i s i n gt h ew o r k i n gp e d o m n c eo ft h es i z e K e yw o r d s V A ms i z e s ；a c r y l i ca c i d ；m e t h y la c r y l a t e ；a c r y l o n i t r i l e ；m o d i f i c a t i o n 由丙烯酰胺( A M ) 与醋酸乙烯酯( v A c ) 经共

9、聚合 反应制成的V A m 浆料，对纤维具有良好的黏附性， 主要用于纯棉和涤，棉混纺经纱的上浆。一般认 为，v A m 浆料对疏水性纤维和亲水性纤维都有较高 的黏附强度，能够在一定程度上取代P v A 浆料组 分，减少退浆废水中P V A 组分对环境的污染。随着 科学技术的发展，化学合成技术发展迅速，为浆料 化学改性奠定了良好的基础。为进一步提高V A m 浆料的使用性能，曾在v A m 二元共聚的基础上采用 引入第3 单体的方式进行过改性，所采用的第3 单 体包括丙烯酸( A A ) 、丙烯酸甲酯( M A ) 或丙烯腈 ( A N ) ，3 种结构单元对v A m 类浆料都产生了良好的 改

10、性效果，但仅从目前的研究结果来看，这3 种结构 单元对V A m 类浆料改性存在哪些差异还认识不够。 为探讨3 种结构单元在V A m 类浆料中的作用以及 它们之间的差异，本文在V A m 二元共聚的基础上， 分别引入丙烯酸、丙烯酸甲酯和丙烯腈3 种单体合 成V A m 三元共聚浆料，通过对比试验研究了丙烯 酸、丙烯酸甲酯和丙烯腈3 种结构单元对V A m 类浆 料黏度、黏附性能和浆膜性能的影响，旨在为V A m 收稿日期：2 0 0 7 一0 4 一0 1修回日期：2 0 0 7 一0 8 2 8 基金项目：安徽省人才开发资金资助项目( 2 0 0 2 2 0 3 6 ) 作者简介：柴燕(

11、1 9 8 0 一) ，女，硕士生。研究方向为浆料化学。祝志峰，通讯作者，z h u z h 如n 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 第2 期柴燕等：改性v A m 类合成浆料的研究 5 5 类浆料的研究、生产和使用提供一定的参考依据。 1 试验部分 1 1 材料 醋酸乙烯酯为分析纯试剂，丙烯酰胺、丙烯酸、 丙烯酸甲酯、丙烯腈、乳化剂、分散剂、引发剂均为化 学纯试剂。 纯棉粗纱和涤棉混纺粗纱由芜湖裕中纺织厂

12、 提供，涤纶粗纱由仪征化纤常州大明公司提供。纯 棉粗纱线密度为4 0 0t e x ，捻系数为1 0 7 ，棉纤维为 1 7 6d t e x 2 9 5m m ；涤棉混纺粗纱的混纺比为 6 5 ，3 5 ，线密度为3 5 4t e x ，捻系数为5 6 7 ，其中棉纤维 为1 5 7d t e x 2 9 2m m ，涤纶纤维为1 7 1d t e x 3 8m m 。 1 2V A m 浆料的合成 在装有搅拌装置、冷凝管、滴液漏斗和温度计的 四口烧瓶中加入一定量的水以及分散剂和乳化剂， 搅拌溶解均匀，加入l 3 混合单体打底，搅拌升温至 7 5 后，加入部分引发剂引发聚合反应。反应一段 时

13、间后，滴定剩余的单体和引发剂，控制滴定速度以 免使反应温度过高引起暴聚。单体滴定完成之后再 补加一定量的引发剂，继续保温搅拌2h ，冷却到 5 0 后出料。 4 种浆料样品中单体配方如表1 所示。 表l 反应单体比例 T a b 1 P r o p o r t i o no ft l l em 佣。眦r s 注：x 为单体配方中第3 单体。 1 3 性能测试 1 3 1 单体转化率 单体转化率是指转化成聚合物的单体占单体总 质量的百分数。试验操作及计算参见文献 2 。 1 3 2 浆液黏度 浆料的黏度是在室温下用N D J 7 9 型旋转黏度 计进行测定，浆液质量分数为4 。试验操作参见 文献

14、 3 。 1 3 3 黏附性能 将粗纱绕在1 个特制的铝合金框架上，在质量 分数为1 的浆液中浸渍5m i n ，挂起自然晾干 。 然后在Y G 0 6 5 型电子织物强力仪上测试轻浆粗纱 条的最大强力R 。和断裂功形。测试条件为：拉伸 速度5 0m m m i n ，试样夹头距离1 0 0m m ，有效试样的 样本容量2 0 。 1 3 4 浆膜性能 将浆膜裁成2 2 0m m 1 0m m 条状试样，以 H D 0 2 1 N 电子单纱强力仪测试断裂强力和断裂伸长 率，样本容量为2 0 H J 。 浆膜断裂强度按下式计算： Q = P 矾 式中：p 为浆膜的断裂强度，N m m 2 ；P

15、为浆膜的平 均断裂强力，N ；d 为浆膜的平均厚度，m m ；后为浆膜 的宽度，m m 。 2 结果与讨论 2 1 对聚合物浆液黏度的影响 表2 示出浆料试样的特性指标。可以看出， A A 、M A 和A N 结构单元对V A m 类浆料的黏度有一 定的影响。A N 和M A 结构单元使得黏度下降，A A 结构单元对黏度的影响不大。A N 和M A2 种结构 单元是疏水性的，与水之间相互作用比较弱，浆液中 大分子与水分子间的作用力下降，从而使浆液的黏 度下降。 表2 浆料试样的特性指标 T a b 2C h a r a c t e r i s t i ci n d e xo f 陀s i z

16、es a m p l e s 2 2 对浆液黏附性能的影响 A A 、M A 和A N 结构单元对V A m 浆料黏附性能 的影响如表3 所示。可见，A A 结构单元的存在降低 了V A m 浆液对涤纶的黏附性能，提高了对棉的黏附 性能；M A 提高了V A m 浆液对涤纶的黏附性能，降低 了V A m 浆液对棉纤维的黏附性能；A N 结构单元同 时提高了v A m 浆液对涤纶和棉纤维的黏附性能。 在上述3 种结构单元中，A N 对V A m 类浆液黏附性 能的改善程度最大。 要改善浆料对纤维的黏合强度，必须使浆液均 匀地在纤维表面铺展，这要求浆液不仅要具备良好 的流动性，还能对纤维表面产生充

17、分的润湿作用，使 界面分子紧密接触，从而获得较高的黏附力。由于 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 5 6 纺织学报第2 9 卷 表3v A m 浆料对纤维的黏附性能 T a b 3A d h e s i o no ft l l eV A ms i z 鹤t 0 蜘r s A N 和M A 结构单元降低了浆液的黏度，提高了流动 性，浆液易于浸透到纱线内部，在动力学上有利于对 纤维表面产生润湿和铺展作用，获得了分子紧密接 触的首要条件，有助于提高黏合强度

18、。另一方面，浆 液和纤维相互间的黏附作用与其极性密切相关。棉 纤维是极性纤维，与极性高的结构单元有较好的亲 和性；涤纶纤维是表面能较低的非极性物质，不易与 极性物质形成黏合，因此，当V A m 浆料大分子中引 入极性结构单元A A 时，会使它对棉纤维的黏附力 提高，而对涤纶纤维黏附力降低。当在浆液大分子 链中引入M A 时，由于M A 与涤纶大分子中含有类 似的酯基，从而提高了浆液对涤纶纤维的黏附力。 而M A 的极性较弱，不能与棉纤维形成比较强的作 用，因而对棉纤维的黏附力下降；当在浆液大分子链 中引入A N 结构单元时，一方面由于极性作用增加 了胶层的内聚力b ，有利于提高浆料的黏合强度，

19、另 一方面却因极性作用不利于对涤纶纤维的黏附力。 实验结果表明，有利因素的影响大于不利因素的影 响，所以对涤纶纤维黏附力仍得到了提高。 2 3 对浆膜性能的影响 A A 、M A 和A N 结构单元对V A m 浆膜性能的影响 如表4 所示。可以看出，A A 和A N 结构单元提高了浆 膜断裂强度，而M A 降低了浆膜断裂强度；A A 和M A 结 构单元提高了浆膜断裂伸长率，但A N 结构单元却降低 了浆膜断裂伸长率；A A 结构单元缩短了水溶时问，M A 和A N 结构单元增大了水溶时间；A A 结构单元使吸湿 率提高，M A 和A N 结构单元则使吸湿率降低。 表4v A m 浆膜性能

20、T a b 4F i l I nb e l l a v i o 体o f t h eV A ms i z 鹳 玻璃化温度r 。对浆膜的断裂伸长率有重要影 响。引入硬单体与v A c 及A M 共聚，会使V A m 浆料 的丁。提高，浆膜较硬，断裂伸长率降低；反之浆膜变 软。A N 结构单元所形成的聚合物的r 。高，将其引 入v A m 大分子链中，显然会导致浆膜断裂伸长率降 低；尽管A A 结构单元所形成的聚合物的r 。也很 高，但由于A A 是极性的，引入V A m 后增加了浆膜 的吸湿性，改善了浆膜脆硬特性，所以有助于提高浆 膜的断裂伸长率。而M A 结构单元中的酯基使得链 节活动能力增大

21、，因而丁。下降，浆膜断裂伸长率明 显增大，但降低了浆膜的断裂强度。 浆膜大分子之间要有适当的分子问作用力，以 形成较强的内聚强度。引入A A 和A N 结构单元后， 聚合物大分子间的次价力增大，由于这种次价力具 有加和性，增加了浆膜的内聚力，因而使浆膜的断裂 强度提高。 亲水性结构单元A A 的引入，减少了聚合物浆 膜的水溶时间，改善了浆膜的水溶性，但提高了吸湿 率；M A 和A N 结构单元增加了聚合物浆膜的水溶时 间，降低了聚合物浆膜的吸湿率。这是由于M A 和 A N 结构单元属于疏水性结构单元的缘故。 3结论 1 ) 以添加第3 单体与V A c 及A M 共聚的方式对 v A m 浆

22、料进行改性，可以取得比较显著的改性 效果。 2 ) A A 结构单元能够增强v A m 浆料对棉纤维的 黏附性，但降低了对涤纶的黏附强度；M A 结构单元 提高了V A m 浆液对涤纶的黏附性能，A N 结构单元 同时提高了V A m 浆液对涤纶和棉纤维的黏附性能。 3 ) A A 结构单元提高了浆膜的断裂强度和断裂 伸长率，缩短了浆膜水溶时间，提高了浆膜的吸湿 率；A N 结构单元提高了浆膜的断裂强度，降低了断 裂伸长率，延长了浆膜的水溶时间，降低了浆膜的吸 湿率；M A 结构单元降低了浆膜的断裂强度，提高了 断裂伸长率，增加了浆膜的水溶时间，降低了浆膜的 吸湿率。 4 ) A N 结构单元

23、对浆料性能影响最大。在V A m 浆料分子中引入A N 结构单元更有利于提高其使用 性能。镧 参考文献： 1 周永元纺织浆料学 M 北京：中国纺织出版社， 2 0 0 4 ( 下转第5 9 页) 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第2 期陈慰来等：天然彩色棉白棉混纺纱线色泽的预测 5 9 ，+ 去+ 【 【 = 嚣H( 戈i 一贾) 2J 。J 服从标准正态分布( 0 ，1 ) 。 又x 2 = 学服从自由度为 n 一2 的 x 2 分布。 由分布定

24、义： r = 服从自由度为几一2 的分布。给定置信概率l a ，有： P Y o 一旺一0 x o 所以y 0 的置信区间是： 卜+ 触。一t 墨( n 2 ) 占+ 口z o + 旦( n 一2 ) 2 令艿( 戈) ：。( n 一2 ) 1 一口 t 。( n 一2 ) 各。 各0 又多。= 三+ 良。，于是在石处，y 的置信下限为 y 。( 茗) = 多一艿( 戈) ，置信上限为y ：( 茗) = 多+ 艿( 戈) 。 代入f 旦( 忍一2 ) = 3 1 8 24 ，参= 0 1 1 02 4 91 4 9 得到： 沌彤扛了韶 - 日_ _ m _ - 1 o I ” 4 r 1 I

25、| _ 1 ( 上接第5 6 页) 2 珏uzF ，Q i 8 0ZY ，l a I l gcz ，e ta 1 瑚t so fa c r y l a t e c o r 吼i t u t i o n a l0 nt I l eb o n dg t r e n g I l0 fp o l y a c r y l a t es i z e st of 士e r s u b s t m t e s J j JA p p lP o l ys c i ，2 0 0 4 ，9 l ( 5 ) ：3 0 1 6 3 0 2 2 3 李跃华，祝志峰几种常见聚丙烯类浆料黏着性能的 评估 J 棉纺织技术，2 0

26、 0 4 ，3 2 ( 3 ) ：5 9 故当彩棉含量为戈( O 戈1 0 0 ) 时，彩棉白 棉混纺纱线的K s 值的预一测范围是： ( 。3 6 7 ，4 + 2 6 8 48 8 戈一。3 5 ，、i i 三：! 漂， 。3 6 7 ，4 + 2 6 8 48 8 戈+ 。3 5 、i i 乏：! 簪) 3结论 1 ) 随着彩棉含量的变化，彩棉，白棉混纺纱线色 调的变化不是很明显，明度随彩棉含量的增加而减 小，饱和度随彩棉含量的增加而增大。 2 ) 彩棉含量为石( 0 石1 0 0 ) 时，彩棉白棉 混纺纱线的K | s 值的预测范围是： ( o 3 6 71 4 + 2 6 8 48

27、8 戈o 3 5 1 2 + ! ! 掣， o 3 6 71 4 + 2 6 8 48 8 戈+ o 3 5 1 2 + ! 襟) 3 ) 在实际应用中，可以根据彩棉含量预测彩棉 白棉混纺纱线的K s 值范围，也可通过测试彩棉 白棉 昆纺纱线的K s 值( 1 ，) ，由回归方程y = 0 3 6 71 4 + 2 6 8 48 8 菇估算出该彩棉白棉纱线的彩 棉含量( z ) ，这对实际生产具有重要的指导意义。 参考文献： 2 3 4 5 6 7 4 5 张镁，胡伯陶，赵向前天然彩色棉的基础和应 用 M 北京：中国纺织出版社，2 0 0 5 胡伯陶浅议彩色棉的色彩及其产品的加工与使 用 J

28、棉纺织技术，2 0 0 2 ，3 0 ( 5 ) ：9 1 2 李茂松，周文龙，唐志荣天然彩色棉机织物果胶酶处 理的色变规律 J 纺织学报，2 0 0 4 ，2 5 ( 5 ) ：6 1 6 3 董振礼测色及电子计算机配色 M 北京：中国纺织 出版社，1 9 9 6 陈英，关颖测色配色系统在彩色棉色变评价中的应 用 J 北京服装学院学报，2 0 0 4 ，2 4 ( 2 ) ：5 2 5 5 杨伟忠电脑测色仪在纺织检验及生产上的应用 J 染整技术，2 0 0 2 。2 4 ( 3 ) ：3 7 4 0 汪荣鑫数理统计 M 西安：西安交通大学出版社， 1 9 9 5 I H n - 一_ I - _ | ”H l _ I 1 _ H l 程哲琼，祝志峰磷酸酯化反应残留物对淀粉浆料上 浆性能的影响 J 东华大学学报：自然科学版， 2 0 0 6 ，3 2 ( 4 ) ：l O l 1 0 4 郑志荣，祝志峰聚丙烯酸酯浆料丙烯腈结构单元作 用评估 J 棉纺织技术，2 0 0 5 ，3 3 ( 1 2 ) ：7 2 1 7 2 4 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark