增稠剂在乳液涂层中的应用

增稠剂在乳液涂层中的应用作者：未知所属行业：后整理点击次数：322[摘要]提要本文着重对增稠剂在乳液涂层中的应用性能进行了探讨，并对不同类型的10种合成增稠剂，即DicrylanThickenerO、CollacralLR8475、EmulsurV、HiprintLB、MiroxAM、DicrylanThickenerR、S...提要本文着重对增稠剂在乳液涂层中的应用性能进行了探讨，并对不同类型的10种合成增稠剂，即DicrylanThickenerO、CollacralLR8475、EmulsurV、HiprintLB、MiroxAM、DicrylanThickenerR、SS-l、S、LutexalHP、HiprintLA的增稠性能、理化性能及应用性能，作了较详细的实验和论述，为不同类型的涂层选择了不同类型的增稠剂，使其达到较好的涂层效果。一、前言近年来随着人们对公害污染、溶剂价格上涨及安全等问题的逐渐重视，涂层加工正由溶剂涂层向水系涂层方向发展。目前，国内外都有一些乳液涂层剂产品，为了充分发挥这些产品的涂层效能、就必须对水系涂层工艺及涂层处方进行较详细的研究。本文将着重于增稠剂在乳液涂层中的应用进行一些探讨，为此，我们选用了不同类型的10种增稠剂，对其增稠性能、理化性能及应用性能进行了一些探讨和评价。选用的10种增稠剂包括;1、聚丙烯酸类DicrylanThickenerRCibaMiroxAMStockHausenSS-1石家庄树脂厂S石家庄农药厂2、聚氧乙烯类CollacralLR8475BASFDicrylanThickenerOCiba3、聚乙二醇醚类EmulsurV松井色素HiprintLB林化学株式会社4、复合体系LutexalHPBASFHiprintLA林化学株式会社二、实验内容及数据分析1、增稠剂的理化性能及增稠性能(1)各种增稠剂的基本特性;(2)各种增稠剂的增稠特性;增稠用乳液ImpranilAW系外增稠型聚丙烯酸酯涂层乳液，含固量40%，原液pH4.4，测试温度27℃，粘度计NDJ-79型。表1表1（续）(3)增稠后乳液流变性及粘性指数的测定粘度不同，乳液流变性及EVI不同，为此，选择增稠后在实际涂层试验时粘度趋于一致的乳液(1)-(10)，进行流变性及EVI的测定，这样才有可比性图例：η一表观粘度，D一剪切速率，T一温度，r一轴速。处方(1)-(10)见表2。由于NDJ-79型粘度计测定EVI较为困难，所以选用目前较通用的NDJ-l型粘度计进行测定。NDJ-l为Brookfield型粘度计，最宜测定EVI，但此数据只供参考。表2乳液粘性指数EVI=（60转/分粘度）/（6转/分粘度）lgEVI=tgθ2、增稠剂对涂层应用性能影响使用同一种织物，用同一种工艺流程和条件，将不同用量的各种增稠剂分别加到同一乳液中。通过适当调整pH，分别将乳液增稠到某一相同的粘度值，测定这一粘度值时的剪切速率，应近似于所确定的涂层条件下刮刀对乳液的剪切速率，然后在相同设备条件下涂层，此时在刮浆瞬间，不同增稠体系乳液的粘度应该是接近的，得到的湿涂覆量也是接近的。织物;涤/棉65/35，65S/2*65S/2130*65线绢。工艺流程;采用两次同条件涂层，以增大涂覆量。涂层(1)→干燥(120℃*l分)→涂层(2)→干燥(120℃*l分)→防水处理(二浸二轧，压力10千克力/厘米，速度3米/分，温度27℃，轧液率40-45%)→干燥(120℃*l分)→固化(160℃*2分)。涂层处方;防水浴处方:SumifluoilEM-113%FixAO.3%试验设备;日本过井PT-2热风烘燥定形机，瑞士Benz双辊电动轧液烘燥机，瑞士Mathis涂层试验机。测试方法;耐水压;ISO-811法拒水性;AATCC-22-1980法耐洗涤性;AATCC-83B-1973法干涂覆量;重量法表3表3（续）三、讨论分析1、增稠剂的增稠性能a·四种类型增稠剂对乳液均有较强的增稠力，相比之下，聚氧乙烯类增稠能力最强，如Ciba公司的DicrylanThickenerO，用量在1.5%时，即达到7000CPS，聚丙烯酸类增稠剂中MiroxAM和DicrylanThickenerR比SS-l、S有更高的增稠力，从曲线可以看出，SS-1、S的粘度随用量增大，上升曲线非常平缓，很近似于天然糊料增稠剂的增稠曲线;复合体系中LutexalHP的增稠力高于HiprintLA增稠力;在聚乙二醇醚类中，EmulsurV和HiprintLB增稠力接近。b·不同增稠剂对pH敏感程度不一。其中聚丙烯酸类最为敏感，此类增稠体系是由于同离子效应引起分子内斥力，而使体系粘度升高。若降低pH或使pH值过高，都会引起粘度下降，所以聚丙烯酸类宜采用pH8-9范围;相对来讲其它几类增稠剂对pH敏感程度稍差一些，但都存在一个粘度较高的pH区间。如;CollacralLR8475pH值8-10DicrylanThickener07-9LutexalHP4.5-8.5HiprintLA4.5-9.5HiprintLB6-8EmusurV5-72、流变性能从η—r，曲线可见，各种增稠乳液均属于假塑性流体，即切力变薄流体，随着剪切速率增大，粘度下降，这是由乳液自身性质所决定的。乳液在静止状态时具有结构粘度——分子链间的内斥力、氢键、范德华力造成的体系粘度，以及大分子链不取向造成流动性差，而产生高粘废。当外加剪切力时，破坏分子链由氢键、范德华力构成的结合，并使大分子链取向产生流动，减小了分子链之间的阻力，从而使表观粘度下降。对于涂层来讲，浆液流变性的不同会直接影响涂层效果，如聚丙烯酸及其复合体系的增稠乳液，EVI值都较小，都具有较大触变性，最适用于园网涂层。运转前涂层浆未受到剪切力时，呈较高的初始粘度，所以不会透过网眼流到织物上;运转时浆液受到剪切力，粘度急剧下降，使浆液非常容易透过网眼，均匀涂覆在织物上。一旦剪切力消失，涂覆到织物上的浆液马上又呈高粘度状态，防止了向织物内部渗透。这两种增稠剂还适用于非拒水性织物，在高粘度下进行刮刀涂覆加工。对于拒水性织物，EVI值不能过低，因为EVI值越小，结构粘度越大，浆液的延展性、流动性也就越差，很容易出现涂覆不连续的现象，对于高粘度加工尤为重要。对于聚氧乙烯及聚乙二醇醚增稠体系，都具有较大的EVI值，所以它可用于拒水织物上的涂层加工。3、增稠剂对涂层的应用性能不同增稠剂对乳液涂层应用性能的影响，有着很大的差异。从防水性能来看，加工初期除EmulsurV体系，织物拒水性达90分以上，各增稠体系的各项指标都较高，但一经水洗，即表现出明显的差异。聚氧乙烯和聚乙二醇醚类增稠剂对防水的耐久性能影响很大，相比之下，聚丙烯酸及复合的增稠体系防水耐久性能较好，其中以DicrylanThickenerR及MiroxAM性能最为优异。从手感来看，聚氧乙烯、聚乙二醇醚类增稠体系可得到非常柔软的手感;聚丙烯酸及复合体系增稠乳液涂层后手感稍硬;SS-1所得到的手感更硬一些，但织物表面干燥丰满。以上性质可从以下几方面来分析;a·聚丙烯酸增稠剂的多羟基结构与纤维及粘合剂中的羧、羟、腈基[-C（=O）-O-、OH、-C=N]均有亲和力，可以使粘附力上升，使耐洗性增强。从另一方面来讲，此类物质固化时，可与高聚物或织物进行部分交联，尤其与聚丙烯酸酯具有一定的反应性，可提高高聚物交联度，所以相对来讲，抗水压、耐洗性都较高，发粘也得到了改善，但由于交联度高，使手感稍硬。但同样是聚丙烯酸的增稠剂，因其组分、结构、聚合度、交联度以及乳化剂的不同，其性能仍有显著差距，如DicrylanThickenerR，MiroxAM耐水洗性明显高于同一类的SS-1、S，前二者均为反应性很强的聚丙烯酸乳液，所以固化后能将增稠剂中的水溶性或亲水性基团最大程度地交联封闭起来，使其耐水性得到很大提高。b·非离子体系的聚氧乙烯与聚乙二醇醚类增稠剂主要结构-[-O-CH2-CH2-]-。其本身具有乳化、润湿、增溶作用的表面活性剂，含有大量亲水基团，并且具有较强的扩散渗透作用，这样就严重地影响了交联度及成膜性，造成了耐水洗性不佳，耐水压及拒水性下降，又由于-[-O-CH2-CH2-]-结构的存在，使高聚物大分子链之间增加了滑移，减少了链移动的阻力，所以薄膜具有良好的柔软度。对于DicrylanThickener0应用于乳液涂层、各项指标都较高，我们可理解为该物质亲水性基团较少，或具有较多的反应性基团，固化后使其得到一定程度的封闭，从而提高了各项指标。四、结论1、选用的10种增稠剂对于阴离子性外增稠涂层乳液均有较强的增稠力，聚丙烯酸体系中增稠力最强的为Ciba公司的DicrylanThickenerR及StockHausen公司的MiroxAM。非离子体系中增稠力最强的为DicrylanThickenerO及BASF的CollacralLR8475。复合体系的增调剂不仅可对乳液增稠，而且对水也有较强的增稠力。2、增稠后乳液体系的粘度对pH敏感性不同，聚丙烯酸类最为敏感，只在pH7-9才可维持较高粘度，而其它三类体系在较大的pH范围内均可维持较高的粘度。3、各种增稠剂对于涂层织物性能会产生一定程度的影响。聚氧乙烯及聚乙二醇醚增稠体系涂层后手感柔软，表面光滑，但织物防水性及防水耐久性有所降低，所以对于功能性涂层如防水、防油、阻燃等加工，宜采用聚丙烯酸类增稠剂;而对于装饰性涂层如双面异色、遮光等加工，宜采用聚氧乙烯或聚乙二醇醚类的增稠剂。4、应研制高反应性的增稠剂，使其固化后可以充分交联到大分子薄膜之中，以减少对涂层耐久性的影响。参考文献[1]日本，《纤维》，1986，2-3[2]《印染译从》，1983，6，9[3]《印花糊料讲座》，黄茂福编