有機硅改性丙烯酸酯的性能及應用

馬進霞

蘇州大學 ?江蘇 ?蘇州 ?215123

摘要：本文通過對有機硅改性的丙烯酸酯乳液的性能進行分析檢測，對其應用進行研究，主要對在文物保護中對土遺址的加固作用中，通過對土樣的滲透速度，抗壓強度，耐酸堿性等性質進行測試。在對織物的印染應用中對織物的色牢度，柔軟性和色差等進行一系列測試，均得出很好的結果，能夠被廣泛應用這些領域。

關鍵詞：有機硅;丙烯酸酯;性能;應用

1有機硅改性丙烯酸酯的結構和性能

以軟單體（丙烯酸丁酯，丙烯酸各共占聚合乳液質量的 12%，3%）與有機硅（D4占聚合乳液質量的 9%），在聚合反應步驟、聚合溫度為75℃，乳化劑為單體組合物的3重量%，引發(fā)劑為單體組合物的0.3重量%，并連續(xù)滴加單體以制備乳液聚合和適量的聚合乳液在表面殼中烘烤。

波數(shù)為 2958.02cm、1455.63cm和 1385.86 cm是甲基和亞甲基的特征峰，酯基中 C=O 的伸縮振動峰波數(shù)為 l731.43cm;而C=C的伸縮振動1637cm）和 C=C 與 C-H 鍵相連的伸縮振動（3102cm）的特征峰的消失，說明乙烯基單體已完全反應，乳膠膜無不飽和 C=C 雙鍵存在。波數(shù)為 1252.49cm、1065.49cm和 810.87cm的特征峰分別證實了Si-CH3、Si-O-C 和Si-O-Si 鍵的存在，因波數(shù)在 3022～3700cm之間處無吸收峰，說明乳膠膜中無 Si-OH 鍵，這說明有機硅氧烷已完全共聚合到丙烯酸酯上且無水解。

通過選取 3 個不同的有機硅含量占乳液質量（3%，9%，15%），在軟單體（丙烯酸丁酯，丙烯酸各共占聚合乳液質量的 12%，3%）、聚合反應步驟、聚合溫度 75℃，乳化劑用量占單體質量的 3wt%，引發(fā)劑用量占單體質量的 0.3wt%，單體連續(xù)滴加方式的情況下乳液聚合制備，探究其聚合物膜在 TG-DTA 下的熱性能影響，有機硅含量對聚合物熱分解特征溫度的影響見表 1。由圖1與表1可知，從對比三條 TG 曲線可以看出：由于聚合物膜中殘留乳化劑和小分子的存在，當其質量損失 10%時，不同有機硅含量聚合物對應溫度相差很小。但進入高速分解階段，即質量損失分別達到 30%與最大失重率時，其對應的溫度度有所提高，這說明其耐熱性能隨著有機硅含量的增加有了一定程度的提高，這是因為共聚物分子中引入了具有較高鍵能的 Si-O-Si 鍵的結果。

對比三條 DTA 曲線可以看出：一開始三條曲線幾乎在同一位置出現(xiàn)一個小的拐點，這可能是聚合物中小分子受熱發(fā)生相變，隨著繼續(xù)加熱，出現(xiàn)較大的拐點，這時的失重率約 50%，這可能聚合物大分子開始產生相變，但其拐點溫度隨著有機硅含量的增加略有降低，結合數(shù)據(jù)初步猜想其變化規(guī)律應與其玻璃化溫度呈某種關系：在有機硅含量占乳液質量 3-15%時，有機硅含量升高，其對應聚合物的玻璃化轉變溫度下降。

2有機硅改性丙烯酸酯在滌綸印花中的應用

2..1 實驗材料

電動攪拌器 ?IKARW200 ?德國 IKA 公司;砂磨機JW-6314，上海天鳳電機制造有限公司;電子天平，d=0.0001g ?BSA124S ?北京 Sartorius 公司;電子天平，d=0.01g ?JJ200 ?常熟雙杰測試儀器廠;電腦測色配色儀UltraScanXE ?;美國 HunterLab 公司;摩擦牢度儀 ?Model670 ?英國 JamesH.Heal 公司;高速離心機MC-15K杭州佑寧儀器有限公司;水洗牢度儀SW-18A型德卡精密量儀（深圳）有限公司;納米粒徑電位分析儀Zetasizer Nano Z型 ?英國馬爾文儀器有限公司;電熱鼓風干燥箱DHG-9035A北京恒泰豐科試驗設備有限公司;連續(xù)式定型焙烘機 ?M-1常州市瑪諾科技有限公司;電腦測色配色儀NR200型 ?深圳市三恩時科技有限公司;風格測試儀 ?KES FB 系列 ?日本京都大學;傅里葉智能紅外光譜儀FTIR-1500型 ?美國 Analect 公司;熱失重儀HS-TGA-101型 ?美國 TA Instrument 公司;綜合熱分析儀 ?STA449C 型 ?德國耐馳公司;粘度儀DSH-50-1 ?上海蘭光科技儀器有限公司

2.2 實驗方法

將質量分數(shù)為10%的分散染料濾餅和質量分數(shù)為1%特殊表面活性劑和適量水混合，經玻璃珠砂磨15h，制備出粒徑為1μm的液體染料。

將質量分數(shù)為2.5%液體分散染料、0.5%粘合劑、1%合成增稠劑 PTF-A、適量水混合，攪拌均勻100g 色漿。

滌綸織物→印花→烘干（70℃×2min）→高溫焙烘（180℃×2min）→[皂洗→水洗→烘干]→成品。高溫焙烘過程使用連續(xù)式定型焙烘機來進行。皂洗在水洗牢度儀完成，工藝條件為 4 ?g/L皂片，浴比 1∶50，50 ?℃，45 min。

3.有機硅改性丙烯酸酯粘合劑對印花性能的影響

選擇 5 種液體分散染料（紅 153、黃 114、藍 291 和紫 63）、3 種市售粘合劑（S0501、FY161、W1128）和 1 種自制粘合劑 HQ，采用微量印花的印花方法，固定粘合劑的濃度為 2.5%。

K/S 值和 K/S 值相對強度：4 種液體分散染料（紅153、黃 114、藍 291 和紫 63）的印花織物，經皂洗織物的 K/S 值下降;相對而言，粘合劑會影響到印花織物的表觀色深度，其中以粘合劑 HQ 的得色最深，其次為粘合劑 W1128 和粘合劑 FY161，粘合劑 S0501 的得色最淺。從 K/S 值相對強度來看，以粘合劑 HQ 為最高，4 種液體染料的 K/S 值相對強度達 0.97～1.00;與粘合劑 HQ 和粘合劑W1128相比，粘合劑 FY161 和粘合劑 S0501 對 K/S 值相對強度的影響較大，其K/S值相對強度較小，如液體分散黃114采用粘合劑 FY161，其K/S值相對強度僅為 0.85。

粘合劑和液體染料會影響到印花織物的清晰度，采用液體分散染料紅153和藍291和4種粘合劑（HQ、S0501、FY161、W1128）的印花織物，都具有很好的印花清晰度;相對而言，粘合劑HQ具有很好的印花清晰度，其次為粘合劑W1128，也能獲得較好的清晰度;而粘合劑S0501和粘合劑FY161對印花織物清晰度的影響較大，容易出現(xiàn)滲化現(xiàn)象。粘合劑HQ對5種液體分散染料的印花清晰度的性能要優(yōu)于3種市售粘合劑。

分析，粘合劑HQ除有很好的印花清晰度外，還具有得色最深和和K/S相對強度最大的優(yōu)點。

（1）粘合劑HQ：粘合劑HQ對提高色牢度是有利的，在4種分散染料（黃114、藍291、紫63和紅153）上的色牢度（干態(tài)和濕態(tài)摩擦牢度、皂洗色牢度）均達5級，優(yōu)于3種市售粘合劑（S0501、FY161、W1128）的色牢度。（2）3種市售粘合劑：粘合劑W1128在4種分散染料（黃114、藍291、紫63和紅153）上的干態(tài)摩擦牢度較好（都達4-5級），而另外2種市售粘合劑（S0501、FY161、W1128）的干態(tài)摩擦牢度稍差，其中以粘合劑FY161更明顯（僅為4級）。3種市售粘合劑在4種分散染料（黃114、藍291、紫63和紅153）上的濕態(tài)摩擦牢度稍差（都達4級）。相對而言，粘合劑FY161的皂洗變色和沾色牢度較高，而粘合劑S0501和W1128的皂洗變色和沾色牢度稍差。（3）可能的原因分析：粘合劑HQ能提高色牢度，其性能優(yōu)于3種市售粘合劑（S0501、FY161、W1128）。

4 ??結論

綜上所述，隨著新材料的不斷發(fā)展和現(xiàn)有測試方法的不斷完善，改性有機硅丙烯酸樹脂的性能總能更好地滿足不同地區(qū)的需求。通過對丙烯酸酯經過有機硅進行改性后進行性能測試，最后再對其在文物保護和染料中的應用進行實驗探究。

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