在聚合反应结束后,收集反应器与搅拌器上的凝胶物,在105oC烘干到恒重,计算其占单体、乳化剂以及引发剂总重的百分率,即:X:堕×100%。%式中X为凝胶物率(%),脚l为凝胶物质量(g),历2为单体、乳化剂及引发剂的总质量(g)。
2.4.4摩擦牢度测试
(1)干摩擦:将试样平放在深圳市海滨仪器有限公司的Model—Y571型耐摩擦色牢度测试仪的测试台垫衬物上,两端夹持固定,在摩擦头上固定干摩擦布,摩擦头在试样上沿100mm长的轨迹作往复直线摩擦lO次,时间10S,垂直压力9N。
(2)湿摩擦。换湿摩擦布(含水率95%~i05%)按上述方法试验。等级评定:l级——有严重划痕:2级——有少量划痕;3级——基本无划痕;4级——无划痕。2.4.5皂洗牢度把涂料印花样品浸于65oC、2%的洗衣粉液中,浸泡3h后取出,用手均匀用力地沿横纹方向往返搓洗10次,观察有无裂纹、脱落及褪色情况,以级表示。1级——有严重裂纹,脱落及褪色明显;2级——有裂纹,脱落及褪色一般;3级——有少许裂纹,无脱落及几乎不褪色;4级——无裂纹,无脱落及不褪色。
3结果与讨论
3.1红外光谱分析
聚合物乳液经过破乳、洗涤、抽提、真空干燥后,与KBr研磨制成压片,利用美国Perkin—ElmerSpectrum型傅里叶红外光谱仪(FT—IR)对其进行检测,其结果如图l。可以看出,293lcm_处有强吸收峰,为-CH2一非对称伸缩振动吸收峰:l729cm-1处的强吸收峰是羰基吸收峰,表明聚合物中含有酯键;1166cm叫处有C-州伸缩振动吸收峰,这是丙烯酸酯类聚合物的特征吸收峰:l030、1072和ll18cm-1处出现了Si--O--Si键特征吸收峰,说明该红外试样存在由硅氧烷水解缩合后产生的交联结构:910cm_1处出现了环氧树脂的环氧基特征峰,l602cm~、l452cm-1处也出现了环氧树脂中苯环的骨架振动特征吸收峰。
3.2乳化剂的选择及用量
研究了复配型乳化剂体系,即阴离子型乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)和非离子型乳化剂OS.15的复配对乳液稳定性的影响,结果如表l所示。
研究发现,对于本实验的预乳化过程,复配体系比单独使用的预乳化效果更好,由此制得的乳液耐电解质及耐酸碱稳定性也更好,提升了最终涂膜的湿摩擦牢度及皂洗牢度。其原因在于当OS-15和SDS复合使用时,SDS粒子之间距离增大,粒子间的静电斥力减少,预乳化时可以得到更好的稳定效果。最佳配比选择为m(SDS):m(OS-15)=l:3。
增加乳化剂用量可以提高反应转化率,但浓度过高则降低成膜后的耐水性及摩擦牢度。乳化剂用量(占单体总质量的百分率)对乳液稳定性及成膜性能的影响,乳化剂适宜的用量为单体总质量的4%。
3.3单体种类及配比对聚合物性能的影响
拟通过种子乳液聚合法制备具有软核硬壳的核壳结构乳液。实验中,保持壳单体和改性条件不变,考察了核单体的组合及配比对涂膜性能的影响。实验结果见表3。各配比构成的核单体成膜后都表现出良好的柔软性及弹性,性能差别主要反映在摩擦牢度及皂洗牢度方面。由表3可知,当核单体组成配比为m(MA):m(EA):m(BA)=I:l:3时,涂膜后的干、湿摩擦牢度及皂洗牢度都达到了设计要求。
在核单体和改性条件不变时,考察了合成壳单体的组合及配比对成膜性能的影响,结果如表4所示。
不同配比的壳层成膜后,其柔软性、弹性良好,但摩擦牢度和皂洗牢度有差异。表4表明,选用壳单体组成为,,l(MA):m(EA):m(BA)=2:l:l时,涂膜性能满足设计要求。
分别以上述较佳配比制备核、壳单体,考察核、壳单体的用量对成膜性能的影响(以核单体占单体总质量的百分数表示),结果见表5。由表5可知,随着核单体质量分数的增加,成膜后手感、柔软性增强。
这是因为核单体中的主要成分是丙烯酸丁酯。但核单体比例过大,则以丙烯酸甲酯为主的壳单体功能减弱,反而使摩擦牢度、皂洗牢度下降。兼顾考虑,确定最佳核单体质量分数为30%~40%。