涂料印花粘合劑及其成膜機(jī)理

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　　早期涂料印花的粘合劑是一些天然高分子的植物膠或動(dòng)物膠，這些物質(zhì)雖然有一定的粘著力，但一般都不耐水洗，產(chǎn)品手感硬。理想的粘合劑要求形成的膜無(wú)色透明，加熱后不會(huì)發(fā)黃。膜的性質(zhì)堅(jiān)固且彈性好、粘著力強(qiáng)、耐水洗及干洗、耐日曬及老化；織物處理后成膜柔軟、手感好，且不發(fā)粘。但實(shí)際上，日常所使用的粘合劑不可能全部滿足上述要求。應(yīng)用時(shí)一般會(huì)根據(jù)實(shí)際情況，有時(shí)可選擇幾種粘合劑混合使用，并且可再選用適當(dāng)?shù)闹鷦┗蛱砑觿﹣?lái)改善或調(diào)節(jié)，以獲得較好效果。

　　1粘合劑的類(lèi)型

　　涂料粘合劑發(fā)展到今天，已經(jīng)發(fā)展到了第四代產(chǎn)品。第一代是不能交聯(lián)的高分子成膜共聚物，適于低溫焙烘（100oC）；第二代粘合劑中含有羥基、羧基、氨基、氰基等反應(yīng)型基團(tuán)，在加熱過(guò)程中能與纖維上的羥基等形成共價(jià)鍵，或與外加的交聯(lián)劑起反應(yīng)，從而提高各項(xiàng)應(yīng)用性能；第三代自交聯(lián)粘合劑在單體中加入了自交聯(lián)單體，提高了印花織物的牢度；第四代粘合劑屬于低溫焙烘型，可節(jié)省90%左右能源，并能適用于不耐高溫織物的涂料印花，但在成本和手感方面還存在一定問(wèn)題。

　　1.1按照反應(yīng)性能分

　　常用的粘合劑按照反應(yīng)性能可以將其分為兩類(lèi)。

　　1.1.1非反應(yīng)型粘合劑

　　這類(lèi)粘合劑在印花后處理過(guò)程中，無(wú)論是自身或與交聯(lián)劑、纖維等都不發(fā)生反應(yīng)。非反應(yīng)型粘合劑又可分為以下幾類(lèi)。

　　1.1.1.1聚丙烯酸酯共聚物

　　常用的粘合劑是丙烯酸丁酯和丙烯氰的共聚物，如果單獨(dú)以丙烯酸丁酯為單體來(lái)合成聚丙烯丁酯作為粘合劑，成膜較柔軟，粘著力良好，耐老化性能也好，但機(jī)械強(qiáng)度不高，且易溶脹；分子鏈中引入丙烯氰組分后，粘合劑膜手感雖然較硬，但膜的抗張強(qiáng)度、耐磨性及干洗牢度等都可提高，它們共聚后的共聚物同時(shí)具備兩個(gè)組分的優(yōu)點(diǎn)。例如，聚丙烯酸丁酯的玻璃化溫度Tg約為一56℃，聚丙烯氰的玻璃化溫度Tg約為104℃，這樣高的玻璃化溫度，會(huì)導(dǎo)致所成膜很硬，不適合做涂料印花粘合劑。而含1l%的丙烯氰的丙烯酸丁酯的共聚物，其玻璃化溫度約為一25℃，用它作為粘合劑，仍然有較柔軟的手感，而且其它性能也較好。目前使用的這類(lèi)粘合劑有多種組分比例，性能不完全一樣，可根據(jù)需要選用。1.1.1.2丁二烯共聚物

　　這類(lèi)粘合劑主要為丁二烯和苯乙烯的共聚物、丁二烯與丙烯氰的共聚物等。隨著共聚物組分的變化，共聚物的性質(zhì)也隨著變化。在丁二烯分子鏈中引入苯乙烯組分后，共聚物的機(jī)械強(qiáng)度和彈性都會(huì)提高，而柔軟性則降低。這可以從它們的玻璃化溫度變化看出，例如聚丁二烯的約為一85℃，聚苯乙烯的Tg約為80～100℃，而丁二烯和苯乙烯的比例為75：25的共聚物的Tg約為一60℃，介于它們兩者均聚物之間。由于苯膠乳膜的粘著力不夠好，有些產(chǎn)品還加入第三單體如丙烯酸酯、丙烯酰胺進(jìn)行改善，或者在印花時(shí)拼混某些粘合力強(qiáng)的結(jié)膜物質(zhì)來(lái)改善。

　　1.1.1.3醋酸乙烯酯共聚物

　　聚醋酸乙烯酯雖然本身是一種粘合劑，但不耐洗、性能較硬，因此不能單獨(dú)作為涂料印花粘合劑，如果將它和其它單體進(jìn)行共聚，或者將其進(jìn)行改性，則可以作為印花粘合劑使用。

　　1.1.2反應(yīng)型粘合劑

　　反應(yīng)型粘合劑是通過(guò)在粘合劑分子鏈中引入適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)型基團(tuán)，使粘合劑能夠交聯(lián)或直接與纖維發(fā)生共價(jià)結(jié)合，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而耐溶劑性、耐熱性和彈性均

　　大為提高，摩擦牢度也可改善。含反應(yīng)性基團(tuán)單體的粘合劑主要有以下幾類(lèi)。

　　1.1.2.1胺基單體的粘合劑

　　分子中具有氨基的粘合劑，可和適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑反應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

　　1.1.2.2含羥基單體的粘合劑

　　分子鏈中的胺基可和適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑反應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

　　1.1.2.3可自身交聯(lián)并和纖維反應(yīng)的粘合劑

　　這類(lèi)粘合劑含有丙烯酸甲酯等可自身交聯(lián)的單體。反應(yīng)型粘合劑的性能隨所用單體的性質(zhì)和共聚比而變化，例如，丙烯酸乙酯和丙烯氰共聚物的玻璃化溫度約為一15～5℃，當(dāng)丙烯酸乙酯被丙烯酸丁酯代替后，玻璃化溫度則約為一25～5℃《二，比前者低很多，相應(yīng)的抗張強(qiáng)度、耐熱性也相應(yīng)提高。

　　1.2按照在水中的分散狀態(tài)分

　　涂料印花粘合劑按照在水中的分散狀態(tài)的不同，大致也有三種類(lèi)型，即水分散型、油，水型和水/油型。1.2.1水分散型粘合劑

　　如阿拉明粘合劑，成膜速度快、不需要高溫焙烘。

　　1.2.2油，水型粘合劑

　　如網(wǎng)印粘合劑、東風(fēng)牌粘合劑等，其特點(diǎn)是制備簡(jiǎn)單，易于拼色、清洗方便。

　　1.2.3水/油型粘合劑

　　這類(lèi)粘合劑具備印花輪廓清晰、滲透性好、手感好等優(yōu)點(diǎn)，但花紋耐摩性較差，易燃燒，清洗要用有機(jī)溶劑，所以日常生產(chǎn)中應(yīng)用很少。

　　2涂料印花粘合劑的成膜機(jī)理

　　2.1成膜過(guò)程

　　涂料印花粘合劑在成膜過(guò)程中，除交聯(lián)劑的交聯(lián)作用及自交聯(lián)型粘合劑的自交聯(lián)是化學(xué)過(guò)程外，基本上是物理過(guò)程。粘合劑的物理狀態(tài)不同，成膜機(jī)理也不一樣。

　　2.1.1水分散型粘合劑的成膜過(guò)程

　　阿拉克明粘合劑是溶于醋酸和水的，屬于水分散型，聚合物分子相互糾纏在一起，粘合劑以分子的狀態(tài)分散在溶劑中，隨著溶劑的蒸發(fā)，粘合劑分子進(jìn)一步相互糾纏，從而形成皮膜。成膜不需要太高溫度，只要能將溶劑蒸發(fā)掉就能夠形成理想的膜，外加交聯(lián)劑也是在這個(gè)過(guò)程中起交聯(lián)作用。

　　2.1.2乳液型粘合劑成膜過(guò)程

　　乳液型粘合劑成膜機(jī)理要相對(duì)復(fù)雜些。因?yàn)槿橐盒驼澈现懈叻肿泳酆衔锸嵌喾肿哟嬖谌橐毫Ｗ又?，乳液粒子分散在水介質(zhì)中。

　　它的成膜需要經(jīng)歷以下三個(gè)階段。

　　2.1.2.1水分的蒸發(fā)

　　粘合劑隨著水分的蒸發(fā)，乳液粒子相互接近形成相接觸。

　　2.1.2.2乳液粒子變形

　　互相接近的乳液粒子之間產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象，出現(xiàn)毛細(xì)管壓強(qiáng)，促使毛細(xì)管變細(xì)；毛細(xì)管越細(xì)，壓強(qiáng)越大，當(dāng)毛細(xì)管壓強(qiáng)大于乳液粒子的抗變型力的時(shí)候，乳液粒子就發(fā)生變形。

　　2.1.2.3分子擴(kuò)散成膜受毛細(xì)管壓強(qiáng)的作用變形的乳液粒子之間產(chǎn)生高聚物分子的相互擴(kuò)散，導(dǎo)致分子相互糾纏，相鄰的粒子最終成為一體，最終形成密而牢的薄膜。

　　2.2成膜的最低溫度

　　粘合劑的成膜需要一個(gè)最低溫度即最低成膜溫度MFT，它受粘合劑分子的組成、乳液粒子的結(jié)構(gòu)所影響。溫度低于MFT時(shí)，乳液粒子失去彈性，有足夠的硬度與毛細(xì)管壓強(qiáng)抗衡，無(wú)法完全成膜，完全干燥后成粉末狀態(tài)。常規(guī)認(rèn)為，高聚合物的MFT與玻璃化溫度Tg相近，因此，通常用計(jì)算共聚物玻璃化溫度的公式來(lái)評(píng)估最低成膜溫度。

　　2.3成膜的最短時(shí)間

　　除了最低成膜溫度外，乳液型粘合劑還有一個(gè)最短成膜時(shí)間，這個(gè)時(shí)間是水分蒸發(fā)和顆粒變形所要求的最短時(shí)間，它的長(zhǎng)短主要取決于乳液粒子的大小、外界溫度以及乳液粒子的抱水能力。如果乳液型粘合劑成膜速度過(guò)快，印花時(shí)容易導(dǎo)致塞網(wǎng)，這種情況下只要在粘合劑合成時(shí)加入少量丙烯酸，使用時(shí)加氨水將乳液pH值調(diào)至偏堿性，就能起到抱水作用，延緩成膜速度。

　　3結(jié)語(yǔ)

　　選用不同的單體來(lái)合成粘合劑可以得到不同功能的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品無(wú)論是在解決涂料手感問(wèn)題及水洗、摩擦等牢度問(wèn)題上，都有比較顯著的成效，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要根據(jù)需要來(lái)選擇合適的粘合劑以保證生產(chǎn)出比較優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。