專利名稱：一種乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料及其制備方法，特別是一種紡織領(lǐng)域用生態(tài)友好環(huán)境的乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料及其制備方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，紡織漿料主要分為淀粉類漿料，聚乙烯醇(PVA)漿料和聚丙烯酸類漿料三大類。聚乙烯醇漿料自1940年第一次用于經(jīng)紗上漿后，由于具有優(yōu)良的成膜性、粘附性及與其它漿料相溶性好的特點(diǎn)，很快就被紡織工業(yè)采用，在合成纖維混紡紗(滌/棉)問世后，PVA漿料也能夠滿足其上漿要求。目前在紡織經(jīng)紗上漿過程中，PVA作為主漿料已廣泛應(yīng)用于純棉、滌棉、滌粘、錦綸等紗線的上漿使用，并被認(rèn)為是理想漿料。然而隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，近年來發(fā)達(dá)國家，特別是西歐國家針對(duì)PVA漿料難于生物降解，并對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染的現(xiàn)狀，已經(jīng)提出禁止使用PVA作為紡織漿料。我國也于1997年提出在漿紗過程中不用或少用PVA的漿料發(fā)展目標(biāo)。但時(shí)至今日，國內(nèi)外在替代PVA漿料方面的研究進(jìn)展不大，因而不用或少用PVA仍然是近幾年我國紡織漿料的發(fā)展方向。
丙烯酸類漿料俗稱“裁縫”漿料，由于其結(jié)構(gòu)和性能的可設(shè)計(jì)性，因而可以滿足不同紗線上漿性能要求，同時(shí)該類漿料在退漿廢水中易于絮凝、回收和被生物降解，因此還被認(rèn)為是生態(tài)環(huán)境友好紡織漿料。但由于該類漿料的生產(chǎn)成本較高，因此只能用作輔助漿料用于各類紗線上漿，部分替代PVA漿料。
納米復(fù)合材料是近年來發(fā)展起來的新型材料，被稱為“21世紀(jì)最有前途的材料”之一”。納米復(fù)合材料是指分散相尺寸至少有一相的一維尺寸小于100nm的復(fù)合材料。聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料是將無機(jī)納米結(jié)構(gòu)單元分散于聚合物基體中所形成的復(fù)合材料。無機(jī)材料具有極好的耐熱性和阻燃性、高強(qiáng)度、高剛性，而聚合物材料具有良好的柔韌性，將兩種材料在納米尺度上復(fù)合，就可以結(jié)合聚合物和無機(jī)納米材料的優(yōu)點(diǎn)，從而大幅度地提高聚合物的力學(xué)性能。將無機(jī)材料與丙烯酸類漿料進(jìn)行納米尺度上復(fù)合制備納米復(fù)合丙烯酸漿料，也有可能提高現(xiàn)有丙烯酸漿料的漿紗性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，尋求提供一種生態(tài)環(huán)境友好的乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料及其制備方法，它與變性淀粉漿料配合使用，在滌棉或滌粘紗線的上漿過程中能夠完全替代PVA漿料，可以克服紡織企業(yè)現(xiàn)有漿紗工藝因使用PVA漿料而造成環(huán)境污染的不足。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料，是在納米級(jí)尺寸上由丙烯酸共聚漿料和無機(jī)材料復(fù)合而成，其固含量為10-50％；其中所說的無機(jī)材料為粘土，包括鈉基膨潤土、鈉基蒙脫土、高嶺土、多水高嶺土，其粘土含量占丙烯酸共聚漿料干基重量的1-30％；本發(fā)明所說的丙烯酸共聚漿料是由兩種或兩種以上丙烯類單體或乙烯類單體組成的混合單體以水為溶劑通過乳液共聚反應(yīng)而制備的；所述的丙烯類單體或乙烯類單體包括丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯。
本發(fā)明提出的乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料制備方法，按下述步驟實(shí)施先稱取粘土加入水中，調(diào)節(jié)pH值為6-9，攪拌使粘土形成均勻的分散液；再稱取油溶性單體配置油溶性混合單體溶液；并稱取水溶性單體加入水中溶解，用堿調(diào)節(jié)pH值為3-7，得水溶性混合單體溶液；然后在粘土分散液中分別加入10-50％的油溶性混合單體溶液和等量的10-50％的水溶性混合單體溶液，再加入水溶性和油溶性單體總量的0.5-5％的乳化劑和水溶性和油溶性單體總量的0.1-2.5％的引發(fā)劑，攪拌均勻，升溫至30-85℃引發(fā)共聚反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)液內(nèi)混合單體基本反應(yīng)完全時(shí)，同時(shí)開始分別滴加剩余油溶性混合單體和水溶性單體混合溶液，在3小時(shí)以內(nèi)滴加完，在30-85℃下保溫反應(yīng)至混合單體基本反應(yīng)完全，升溫至90-95℃，繼續(xù)反應(yīng)至無單體回流，降溫至50℃以下，調(diào)節(jié)pH值為5-7，過濾，得乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料。
本發(fā)明所述的粘土是鈉基膨潤土或鈉基蒙脫土或高嶺土或多水高嶺土，其含量占丙烯酸類混合單體總重的1-30％；所述的引發(fā)劑為過硫酸鹽，包括過硫酸銨或過硫酸鉀，或是過硫酸鹽與亞硫酸氫鈉或亞硫酸鈉組成的氧化還原引發(fā)劑；所述的油溶性混合單體溶液包括醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯中的一種或一種以上單體組成；所述的水溶性混合單體包括丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸中的一種或一種以上單體組成；所述的乳化劑是指由十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、壬基酚聚氧乙烯醚中的一種或兩種或兩種以上組成。
本發(fā)明采用原位乳液聚合法以粘土為無機(jī)材料制備乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料。在制備過程中，為了使制備工藝簡單易行，沒有采用氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行原位乳液聚合反應(yīng)。但本發(fā)明的制備工藝完全可以在氮?dú)獗Ｗo(hù)下成功地實(shí)施。本發(fā)明所制備的乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料可以提高現(xiàn)有丙烯酸類漿料的漿紗性能，并且易于生物降解，為生態(tài)友好型紡織漿料，該漿料與變性淀粉漿料配合使用對(duì)滌棉紗線和滌粘紗線上漿，具有優(yōu)異的漿紗性能，而且可以簡化調(diào)漿工藝，大幅降低漿紗成本。該漿料研制開發(fā)成功的最大優(yōu)點(diǎn)是可以克服目前國內(nèi)外紡織企業(yè)漿紗生產(chǎn)工藝中大量使用PVA漿料造成的環(huán)境污染。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
實(shí)施例1乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料A的制備稱取5g鈉基膨潤土加入85ml水中，用堿液調(diào)節(jié)pH值為8，攪拌打漿1小時(shí)制備鈉基膨潤土分散液。稱取丙烯酸2.5g加入22ml水中，用0.8g氫氧化鈉中和得水溶性混合單體溶液；稱取丙烯酸丁酯30g，乙酸乙烯酯12.5g，混合得油溶性單體混合溶液，在攪拌著的鈉基膨潤土分散液中分別加入水溶性混合單體溶液總量的五分之一和油溶性混合單體溶液總量的五分之一，加入1g壬基酚聚氧乙烯醚和0.2g十二烷基磺酸鈉，攪拌均勻，再加入0.5g過硫酸銨，繼續(xù)攪拌并緩慢升溫至回流溫度引發(fā)反應(yīng)，保持回流溫度繼續(xù)反應(yīng)至反應(yīng)液回流基本消失時(shí)，開始均勻滴加剩余油溶性混合單體和水溶性單體混合溶液，保持回流溫度至單體全部加完，當(dāng)單體全部加完后，繼續(xù)保持回流溫度至反應(yīng)液溫度升至90℃，且回流消失后，停止反應(yīng)，降溫，調(diào)節(jié)pH值為6-7，用紗網(wǎng)過濾，得固含量約為30％的水溶性納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料A。
實(shí)施例2乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料B的制備實(shí)施過程同實(shí)施例1，只是將5g鈉基膨潤土改為8g鈉基蒙脫土，將85ml水改為82ml，即可得到固含量約為30％的乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料B。
實(shí)施例3乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料C的制備實(shí)施過程同實(shí)施例1，只是將5g鈉基膨潤土改為10g多水高嶺土，將85ml水改為80ml，即可得到固含量約為30％的乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料C。
分別將上述制備的乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料A、B和C稀釋，鋪制薄膜，用透射電鏡和X-射線衍射分析，可以發(fā)現(xiàn)乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料的漿膜中的層狀硅酸鹽片層以納米尺寸大小存在，證明上述所制備的乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料A、B和C均為納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料。
權(quán)利要求
1.一種乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料，其特征在于在納米級(jí)尺寸上由丙烯酸共聚漿料和無機(jī)材料復(fù)合而成，其固含量為10-50％；其中所說的無機(jī)材料為粘土，其粘土含量占丙烯酸共聚漿料干基重量的1-30％；所說的丙烯酸共聚漿料是由兩種或兩種以上丙烯類單體或乙烯類單體組成的混合單體以水為溶劑通過乳液共聚反應(yīng)而制備的；所述的丙烯類單體或乙烯類單體包括丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯。
2.一種乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料制備方法，其特征在于按下述步驟實(shí)施先稱取粘土加入水中，調(diào)節(jié)pH值為6-9，攪拌使粘土形成均勻的分散液；再稱取油溶性單體配置油溶性混合單體溶液；并稱取水溶性單體加入水中溶解，用堿調(diào)節(jié)pH值為3-7，得水溶性混合單體溶液；然后在粘土分散液中分別加入10-50％的油溶性混合單體溶液和10-50％的水溶性混合單體溶液，再加入水溶性單體和油溶性單體總量的0.5-5％的乳化劑和水溶性單體和油溶性單體總量的0.1-2.5％的引發(fā)劑，攪拌均勻，升溫至30-85℃引發(fā)共聚反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)液內(nèi)混合單體反應(yīng)完全時(shí)，同時(shí)開始分別滴加剩余油溶性混合單體和水溶性單體混合溶液，在3小時(shí)以內(nèi)滴加完，在30-85℃下保溫反應(yīng)至混合單體基本反應(yīng)完全，升溫至90-95℃，繼續(xù)反應(yīng)至無單體回流，降溫至50℃以下，調(diào)節(jié)pH值為5-7，過濾，得乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料制備方法，其特征在于所述的粘土是鈉基膨潤土或鈉基蒙脫土或高嶺土或多水高嶺土；所述的引發(fā)劑為過硫酸鹽，包括過硫酸銨或過硫酸鉀，或是過硫酸鹽與亞硫酸氫鈉或亞硫酸鈉組成的氧化還原引發(fā)劑；所述的油溶性混合單體溶液包括單體醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯中的一種或一種以上單體組成；所述的水溶性混合單體包括丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸中的一種或一種以上單體組成；所述的乳化劑是指由十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、壬基酚聚氧乙烯醚中的一種或兩種或兩種以上組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紡織領(lǐng)域應(yīng)用的漿料及制備方法，特別是一種紡織用生態(tài)環(huán)境友好的乳液納米復(fù)合丙烯酸共聚漿料及其制備方法，漿料在納米級(jí)尺寸上由丙烯酸共聚漿料和無機(jī)材料復(fù)合而成，固含量為10－50％；先稱取粘土加入水中，調(diào)節(jié)pH值，攪拌使粘土形成均勻的分散液；再稱取油溶性單體配置油溶性混合單體溶液；并稱取水溶性單體加入水中溶解，用堿調(diào)節(jié)pH值，得水溶性混合單體溶液；然后在粘土分散液中分別加入油溶性和水溶性混合單體溶液，再加入乳化劑和引發(fā)劑，攪拌均勻，升溫引發(fā)共聚反應(yīng)完全時(shí)，滴加剩余油溶性和水溶性單體混合溶液，保溫反應(yīng)完全，升溫繼續(xù)反應(yīng)至無單體回流，降溫，調(diào)節(jié)pH值，過濾得產(chǎn)品，其工藝簡單，性能好。
文檔編號(hào)C08F20/10GK1927893SQ200610068458
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者張曉東, 劉馨 申請(qǐng)人:青島大學(xué)