合成增稠劑在乳液涂層中的實踐應用

摘要：對三種合成增稠劑增稠性能、理化性能及應用性能作了較詳細的測試和論述；著重探討了增稠劑在乳液涂層中的應用性能，針對涂層整理的類型選擇對應性能的增稠劑，從而使其達到較好的涂層效果與生產成本。

0前言：

近年來，隨著人們對污染公害、溶劑價格上漲及安全生產等問題越來越重視，涂層加工正由溶劑涂層向水性涂層方向發展。涂層漿體系一般由涂層整理劑（如聚丙烯酸酯等水溶性聚合物和水性聚氨酯乳液等）、交聯劑、增稠劑及添加劑等按一定比例配制而成；在涂層整理液中加入增稠劑，可提高涂層漿料體系的黏度和流變性，控制涂層膠的流動性和滲透性，保持穩定的懸乳狀態，更好地滿足（圓網）涂層加工要求，使之在織物表面覆蓋成膜良好，并改進加工性能和應用性能。本實驗著重對合成增稠劑理化特征、增稠性能及在乳液涂層整理中的應用實踐進行一些探討和評價。

1　實驗

1.1　材料及設備

織物：14.8tex×14.8tex，524根/10cm×283根/10cm，半漂全棉府綢。

試劑：R-8（林化學株式會社），T1806（歐美某品牌），P-803（佛山敬展公司），聚丙烯酸酯乳液AM，水性聚氨酯乳液LN，交聯劑AD，拒水劑Sumifluoil SM-30，醋酸（工業品）。

設備：黏度計Brookfield DV-Ⅱ+Pro（轉子64#），PT-2熱風烘燥定形機（日本過井），雙輥電動軋液烘燥機（瑞士Benz），瑞士Mathis涂層試驗機。

1.2　工藝流程

采用兩次同條件涂層，以增大織物的涂覆量。

涂層1→干燥（120℃，l～2 min）→涂層2→干燥（120℃，l～2min）→防水處理（二浸二軋，壓力980kPa，3 m/min，28℃，軋液率65%～75%）→干燥（120℃，l～2min）→固化（160℃，2～3min）。

涂層配方：丙烯酸酯乳液AM 250g，水性聚氨酯乳液LN 300g，消泡劑JD 1.0g，合成增稠劑x，水y，合計1000g。

拒水工作液配方：Sumifluoil SM-30 4.0%，Fix AD 0.3%，pH 5.5～6.0。

1.3　測試

測定合成增稠劑的理化指標、增稠性能、流變性、耐電解質性能等。

干涂覆量：用質量法測試。

耐水壓：FZ/T 01004—2008《涂層織物 抗滲水性測定》測試。

拒水性：AATCC 22—2005《紡織品 拒水性測試 噴淋法》測試。

耐洗滌性：AATCC 83B—1993法測試。

2　結果與討論

2.1合成增稠劑的理化性能

實驗選用了三種聚合反應類合成增稠劑，即增稠劑R-8、T1806、P-803，測試了各增稠劑產品的理化性能和物理指標，結果見表1。

表1　合成增稠劑的理化性能對比

增稠劑種類	外觀	pH	難揮發成分/%	干燥后狀態	水中分散增稠速度
R-8	乳白色黏稠液	6.5~7.3	85.00	無色透明膜狀物	極容易均勻分散成無色透明液
T1806	乳白色或米黃色黏狀液	6.5~7.3	88.00	無色透明膜狀物	極容易均勻分散成無色透明液
P-803	乳白色黏稠液	6.3~7.0	89.50	無色透明膜狀物	極容易均勻分散成無色透明液

由表1可知，以上三種合成增稠劑的基本性狀非常接近，難揮發成分質量分數都較高，在水中易分散溶脹增稠成無色透明乳液體。

2.2增稠劑的增稠性能

配制不同質量分數的三個增稠劑白漿糊，于室溫（25℃）下用黏度計以轉速6 r/min測定其增稠溶液的黏度，結果見圖1。

圖1　增稠劑的增稠性能曲線

由圖1可以看出，隨著合成增稠劑用量的逐漸增大，這三個增稠劑（R-8、T1806、P-803）增稠液的黏度均顯著提高，說明這三種增稠劑均具有優異的增稠能力即成糊性能，對涂層乳液均有較強的增稠能力；三個增稠劑的增稠能力從小到大為：P-803、T1806、R-8。P-803的增稠能力最強，在用量為1.5%時，白漿黏度即達到80 Pa·s，2.0%時黏度達到100 Pa·s以上。P-803在較低用量時即可提供圓網涂層工藝所需的乳液黏度，以保證紡織涂層整理順利進行。

2.3　增稠后乳液的流變性及黏度指數

涂層整理時涂層漿的流變性會直接影響織物的涂層效果，特別是圓網類涂層漿。運轉前，涂層漿未受到剪切力時，應呈較高的初始黏度，不易透過篩網眼轉移到織物上；運轉時，涂層漿受到一定剪切力，黏度急劇下降，易透過篩網而均勻涂覆在織物上；一旦剪切力消失，圓網內及涂覆到織物上的涂層漿立刻恢復至高黏度狀態，有利于織物涂層整理的均勻性和生產的順利進行。

增稠劑原糊的流變性可由黏度指數PVI值（PVI=η₆₀/η₆，η₆₀為60r/min時的黏度，η₆為6r/min時的黏度）表示?，F配制質量分數為1.50%的增稠劑原糊，用黏度計在不同轉速下測定黏度，繪制增稠劑增稠乳液流變性能曲線，結果見圖2。

圖2　增稠劑增稠乳液的流變性能曲線

如圖2所示，三種合成增稠劑原糊的黏度隨剪切應力增加而急劇下降，顯示出良好的流變性；各種增稠劑增稠乳液屬于假塑性流體，即切力變薄流體，隨著剪切速率增大，其黏度下降，這是由增稠劑乳液自身性質所決定的。

對于涂層加工來講，整理漿液的流變性能直接影響涂層效果，P-803及其復配增稠的涂層整理液體系乳液PVI值都較小，具有較優異的觸變性，最適用于圓網涂層整理；該類增稠劑流體具有良好的流動性和觸變性，應用于全棉緊密織物在高黏度下進行刮刀涂覆加工，利于涂層漿料由圓網內向涂層織物上轉移，實現均勻的濕涂覆量，且涂層膜具有一定的光潔度。

2.4　耐電解質性能

合成增稠劑的耐電解質性能也是衡量其在涂層漿中應用效果的一項重要指標，分別配制質量分數為1.50%的增稠劑原糊，再加入不同質量分數的電解質（如氯化鈉等）溶液，攪拌均勻，采用黏度計測其相應的黏度變化，結果見圖3。

圖3　增稠劑的耐電解質性能曲線

由圖3可知，三個合成增稠劑均具有較好的耐電解質性能，從大到小依次為：P-803、T-1806、R-8；由于P-803較優的耐電解質性能，減輕了涂層漿料中整理助劑對增稠性能的影響，配制后的涂層整理乳液具有更高的黏度保留程度。

2.5 增稠劑在乳液涂層中的應用

按涂層工藝配方將三種增稠劑按不同用量的（R-8 0.86%、T-1806 0.62%、P-803 0.56%）分別配制涂層乳液整理液，適當調整pH，分別將涂層乳液增稠到某一等同的黏度，然后在相同設備上對全棉府綢織物進行涂層整理加工。用以上不同合成增稠劑配制的涂層漿對純棉府綢進行圓網涂層加工，測試涂層產品的各項性能，結果見表2。

表2　三個增稠劑配制的涂層產品性能

增稠劑種類	用量/%	耐靜水壓/ N/m		拒水性/分				織物手感
				涂面		布面
		加工初期	水洗5次后	加工初期	水洗5次后	加工初期	水洗5次后
R-8	0.86%	＞1 000	350	100	80	100-	70+	稍硬不粘
T1806	0.62%	＞1 000	380	100	90	100	80-	柔軟略粘
P-803	0.56%	＞1 000	450	100	90+	100	80	較軟不粘

不同增稠劑對乳液涂層應用性能的影響存在一定差異。由表2可知，加工初期織物拒水性達95分以上、耐靜水壓高，各增稠體系的各項指性能標都較高，但經過水洗，即表現出一定的差異（即耐洗性能差異）；相比之下，P-803復合的增稠體系防水耐久性較好，涂層產品的拒水性達90分以上且耐洗性能好；從手感來看，T1806整理織物的手感非常柔軟，P-803的手感稍遜色些，但織物表面干燥均勻豐滿。

增稠劑P-803的多羥基結構與纖維及黏合劑中的羧基、羥基、腈基均有親和力，可以增大黏附力，增強耐洗性能。另外，此類物質固化時，可與高聚物乳液及織物進行部分交聯，尤其與聚丙烯酸酯乳液具有一定的反應性，可提高聚合物交聯度，使其耐靜水壓、耐洗性能得到一定提高，涂層織物表面發黏也得到改善；但由于交聯度高，使涂層織物手感稍有負面影響。

3 結語

3.1增稠劑P-803、T1806和R-8對涂層乳液具有較強的增稠效果和較好的耐電解質性能，其中P-803的各項性能較好，用于涂層漿增稠可使涂層工作漿料具有較佳的黏度和流變性，賦予乳液均勻穩定的懸浮狀態，保證織物涂層膜的均勻覆蓋性和附著力。

3.2增稠劑結構性能的差異對于涂層織物性能會產生一定程度的影響，采用P-803增稠乳液體系功能性涂層等加工，可提高乳液聚合物交聯度，使其耐靜水壓、耐洗性能等得到相應提高。

3.3合成增稠劑因其組分、結構、聚合反應以及乳化劑選擇不同，其性能存在差異，涂層整理生產實踐中應合理選用；選擇高反應性能、增稠力強、觸變性好及耐電解質優的增稠劑，能提供高黏度的同時，也使其固化后可以充分交聯到大分子涂層薄膜中，以增強對織物涂層功能耐久性能。