阻燃硅丙静电植绒粘合剂的制备及应用

发布时间：2020-08-12 19:43

【摘要】：静电植绒是使绒毛在电场力的作用下垂直插入到带有粘合剂的基材表面的过程。丙烯酸酯粘合剂产品在纺织行业中应用广泛。然而,聚丙烯酸酯是一种易燃的高分子材料,在实际应用过程中存在安全问题。因此,制备具有阻燃性能的丙烯酸酯粘合剂显得尤为重要。因此本论文将以上两种方法结合,采用化学改性的方法将阻燃单体和有机硅单体接枝到丙烯酸酯乳液,制备了含磷型硅丙乳液;然后经氢氧化铝共混改性后制备成阻燃硅丙粘合剂,并应用于静电植绒工艺中。论文主要进行了以下工作:(1)通过单因素实验探讨反应单体种类及配比、乳液反应温度、乳化剂用量及配比、引发剂用量、单体甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯(PAM-100)用量以及缓冲剂(NaHCO_3)用量对乳液性能的影响。通过对反应单体转化率,乳液凝聚率、稳定性,聚合现象以及乳胶粒径和成膜性等各项性能的分析确定了合成含磷型硅丙乳液的最优工艺:选用丙烯酸正丁酯(BA)、丙烯酸乙酯(EA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、乙烯基硅油和甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯(PAM-100)为反应单体,双丙酮丙烯酰胺(DAAM)和己二酸二酰肼(ADH)为交联单体;单体配比为BA/EA/MMA/PAM-100=55/25/15/5;聚合温度为85℃;乳化剂用量为4%,配比为3:2,引发剂用量为0.4%,PAM-100用量为5%,NaHCO_3用量为1%。(2)采用纳米粒径测试仪、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TG)、差示扫描量热分析仪(DSC)对含磷型硅丙乳液的结构和性能进行表征。结果显示:乳胶粒子具有核壳结构,乳液粒径小且平均粒径为168.1 nm;单体之间均发生反应;合成的乳胶粒子只存在一个玻璃化温度,实际测试值为-28.44℃,与理论值-29℃基本一致;含磷型硅丙乳液胶膜与工业硅丙乳液胶膜相比其耐热性能提高了69.56℃。(3)将制备的含磷型硅丙乳液与无机阻燃剂共混得到阻燃硅丙粘合剂。本论文选用Al(OH)_3作为无机阻燃剂,探讨了添加不同量的Al(OH)_3对粘合剂阻燃性能的影响。通过UL-94阻燃防火等级测试及标准法测试评定其阻燃性能,结果显示:未添加阻燃剂的含磷型硅丙乳液胶膜在10 s内燃尽,工业硅丙乳液胶膜在3 s内燃尽,说明含磷型硅丙乳液的阻燃性能优于工业硅丙乳液。当Al(OH)_3添加量为乳液的50%时,阻燃硅丙粘合剂阻燃等级达到V-1级;工业粘合剂未达到评定等级,当Al(OH)_3添加量达到100%时,阻燃硅丙粘合剂完全不燃烧,工业粘合剂达到V-0级。说明在相同阻燃剂添加条件下阻燃硅丙粘合剂的阻燃性优于工业粘合剂的阻燃性。(4)将阻燃硅丙粘合剂用于静电植绒工艺中,探讨上胶量、焙烘温度、焙烘时间和不同阻燃剂添加量对植绒织物性能的影响。确定静电植绒最优工艺参数为:上胶量250 g/m~2、焙烘温度100℃、焙烘时间5 min、阻燃剂用量为50%~100%;所得植绒织物的植绒牢度达到9000次以上,弯曲长度仅为2.6 cm,手感柔软达到3~4级,干摩擦牢度达到4级,湿摩擦牢度达到3~4级,均达到静电植绒家纺用产品一等品的标准。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ433
【图文】：

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阻燃硅丙静电植绒粘合剂的植绒原理植绒是利用静电效应在带有粘合剂的物体表面植入绒毛的一植绒示意图如图 1-1 所示。绒毛经过通电的供毛装置带负电荷场中分开并做直立运动，当供毛装置靠近涂覆粘合剂的基材装置的网眼中垂直粘附于基材表面。植入绒毛后的基材经过膜并固定直立的绒毛。

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阻燃硅丙静电植绒粘合剂的制备及应用静电植绒基材：静电植绒基材的种类多样、应用范围广泛、不受基材材质和性能影响，各种基材均可应用于植绒。如：纺织布、塑料、皮革、纸、陶瓷、海绵及金属等。1.2.3 静电植绒工艺静电植绒对于不同的应用领域，所使用的基材和绒毛不同，植绒的设备也不一样，但是其加工工艺流程是相似的。具体流程如图 1-2 所示，主要包括基材涂胶、植绒、焙烘和后整理步骤。

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生的自由基进入到胶束内，引发单体的链增长，形成乳胶粒。反应继续进行胶粒不断增大或增多。随着转化率的提高，乳胶粒的体积增大，当乳胶粒的恒定时，乳胶粒中的单体浓度不变，聚合速率恒定。聚合反应速度随着乳胶单体浓度的下降而减小，直至单体全部共聚形成聚合物。.3.2 核壳丙烯酸酯乳液的研究进展核壳结构是由一种材料通过化学键或其他作用力将另一种材料包覆起来的结构[49]。核壳结构具有两种材料的优点，从而克服单个材料的缺点。核壳烯酸酯乳液主要是由种子乳液聚合法制备，其制备工艺与常规乳液聚合一致]。首先将一定量单体按常规乳液聚合的方法制得种子乳液即核层乳液，随后子乳液中加入同一种类型的单体进行聚合反应，则实现种子乳胶粒子体积的，加入不同类型的单体则形成核壳结构的乳胶粒。PihuiPi 等[52]以甲基丙烯酸甲酯（MMA），丙烯酸丁酯（BA）和丙烯酸（AA主要原料，以双丙酮丙烯酰胺（DAAM）和己二酸二酰肼（ADH）为交联单体备了具有核壳结构的丙烯酸酯乳液，制备方法如图 1-3 所示。

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