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【转】有机硅改性聚丙烯酸类增稠剂的制备
发布日期:2023-03-14 浏览次数:399

目前常用的印花增稠剂包括天然增稠剂、合成增稠剂和复合增稠剂等。天然增稠剂包括淀粉及其衍生物、纤维素衍生物、瓜儿胶、海藻酸钠等,其中淀粉和纤维素类需要通过改性使其溶于水来使用,瓜儿胶、海藻酸钠来源较为广泛,但对pH值较为敏感,同时其结构黏度低,流变性差,导致应用受到一定限制。合成增稠剂包括聚丙烯酸类、聚氨酯类、聚乙烯醇类、聚丙烯酰胺类等。其中聚氨酯类增稠剂属于非离子缔合型增稠剂,其制备过程较复杂。聚丙烯酸类与各类水溶性体系相容性好,增稠效果明显、使用方便、生产效率高,应用较为广泛,但其对体系中的电解质敏感,耐电解质性能有待提高。复合增稠剂则是将多种增稠剂进行拼混,以获得较好的流变性和触变性,改善单一印花增稠剂的不足。

将有机硅单体引入聚丙烯酸类增稠剂中能够提高其耐候性、耐高低温性,同时借助于形成的交联网状结构能够提高其结构黏度和耐电解质性能。近年来随着高分子化学、界面化学等多学科的交叉渗透,有关有机硅改性丙烯酸聚合的理论和应用技术越来越受到关注。
有机硅改性单体包括小分子的硅烷偶联剂和含有双键、氨基、羟基等反应基团的聚硅氧烷等。硅烷偶联剂分子中含有活性基团(如双键)和甲氧基、乙氧基等,甲氧基或乙氧基在一定pH值条件下水解成硅羟基,由于硅羟基不稳定会进一步发生缩合反应,形成大分子低聚物的三维网状结构。另一端的活性双键基团可以与丙烯酸/丙烯酸酯单体进行聚合,同时借助于硅羟基缩合的三维网状结构,起到增强糊料柔韧性和提高耐酸碱性的效果。含有双键、氨基、羟基等反应基团的聚硅氧烷是通过含活性基团的封端剂与八甲基环四硅氧烷等环体开环聚合得到的聚硅氧烷低聚体,具有聚硅氧烷疏水单元长度可控的优点。含有氨基、羟基的聚硅氧烷能够借助于缩合反应接枝到聚丙烯酸中,但反应活性有限,导致改性效果也有局限。含有双键的聚硅氧烷改性单体成为主要的有机硅改性单体,可用于涂料印花黏合剂、拒水整理剂等,近年来研究较多。

聚丙烯酸增稠剂的制备基本上是通过自由基聚合的方式进行。有机硅改性单体与丙烯酸/丙烯酸酯单体可以通过溶液聚合、乳液聚合、反相乳液聚合等方式实现共聚。

溶液聚合溶液聚合是将各种单体、交联剂和引发剂溶于适当的溶剂中进行反应的聚合。根据生成的聚合物在溶剂中是否溶解,可以分成均相溶液聚合和非均相溶液聚合(沉淀聚合)两种。均相溶液聚合通过溶剂进行传热,体系黏度低,反应物混合均匀,生成的聚合物分子量容易调节,产物提纯和运输容易。但是在反应过程中溶剂和自由基会发生链转移反应,导致产物的聚合度不高,同时溶剂还有可能造成环境污染。沉淀聚合是选择合适的溶剂,其与单体相溶而与生成的聚合物不溶,这样聚合物能够通过沉淀得到0.5 ~ 10 μm粒径的产品。该方法能够提高单体的转化率,制得的产品纯度也高。 

乳液聚合乳液聚合起始于20世纪早期,在20世纪30年代已经开始进行工业化生产。它是指非水溶性单体在乳化剂作用和机械搅拌下,在水中形成乳状液进行的聚合反应。乳液聚合速度快,传热和控温容易,生成的聚合物分子量高、稳定性优良,在黏合剂、增稠剂生产领域应用广泛。在常规乳液聚合中,单体需要从单体液滴经过水相 扩散到乳胶粒中进行反应,对于聚硅氧烷疏水性单体就会出现问题。细乳液聚合是一种借助于乳化剂和助稳定剂,经超声乳化,实现动力学稳定的单体液滴聚合,具有体系稳定、产物粒径均匀、聚合速率适中等特点。最重要的是,细乳液聚合是单体液滴成核,避免了单体的水相迁移,尤其适合疏水性聚硅氧烷单体。

反相乳液聚合反相乳液聚合是将水溶性单体(如丙烯酸)先溶于水相,在搅拌作用下借助于乳化剂分散到非极性液体中形成油包水型乳液进行聚合反应的过程,可以采用水溶性或油溶性引发剂。反相乳液聚合反应速度快,聚合速率高,产物分子量分布窄,含固量高,但是使用的非极性液体通常会造成环境污染。更多内容,请关注《纺织导报》2023年第1期“有机硅改性聚丙烯酸类增稠剂的研究进展”。

(来源:导报微信)

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