HADS阴非一体乳化剂的特点及在纺织乳液聚合中的应用
来源:    发布时间: 2014-11-10 22:31   1749 次浏览   大小:  16px  14px  12px
丙烯酸乳液是在纺织中应用极为广泛的高分子乳液,无论是印花固浆,胶浆,金葱浆,烫金浆,其树脂基础都是不同配方的丙烯酸乳液,这些都是通过丙烯酸酯单体通过乳液聚合得来。 所谓乳液聚合,是以单体和水在乳化剂作用下配制成的乳化液,加入引发剂在一定温度下进行聚合,生成乳液高分子化合物的反应。因其聚合反应速度快,分子量高,易排除反应热及其对环境无污染等优点,在高分子量丙烯酸树脂合成中得到了广泛应用。乳液聚合的基本反应单元就是由乳化剂所形成的胶束。因此,聚合反应所用乳化剂的性能就直接决定了乳液的聚合稳定性,对乳液的耐水性,稳定性及其它方面的性能都有重要的影响。

一. 乳化剂的乳化机理

乳化剂是用于乳液聚合的一类表面活性剂的一种称谓,是传统乳液聚合中不可缺少的重要组分。所有的乳化剂分子都是由极性亲水部分和非极性的亲油部分组成。这两个部分的共同作用,使用乳胶粒实现在了在水相中的稳定存在。在达到临界胶束浓度时,大约每50-100个分子形成一个聚集体,其亲油基团彼此靠在一起,亲水基团向外伸向水相,这个聚集体叫做胶束,也是乳液聚合所发生的位置。从这里可以看出,胶束的大小,直接决定了乳液粒径的粗与细,进而可以影响乳液的其他性能。

有一个经验性的东西可以说明这一点:在同系列的乳化剂中,非极性的烃链越长,胶束越大;在离子型乳化剂中,非离子的部分越大,胶束越大,在非离子乳化剂中,亲水基越大,胶束越小。在阴非体系当中,两段结构对于胶束的大小的影响是非常复杂的,总的来讲,也基本遵循前述规律。

在纺织乳液的聚合中,控制乳液的粒径是非常重要的。它直接决定了乳液的外观、用乳液做出的各类印花浆是不是堵网、在同样的交联单体的比例的存在下,印花浆干燥速度的快与慢等方面。在实际的印花生产中,印花浆的干燥速度的要求是多种多样的。比如,手工用的胶浆要求快干;机印胶浆要求慢干;金葱浆乳液要求快干;而仿活性涂料印花固浆要求慢干。如此等等,不一而足。

在以往的聚合过程中,大部分乳液合成工程师是用阴离子乳化剂和非离子乳化剂的搭配来控制乳液的粒径,从而控制印花浆的性能。应该说,这是一个有效的方法,其不足之处在于,采用亲水性非离子乳化剂进行合成,会在不同程度上直接影响乳液的耐水性。使得印花浆的水洗牢度存在瓶颈问题,无法提升至理想的程度。因此,铭骧化工科技(上海)有限公司运用大数据手段,总结出了纺织乳液的通用粒径控制规律,合成出了HADS这一通用型阴非一体乳化剂。

二. HADS的结构及乳化作用。

HADS的化学名为异构烷基联苯醚磺酸钠,在铭骧化工科技(上海)有限公司的产品序列中编号为MX-006。从化学名中可以看出:

1. 其标志性亲油链段为长链的异构烷基,通常它的数值在14-18之间。

2. 亲水链段为磺酸钠结构。

3. 中间的联苯醚为两亲性结构,这在乳液聚合中可以起到独特的作用。

4. 此结构中不含有烷基酚结构,是环保产品。

其乳化机理为:强力亲油的异构烷基结构起到了固定油相单体和增溶作用,亲水的磺酸根离子指向水相,起到了在水相中的分散稳定作用。而两亲性的联苯醚结构使得双向作用进一步加强。由于这样一个结构,使得用HADS制备的乳化液稳定不易分层,具有极强的乳化作用。

三.HADS适用于乳液聚合的重要特点

在乳液聚合中,乳化剂的浊点极为重要,因为通常的反应温度会在85度左右,这基本上是所有非离子乳化剂的浊点极限。因为在浊点以上乳化能力的急剧降低,导致聚合时容易出渣。

HADS因其独特的结构,其浊点很高,就避免了这一问题。同时,由于前述这样一个化学热力学上的稳定结构,使得其在乳液合成中极其控制,反应生成的乳液粒径很均一,哪怕是一个初级入门的工程师,也可以非常容易应用它。

四. HADS的应用范例

通常,纺织乳液用半连续法制备。

以制备一个玻璃化温度为-25的涂料印花粘合剂为例:

第一步:苯乙烯:100公斤,丁酯,300公斤,丙烯酸:8公斤,MX-006HADS乳化剂),10公斤,乳化用去离子水,180公斤,全部乳化制备为预乳化液。

第二步:釜底料:MX-006HADS乳化剂),1公斤,去离子水400公斤。将第一步中制备的预乳化液中的5%放入釜底做为种子,升温。

第三步:引发剂水溶液配制:过铵:1.3公斤.:30公斤。在第二步的釜底料升温至70度时,将引发剂水溶液投入釜底继续升温,待釜底料变蓝后,开始同步滴加第一步中的预乳化液和引发剂水溶液,控制反应温度为83-85度。

第四步:取HEAA(羟乙基丙烯酰胺)8备用,在乳化液余下100公斤时,将羟乙基丙烯酰胺投入预化液中继续滴加,滴加完后,85度保温一个小时。

第五步:降温至65度时,取平平加25共计10公斤投入釜中,继续搅拌。

第六步:降温至50度以下,加入氨水调节PH值,出料。

整个的反应过程很平稳,得到乳白色半透明乳液,出料无残渣凝胶,相关技术指标符合要求。


从上面的整个过程中可以看出:HADS的使用,在聚合过程中基本为单体量的2%-2.5%,这是一个可以为纺织乳液制造商接受的用量。考虑到它相对低廉的价格和卓越的聚合性能,我们认为,作一款性价比极高的阴非一体乳化剂,一定能为越来越多的纺织乳液制造商所认可,其前景是极为广阔的。

 
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