自粘性有機(jī)顏料微-納膠囊的原位聚合法制備及其膠膜微相結(jié)構(gòu)調(diào)控.pdf

1、作為一種節(jié)能少水的印染加工技術(shù)，涂料印花是今后紡織品著色的發(fā)展方向。有機(jī)顏料化學(xué)穩(wěn)定性高、顏色鮮艷度好、色譜齊全，是涂料印花較理想的著色顆粒。但有機(jī)顏料疏水性強(qiáng)，以其為著色劑的涂料印花濕加工過程中，存在有機(jī)顏料在水相難解聚，成膜后易裸露、堆積在膠膜表面等問題。為保證顏料的有效附著，往往需要使用大量的黏合劑，最終兩者大多以較厚的共混膜形式無定向地遮蓋在織物表面，致使黏合劑和顏料利用效率均較低。此外，織物表面大量黏合劑連續(xù)膜的存在還會(huì)導(dǎo)致涂

2、料印花織物（特別是輕薄型織物）產(chǎn)生手感僵硬、摩擦牢度低等缺陷。上述問題的存在，影響了涂料印花著色品質(zhì)的提高，制約了該技術(shù)在織物著色加工中的廣泛應(yīng)用。
　　針對上述關(guān)鍵共性問題，本文提出了用粘性聚合物原位包覆以酞菁藍(lán)(PB)為代表的顏料顆粒制備自粘性顏料膠囊，從而有效調(diào)控顏料膠囊及其膠膜微相結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提升涂料印花織物著色效果和服用性能的設(shè)想。具體將從顏料膠囊的原位聚合法制備、膠囊及其膠膜的微相結(jié)構(gòu)調(diào)控、膠囊在織物表面的附著及性能提升

3、等方面展開研究。在此過程中，為深入理解膠膜微相結(jié)構(gòu)的形成過程，利用自帶熱臺(tái)的三維視頻顯微系統(tǒng)，對焙烘過程中微米級(jí)顏料膠囊的結(jié)構(gòu)形態(tài)演化過程進(jìn)行了實(shí)時(shí)在線的全過程直接觀察，并據(jù)此推測難以直接觀察的納米級(jí)顏料膠囊的成膜機(jī)制及其膠膜微相結(jié)構(gòu)形成規(guī)律。
　　首先，通過超聲均質(zhì)化過程，將銅酞菁藍(lán)PB濾餅預(yù)分散于苯丙單體中，制得了高分散性的顏料/單體分散液。進(jìn)而通過原位微懸浮聚合成功制得了粒徑可調(diào)、顏料含量高、具典型“石榴狀”結(jié)構(gòu)的微米級(jí)有機(jī)

4、顏料膠囊（以下簡稱微膠囊）。重點(diǎn)考察了兩種可去除分散劑——磷酸三鈣(TCP)和殼聚糖(CS)在原位聚合中的分散穩(wěn)定作用。發(fā)現(xiàn)在以TCP為分散劑的微懸浮聚合體系中，TCP會(huì)以內(nèi)外雙顆粒層結(jié)構(gòu)形式附著于單體液滴周圍，進(jìn)而通過機(jī)械阻隔方式穩(wěn)定液滴，防止聚合過程中粒子間發(fā)生大規(guī)模黏并。較適宜制備高Tg顏料微膠囊。以CS為分散劑的微懸浮聚合體系中，通過改變體系pH值，可有效調(diào)節(jié)CS大分子鏈的質(zhì)子化程度、內(nèi)聚收縮程度和親疏水性，進(jìn)而可控制CS大分子

5、鏈在油水界面處的吸附鋪展能力。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)體系pH值在6.0附近時(shí)，CS具有較合適的內(nèi)聚收縮程度和親疏水性，CS能較好地穩(wěn)定單體液滴及之后的聚合物膠粒，因而CS更適用于制備低Tg顏料微膠囊。對微膠囊焙烘成膜過程的直接觀察發(fā)現(xiàn)，被包覆的顏料顆粒能隨苯丙聚合物大分子的熔融擴(kuò)散而鋪展攤開，最終均勻分散在整個(gè)膠膜內(nèi)，可有效提高黏合劑對顏料顆粒的粘附定向性，避免了常規(guī)的共混型涂料成膜過程中，顏料顆粒分散狀態(tài)難調(diào)控、易裸露堆積的問題。
　　其次

6、，在細(xì)乳液聚合體系中，通過苯乙烯(St)和丙烯酸丁酯(BA)單體的原位共聚合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了黏合劑對顏料顆粒的高效包覆，制得了以黏性聚合物為壁材的納米級(jí)顏料膠囊（以下簡稱納膠囊）。系統(tǒng)研究了顏料含量、共聚單體組成等反應(yīng)參數(shù)對納膠囊形態(tài)和包覆效率的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)單體中顏料含量為12 wt％、丙烯酸丁酯(BA)和苯乙烯(St)的質(zhì)量比為6∶4時(shí)，顏料與聚合物的復(fù)合程度較高，納膠囊較易成膜，且成膜后顏料顆粒在膠膜內(nèi)部分散更均勻。在上述研究的基礎(chǔ)上，

7、將大分子單體乙烯基聚二甲基硅氧烷預(yù)溶于顏料的單體分散液中，經(jīng)均質(zhì)化和共聚合后成功將聚二甲基硅氧烷(PDMS)鏈引入顏料納膠囊的苯丙基體中，制得了新型的P(DMS-SA)/PB顏料納膠囊。形貌觀察顯示，該納膠囊內(nèi)部呈現(xiàn)海島結(jié)構(gòu)，PB與PDMS構(gòu)成島相，苯丙共聚物為海相。在以鋁片為基體的成膜實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)P(DMS-SA)/PB納膠囊成膜烘焙后，顏料顆粒能在膠膜內(nèi)部達(dá)到較好分散，PDMS與PB在受熱黏流過程中會(huì)向膠膜外擴(kuò)散遷移，最終在膠膜表面

8、形成大量內(nèi)含顏料顆粒的有機(jī)硅乳突結(jié)構(gòu)，提升了納膠囊膜的表面疏水性能、滑爽感和顯色效果。
　　最后，將上述顏料微/納膠囊用于滌綸織物的涂料印花。發(fā)現(xiàn)微膠囊雖具有較好的包裹性，但其較大的尺寸決定了其中的眾多顏料顆粒只能以非滲透的堆積形式存在于紗線表面，因而印花織物性能與共混型涂料印制效果相差不大。納膠囊由于其較好的自粘性和較小尺寸，較易在纖維表面均勻附著，而后經(jīng)烘焙成膜直接在纖維表面形成牢固的膠膜，因此相應(yīng)的印花織物相比與共混型印花會(huì)

9、具有較好的色牢度、色深性和手感。P(DMS-SA)/PB納膠囊擁有自粘性強(qiáng)、尺寸小、黏合劑分子運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，通過焙烘過程，可在織物表面形成具有乳突結(jié)構(gòu)的薄膜。乳突結(jié)構(gòu)由PDMS與顏料顆粒組成，可顯著增強(qiáng)膠膜表面的疏水性、降低表面摩擦因數(shù)。相比于苯丙微/納膠囊，P(DMS-SA)/PB納膠囊膜在烘焙過程中，因有機(jī)硅聚合物的表面遷移和苯丙聚合物的流平特性，烘焙過程膠膜在織物表面快速流動(dòng)、分相，進(jìn)而可形成對單纖維定向、薄型的包覆膜。這種包

10、覆形式可有效降低涂層膠膜對織物結(jié)構(gòu)和原有性能的影響，因而印花織物可獲得更優(yōu)異的透氣性、手感及摩擦牢度。
　　通過本論文的研究，揭示了原位聚合中有機(jī)顏料微/納膠囊結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制，構(gòu)建了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)調(diào)控體系，設(shè)計(jì)并制得了一系列具有不同粒徑大小和組成的“石榴狀”結(jié)構(gòu)顏料膠囊，顯著改善了顏料顆粒的表面屬性并較好地賦予其自粘屬性。對成膜過程的研究揭示了顏料顆粒的分散狀態(tài)轉(zhuǎn)變及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了膠膜對織物表面的非連續(xù)覆蓋和對單纖維的