一种精细化纳米改性丙烯酸类非织用浆料及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，它涉及一种精细化纳米改性丙烯酸类非织用浆料及 其制造方法。更具体地说，涉及浆料的新产品技术开发。
【背景技术】
[0002] 因为一般的丙烯酸类浆料，主要是依靠各有机单体的性能，具体来说由于不同单 体的组合，合成浆料的分子结构中具有不同的官能团，使之具有一定的极性和亲水性以及 玻璃化温度；但由于各种单体本身存在缺陷，合成浆料的浆膜强度、耐磨仍然较差，另外用 量过大易引起浆纱吸湿再粘，因此上浆效果不理想，不能完全替代PVA，只能与PVA、淀粉配 合使用，起辅助上浆作用，而PVA属于不洁浆料，以被欧美等发达国家禁止使用，我国也提 出了尽快少用直至不用PVA上浆。因此，探索新的上浆机理，研制新的浆料以及浆纱配方成 为当务之急。
[0003] 随着织造品种难度的增加，对浆纱质量的要求越来越高，因此对浆料的要求也随 之提高。目前在解决高难度品种织造方面，在浆纱环节通常选用聚乙烯醇（PVA)为主浆料。 因为它有较好的上浆性能，但由于使用PVA上浆会带来环境污染，调浆费时耗能，因此已被 列为不洁浆料。许多国家已明确禁止使用PVA，我国也提出逐步减少直至完全取消PVA的奋 斗目标。但至今仍未发明一种浆料能完全替代PVA。一些新型丙烯酸类浆料以及变性淀粉 只能部分替代PVA。
【发明内容】
[0004]因此，为了克服一般丙烯酸类浆料的缺陷，并在浆料配方中能够用来替代PVA，本 发明提供了一种精细化纳米改性丙烯酸类非织用浆料及制造方法。
[0005]通过上述分析可知，一般丙烯酸类浆料强度、耐磨以及与纺织纤维的粘着力较差， 而纳米改性丙烯酸类浆料分子直径很小（8~25nm)能够进入纤维表面的沟纹(几乎所有纤维 表面都有280nm宽的沟纹)，因此与纤维的粘合力很强，可填平一般浆料分子无法填平的微 小缝隙，达到对纱线微细裂缝的连接作用，从而增加浆纱强力。另外由于纳米浆料比表面 积大，表面羟基含量高，能迅速与纤维发生键合反应，形成独特的网络结构，从而改善浆液 的粘度稳定性和浆液的成膜性，使得所形成的浆膜的强度、柔韧性、致密性和耐磨性显著提 高。由此可知，本发明构思采用各种丙烯酸类单体的特定组合，充分发挥每一单体的优点， 又利用纳米材料粒径小，比表面积大，表面活性高而表面由多种特殊的功能，从而使得浆料 具有很好的上浆性能，能够用于替代PVA，满足高难度品种经纱上浆的需要。
[0006]本发明解决技术问题的技术方案如下： 一种精细化纳米改性丙烯酸类非织用浆料，用纳米级二氧化钛粉体作为一种主要的 原料之一，并用油酸作为它的改性修饰剂，参与丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酰铵、丙烯腈的合 成。合成时用过硫酸铵作为引发剂，其各组份质量百分比为丙烯酸：、丙烯酸甲酯：丙烯酰 胺：丙稀腈：油酸：纳米级二氧化娃(颗粒直径为30纳米）=20~23 : 25~29 : 10~ 12 : 28~31 : 2~3 : 7~9(以上各组份中除纳米级二氧化钛以外，均为化学纯）。
[0007]所述的精细化纳米改性丙烯酸类非织用浆料的制造方法，其制备过程如下： 第一步：原料预处理 (1) 配制10%的KoH溶液和10%的Kcl溶液； (2) 用适量的10%的KoH溶液和10%的Kcl溶液洗涤丙烯酸酯类单体，以除去阻聚剂； (3) 将丙烯酰胺先溶于水，然后将一定量的经过预处理的其它单体与之混合成为单体 的混合液； 第二步：纳米二氧化钛的修饰 (1) 开启反应鉴的搅拌器，并保持600转/分的转速； (2) 将反应鉴内的水温升至50°C并保持基本稳定； (3) 将一定量的纳米二氧化钛粉体与油酸加入反应鉴中保持1小时，使二氧化硅充分 溶胀； 第三步：合成 (1) 将一定量的引发剂过硫酸铵配制成8. 6%的水溶液并置于一滴加漏斗中； (2) 将配置好的各种单体的混合液置于另一滴加漏斗中； (3) 将反应鉴中的温度升至88°C; (4) 首先开启一滴加漏斗的滴加开关，使引发剂以一定的速度滴入反应鉴中而后开启 另一滴加漏斗的开关，使混合单体以一定的速度滴入反应鉴中进行合成，滴加时间为1.2 小时，同时应注意两个滴加漏斗滴加速度的配合，使引发剂迟于单体滴完。合成过程中反应 鉴内的温度保持在78-80°C; 第四步：保温冷却 (1) 单体和引发剂滴加完后，将反应鉴内液体的温度慢慢升高至88~90°C，并保持基本 稳定达60-80分钟； (2) 测定反应鉴内合成液中残留单体的含量，使之小于0. 5%。，此时可开始降温； (3) 降温至60°C时，加入一定量的氨水，使合成液的PH值为7. 2 ; (4) 继续降温至50°C，将反应鉴内的合成浆料过滤，然后包装成品，从而得精细化纳米 改性丙烯酸类浆料。
[0008] 与现有技术相比，本发明的优点如下： 1、本发明的精细化纳米改性丙烯酸类浆料的分子能够进入纤维表面的沟纹，可填平一 般浆料分子无法填平的微小缝隙，达到对纱线微细裂缝的连接作用，从而增加经纱强力。
[0009]、浆料比表面积大，浆膜硬度、致密性、柔韧性和耐磨性显著提高，克服一般丙烯酸 类浆料浆膜本身的硬度低，耐磨较差以及浆纱吸湿再粘的缺点，保伸性能也良好。
[0010] 3、制造工艺简单，可操作性强。
[0011] 4、由于该浆料的上浆性能好，能完全替代PVA，并满足高密度品种的浆纱要求，还 可以带动来源丰富的淀粉用量的增加，从而降低浆纱成本。
【具体实施方式】
[0012] 通过下述实施例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。
[0013] 各种单体种类的选择主要考虑其在上浆过程中，与棉、涤/棉纱纤维的作用，其占 有量的大小主要考虑合成浆料的性能如玻璃化温度等。因此选择丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯 酰铵、丙烯腈、油酸为化学纯，纳米粉体的选择主要考虑到纳米颗粒的流动性小，小尺寸效 应以及纳米颗粒的强度，使浆膜耐磨性、硬度和弹性模量等性能得以提高，因此选用纳米二 氧化硅粉体。
[0014] 根据本发明制备方法，按下列质量百分比制作了一些样品，并对其进行浆液质量 测试、浆膜性能测试。
[0015] 实施例1 高性能纳米改性丙烯酸类浆料各组份质量百分比采用丙烯酸：丙烯酸甲酯：丙烯酰胺 :丙稀腈：油酸：纳米级二氧化娃(颗粒直径为30纳米）=20 : 25 : 12 : 31 : 3 : 9(质 量分别为：丙烯酸18克，丙烯酸甲酯28. 6克，丙烯酰胺22. 5克，丙烯腈10. 8克，油酸 2. 7克，纳米级二氧化钛8. 1克）（以上各组份中除纳米级二氧化钛以外，均为化学纯），其 制造步骤如下： 第一步：原料预处理 (1) 配制10%的KoH溶液和10%的Kcl溶液各100毫升； (2) 用适量的10%的KoH溶液和10%的Kcl溶液洗涤丙烯酸酯类单体，以除去阻聚剂； (3) 将22. 5g丙烯酰胺先溶于50g水中，然后将经过预处理的其它单体与之混合成为单 体的混合液； 第二步：纳米二氧化钛的修饰 (1) 开启反应鉴的搅拌器，并保持600转/分的转速； (2) 将反应鉴内的水温升至50°C并保持基本稳定； (3) 将8.l