专利名称：一种纳米复合丙烯酸共聚浆料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米复合丙烯酸共聚浆料及其制备方法，特别是一种纺织领域用生态环境友好的纳米复合丙烯酸共聚浆料及其制备方法。
背景技术：
众所周知，纺织浆料主要分为淀粉类浆料，聚乙烯醇(PVA)浆料和聚丙烯酸类浆料三大类。聚乙烯醇浆料自1940年第一次用于经纱上浆后，由于具有优良的成膜性、粘附性及与其它浆料相溶性好的特点，很快就被纺织工业采用，目前在纺织经纱上浆过程中，PVA作为主浆料已广泛应用于纯棉、涤棉、涤粘、锦纶等纱线的上浆使用，并被认为是理想浆料。然而随着环境保护意识的加强，近年来发达国家，特别是西欧国家针对PVA浆料难于生物降解，并对环境造成严重污染的现状，已经提出禁止使用PVA作为纺织浆料。我国也于1997年提出在浆纱过程中不用或少用PVA的浆料发展目标。但时至今日，国内外在替代PVA浆料方面的研究进展不大，因而不用或少用PVA仍然是近几年我国纺织浆料的发展方向。
丙烯酸类浆料俗称“裁缝”浆料，由于其结构和性能的可设计性，因而可以满足不同纱线上浆性能要求，同时该类浆料在退浆废水中易于絮凝、回收和被生物降解，因此还被认为是生态环境友好纺织浆料。但由于该类浆料的生产成本较高，因此只能用作辅助浆料用于各类纱线上浆，部分替代PVA浆料。
纳米复合材料是近年来发展起来的新型材料，被称为“21世纪最有前途的材料”之一”。纳米复合材料是指分散相尺寸至少有一相的一维尺寸小于100nm的复合材料。聚合物/无机纳米复合材料是将无机纳米结构单元分散于聚合物基体中所形成的复合材料。无机材料具有极好的耐热性和阻燃性、高强度、高刚性，而聚合物材料具有良好的柔韧性，将两种材料在纳米尺度上复合，就可以结合聚合物和无机纳米材料的优点，从而大幅度地提高聚合物的力学性能。将无机材料与丙烯酸类浆料进行纳米尺度上复合制备纳米复合丙烯酸浆料，也有可能提高现有丙烯酸浆料的浆纱性能。
发明目的本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求提供一种生态环境友好的纳米复合丙烯酸共聚浆料，与变性淀粉浆料配合使用，在纯棉或粘胶纱线的上浆过程中能够完全替代PVA浆料，可以克服纺织企业现有浆纱工艺因使用PVA浆料而造成环境污染的不足。
为了实现上述发明目的，本发明提出的纳米复合丙烯酸共聚浆料，是在纳米级尺寸上由水溶性丙烯酸共聚浆料和无机材料复合而成，其固含量为10-95％；其中所说的无机材料为粘土，包括钠基膨润土、钠基蒙脱土、高岭土、多水高岭土，粘土含量占丙烯酸共聚浆料干基重量的1-30％；所说的丙烯酸共聚浆料是由两种或两种以上丙烯类单体或乙烯类单体组成的混合单体以水为溶剂通过溶液共聚反应而制备的，其中水溶性单体含量占单体总量50％以上，所述的丙烯类单体和乙烯类单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯。
本发明提出的纳米复合丙烯酸共聚浆料制备方法，按下述步骤实施称取粘土加入水中，用碱调节pH值为6-9，搅拌使粘土形成均匀的分散液，称取反应用单体用水溶解，并用碱调节pH值为2-7，得混合单体溶液，量取混合单体溶液总量的10-50％加入粘土分散液中，再加入混合单体总量的0.1-2.5％的引发剂，搅拌均匀，升温至30-85℃引发共聚反应，当反应液内混合单体基本反应完成时，开始均匀滴加剩余混合单体溶液，在3小时以内加完，在30-85℃下保温反应至混合单体基本反应完全，升温至90-95℃，继续反应至无单体回流，降温至50℃以下，调节pH值为5-7，过滤，得纳米复合丙烯酸共聚浆料；所述的粘土可以是钠基膨润土、钠基蒙脱土、高岭土或多水高岭土，其含量占丙烯酸类混合单体总重的1-30％；所述的引发剂为过硫酸盐，包括过硫酸铵或过硫酸钾，或是过硫酸盐与亚硫酸氢钠或亚硫酸钠组成的氧化还原引发剂。
本发明采用原位溶液聚合法以粘土为无机材料制备水溶性纳米复合丙烯酸共聚浆料。在制备过程中，为了使制备工艺简单易行，没有采用氮气保护下进行原位聚合反应。但本发明的制备工艺完全可以在氮气保护下成功地实施。本发明所制备的纳米复合丙烯酸共聚浆料可以提高现有丙烯酸类浆料的浆纱性能，并且易于生物降解，为生态友好型纺织浆料，该浆料与变性淀粉浆料配合使用对纯棉纱线和粘胶纱线上浆，具有优异的浆纱性能，而且可以简化调浆工艺，大幅降低浆纱成本。该浆料研制开发成功的最大优点是可以克服目前国内外纺织企业浆纱生产工艺中大量使用PVA浆料造成的环境污染。
具体实施例方式下面通过实施例来进一步说明本发明的实施方式。
实施例1纳米复合丙烯酸共聚浆料A的制备称取2g钠基膨润土加入43ml水中，用碱液调节pH值为8，搅拌打浆1小时制备钠基膨润土分散液。称取丙烯酸10g加入10ml水中，用1.5g氢氧化钠中和得丙烯酸钠水溶液，在丙烯酸钠水溶液中加入丙烯腈和丙烯酰胺各5g，搅拌溶解均匀，得混合单体溶液；在搅拌着的钠基膨润土分散液中先加入混合单体溶液总量的四分之一，再加入0.2g过硫酸铵，继续搅拌并缓慢升温至回流温度引发反应，保持回流温度继续反应至反应液回流基本消失时，开始均匀滴加剩余混合单体，保持回流温度至单体全部加完，当单体全部加完后，继续保持回流温度至反应液温度升至90℃，且回流消失后，停止反应，降温，调节pH值为6-7，用纱网过滤，得固含量约为30％的水溶性纳米复合丙烯酸共聚浆料A。
实施例2纳米复合丙烯酸共聚浆料B的制备称取3g钠基蒙脱土加入63ml水中，用碱液调pH值为8，搅拌打浆1小时制备钠基蒙脱土分散液。称取丙烯酸10g加入10ml水中，用1.5g氢氧化钠中和得丙烯酸钠水溶液，在丙烯酸钠水溶液中加入丙烯腈6g，丙烯酰胺4g，搅拌溶解均匀，得混合单体溶液；在搅拌着的钠基蒙脱土分散液中先加入混合单体溶液总量的四分之一，再加入0.2g过硫酸铵，继续搅拌并缓慢升温至回流温度引发反应，保持回流温度继续反应至反应液回流基本消失时，开始均匀滴加剩余混合单体，保持回流温度至单体全部加完，当单体全部加完后，继续保持回流温度至反应液温度升至90℃，且回流消失后，停止反应，降温，水调节pH值为6-7，用纱网过滤，得固含量约为25％的水溶性纳米复合丙烯酸共聚浆料B。
实施例3纳米复合丙烯酸共聚浆料C的制备称取4g多水高岭土加入90ml水中，用碱液调pH值为8，搅拌打浆1小时制备高岭土分散液。称取丙烯酸10g加入10ml水中，用1.5g氢氧化钠中和得丙烯酸钠水溶液，在丙烯酸钠水溶液中加入丙烯腈6g，丙烯酰胺4g，搅拌溶解均匀，得混合单体溶液；在搅拌着的钠基高岭土分散液中先加入混合单体溶液总量的四分之一，再加入0.2g过硫酸铵，继续搅拌并缓慢升温至回流温度引发反应，保持回流温度继续反应至反应液回流基本消失时，开始均匀滴加剩余混合单体，保持回流温度至单体全部加完，当单体全部加完后，继续保持回流温度至反应液温度升至90℃，且回流消失后，停止反应，降温，水调节pH值为6-7，用纱网过滤，得固含量约为20％的水溶性纳米复合丙烯酸共聚浆料C。
分别将上述制备的纳米复合丙烯酸共聚浆料A、B和C稀释，铺制薄膜，用投射电镜和X-射线衍射分析，可以发现纳米复合丙烯酸共聚浆料A、B和C的浆膜中的层状硅酸盐片层以纳米尺寸大小存在，证明上述制备的纳米复合丙烯酸共聚浆料均为纳米复合丙烯酸浆料。
权利要求
1.一种纳米复合丙烯酸共聚浆料，其特征在于在纳米级尺寸上由水溶性丙烯酸共聚浆料和无机材料复合而成，其固含量为10-95％；其中无机材料为粘土，包括钠基膨润土、钠基蒙脱土、高岭土、多水高岭土，粘土含量占丙烯酸共聚浆料干基重量的1-30％；丙烯酸共聚浆料是由两种或两种以上丙烯酸类单体或乙烯类单体组成的混合单体以水为溶剂通过溶液共聚反应而制备的，其中水溶性单体含量占单体总量50％以上；丙烯酸类单体或乙烯类单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯。
2.一种纳米复合丙烯酸共聚浆料制备方法，其特征在于按下述步骤实施称取粘土加入水中，调节pH值为6-9，搅拌使粘土形成均匀的分散液，称取反应用单体用水溶解，并用碱调节pH值为2-7，得混合单体溶液，量取混合单体溶液总量的10-50％加入粘土分散液中，再加入混合单体总量的0.1-2.5％的引发剂，搅拌均匀，升温至30-85℃引发共聚反应，当反应液内混合单体反应完成时，开始均匀滴加剩余混合单体溶液，在3小时以内加完，在30-85℃下保温反应至混合单体反应完全后，升温至90-95℃，继续反应至无单体回流，降温至50℃以下，调节pH值为5-7，过滤，得水溶性纳米复合丙烯酸共聚浆料。
3.根据权利要求2所述的纳米复合丙烯酸共聚浆料制备方法，其特征在于所述的引发剂为过硫酸盐，包括过硫酸铵或过硫酸钾，或是过硫酸盐与亚硫酸氢钠或亚硫酸钠组成的氧化还原引发剂。
全文摘要
本发明涉及一种纺织领域应用的浆料及制法，特别是一种纺织用生态环境友好的纳米复合丙烯酸共聚浆料及其制备方法，浆料在纳米级尺寸上由水溶性丙烯酸共聚浆料和无机材料复合而成，其固含量为5－95％；称取粘土加入水中，调节pH值，搅拌使粘土形成均匀的分散液，在粘土分散液中加入混合单体溶液，再加入引发剂，搅拌均匀，升温至30－85℃引发共聚反应，当反应液内混合单体反应完成时，开始均匀滴加剩余混合单体，在30－85℃下保温反应至混合单体反应完成后，升温，继续反应至无单体回流，降温，调节pH值为5－7，过滤，得水溶性纳米复合丙烯酸共聚浆料，工艺简单，产品性能好，适用于纺织领域生态友好环境。
文档编号C08L25/06GK1927935SQ200610068550
公开日2007年3月14日 申请日期2006年8月23日 优先权日2006年8月23日
发明者张晓东, 刘馨 申请人:青岛大学