李英(新疆巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 新疆 庫爾勒 841000)

一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

為了保證織造順利進(jìn)行和生產(chǎn)高質(zhì)量紡織品，經(jīng)紗上漿是必不可少的一道工序，隨著紡織品質(zhì)量不斷提高、高速織機(jī)使用比例不斷擴(kuò)大，經(jīng)紗上漿工序突顯出其重要性。漿料是漿紗工藝最核心的部分，淀粉、PVA和丙烯酸類漿料被稱作是經(jīng)紗上漿工藝中的三大主漿料。共聚單體一般為丙烯酸、丙烯酞胺、丙烯酸甲脂、丙烯酸鹽、醋酸乙烯脂、丙烯晴等。聚丙烯酸類漿料的優(yōu)點(diǎn)是：親水性強(qiáng)，對疏水性纖維具有很好的粘附性，容易退漿，不易結(jié)皮，再者對環(huán)境污染較小。但其致命的弱點(diǎn)是吸濕性強(qiáng)、再粘性大，所以一般只能作輔助漿料使用。聚合物的分子量是影響丙烯酸漿料的流動(dòng)性和粘度這兩項(xiàng)指標(biāo)的重要因素。為獲得漿料的較理想的流動(dòng)性和粘度，可通過三方面來實(shí)現(xiàn)①應(yīng)用分子量調(diào)節(jié)劑②控制引發(fā)劑用量③調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，最終達(dá)到控制分子量的目的。

在二戰(zhàn)后開始大量使用丙烯酸類聚合物，從20世紀(jì)40年代開始才開始對應(yīng)用于紡織工業(yè)的丙烯酸共聚物作系統(tǒng)性的研究。國外丙烯酸類漿料的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，剛開始的初級研究階段產(chǎn)品單一，品質(zhì)差，隨著工藝進(jìn)一步改進(jìn)，丙烯酸類漿料研究趨于成熟，性能方面有所提高，最終形成了現(xiàn)在粘度穩(wěn)定性較好的漿料。與國外研究應(yīng)用水平相比，國內(nèi)產(chǎn)品在還存在著很大差距，主要表現(xiàn)在：品種不齊全，吸濕性大，再粘嚴(yán)重，漿液粘度較大，使用時(shí)只能作為輔助漿料來使用。

二、發(fā)展趨勢

丙烯酸類漿料是由含有一個(gè)不飽和鍵的丙烯酸類及衍生物為單體、經(jīng)過聚合或共聚反應(yīng)而成的高分子化合物，屬于線型的熱塑性高分子材料。用于合成漿料的丙烯酸類單體通常有以下幾種，如表1-1.

表1-1用于合成漿料的丙烯酸類單體(Me為Na+,K+,NH4+等)

它們在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)是：都具有一個(gè)或多個(gè)雙鍵。R和R′的種類是影響這類漿料性能的另一個(gè)重要因素，主要為：如R為—H則是丙烯酸類漿料;而R為—CH3時(shí)，則叫甲基丙烯酸類漿料；若R′是——H則屬于酸性漿料；R′是金屬離子則屬鹽類;若通式中的R是烴基(一 CH3、一 C2H5、一 C3H7)，則屬于酯類漿料。R與R′的組合不同的(包括位置、數(shù)量和配置的比例)都會較明顯的影響漿料的最終性能。由于它們是一個(gè)放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱要及時(shí)散發(fā)，若粘度過大則熱量不易散發(fā)，所以反應(yīng)單體的濃度一般很難做高，通常使用的漿料其含固率為25%左右。開發(fā)高含固量或固體的丙烯酸類漿料也是這類漿料的一個(gè)研究發(fā)展方向。

三、合成原理和方法及實(shí)驗(yàn)室制備裝置

本實(shí)驗(yàn)所合成的聚丙烯酸，是用于制備低分子量的聚丙烯酸漿料。丙烯酸單體化學(xué)性質(zhì)活潑，極易聚合，可以通過本體、溶液、乳液、懸浮等聚合方法得到聚丙烯酸.但一般得到的聚丙烯酸分子量都較大。故本次主要是圍繞降低聚丙烯酸的分子量來尋求合成路線。通過查閱有關(guān)資料，確定采用水溶液聚合法，因?yàn)楸┧峋酆戏弦话愕挠坞x基聚合反應(yīng)規(guī)律，在聚合時(shí)放熱，而水溶液聚合法有平穩(wěn)散熱的優(yōu)點(diǎn)，容易控制.通過控制引發(fā)劑用量和應(yīng)用調(diào)聚劑，來降低其分子量。并確定了過硫酸胺作為引發(fā)劑，主要由異丙醇作調(diào)聚劑。因?yàn)楸┧峋酆蠒r(shí)放出大量熱，為了防止反應(yīng)過于激烈，甚至產(chǎn)生爆聚，所以從較稀的溶液開始反應(yīng)，然后控制在65-70℃滴加丙烯酸和過硫酸胺水溶液于反應(yīng)混合物中，逐步聚合，再升至較高溫度(82-94℃)使其充分反應(yīng)完成。

1、合成原理

化學(xué)名稱為：聚丙烯酸，結(jié)構(gòu)式

2、裝置及儀器

儀器：三口燒瓶、溫度計(jì)、水浴鍋、電爐、攪拌棒、燒杯、聚四氟乙烯塞、6511型電動(dòng)攪拌器（上海標(biāo)模）

裝置如下：

圖2-1 合成實(shí)驗(yàn)裝置圖

3、實(shí)驗(yàn)步驟

在帶有回流冷凝裝置的反應(yīng)容器中，加入異丙醇和去離子水，加熱至65-70℃。再加入丙烯酸(工業(yè))單體和用去離子水溶解過的過硫酸鉸。用攪拌器充分?jǐn)嚢?，并加熱，使反?yīng)液溫度達(dá)到82-94℃、反應(yīng)2.5小時(shí)反應(yīng)即可完成。(聚丙烯酸分子量在2000左右)。

四、聚丙烯分子量的測定

丙烯酸聚合物的酸性與其對應(yīng)單體相對要弱，其滴定曲線隨著中和程度的增加而上升是比較緩慢的。當(dāng)聚丙烯酸只溶于水時(shí)不容易被精確滴定，如果滴定在0.01--lmol/L中性鹽類溶液中進(jìn)行，滴定終點(diǎn)卻是清楚的，結(jié)果也是準(zhǔn)確的。準(zhǔn)確稱量聚丙烯酸樣品(0.2克左右)放入100毫升燒杯中，加入1mol/L的氯化鈉溶液50毫升，用0.2mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定之，測得其pH值，用消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液毫升數(shù)對pH值作圖，找出終點(diǎn)所消耗的堿量。

計(jì)算公式(3—1)為：

式 中：M為聚丙烯酸分子量;

V試樣滴定所消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液毫升數(shù);

N為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)量濃度;

W為試樣克數(shù);

1/7 2為每1克樣品中所含有的羧基當(dāng)量理論值;

2為聚丙烯酸1個(gè)分子鏈兩端各有一個(gè)內(nèi)脂。

合成的聚丙烯酸分子量在1500-4500之間，是低分子量的產(chǎn)品。

五、結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用溶液聚合法，并用控制引發(fā)劑用量和應(yīng)用調(diào)聚劑，合成低分子量的聚丙烯酸。過硫酸胺作為引發(fā)劑，異丙醇等作調(diào)聚劑，使丙烯酸單體在水溶液中發(fā)生聚合。該法在調(diào)聚劑和引發(fā)劑的作用下使反應(yīng)體系中的聚合單體均勻分散，使聚合反應(yīng)順利進(jìn)行，從而開發(fā)高含固量、高粘附性能、低粘度和低吸濕再粘性的低分子量的聚丙烯酸漿料，以取代滌棉紗上漿中所用的PVA漿料。

[1]復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系高分子教研組.高分子實(shí)驗(yàn)技術(shù)上海：復(fù)旦大學(xué)出版社,1983.360

[2]沃爾默特 B著黃家賢譯.高分子化學(xué)基礎(chǔ).北京 ：科學(xué)出版社.1986.

[3]郭臘梅，周永元.可替代PVA的丙烯酸類漿料的研制〔J〕.中國紡織大學(xué)學(xué)報(bào)，1998,24(2)：30—32

[4]周永元，蒲紹輝.SD-168聚丙烯酸脂漿料的開發(fā)〔J〕.四川紡織科技，1999,(4)：30—32

[5]顧蓉英,王強(qiáng)等.聚丙烯酸丁醋共聚漿料的合成與漿液、漿膜性能〔J〕.印染劑,2001,18(5).-2023

[6]王耀，武海良，新型丙烯酸醋漿料合成工藝的研究〔J].棉紡織技術(shù),，2004,09：1820

[7]PTL Continuous Solution Polymerization Process for the Production ofAcrylicPolymers.U.S.A,988,1-55

[8]Brandrup,E.H.Im meryut,P olymerH andbook,J ohnW ily&So n Inc.,1975.S econdE dition