李東平，李 新，王 炟，胡育廷，韓瑩平，馬鵬利，楊照地

（哈爾濱理工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150040）

紡織物的生產(chǎn)、加工、應(yīng)用中幾乎無處不用膠黏劑。二十世紀(jì)30年代，現(xiàn)代工業(yè)不斷進(jìn)步，人們用高分子材料為基材發(fā)明了合成膠黏劑，膠接技術(shù)逐步發(fā)展成現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一個重要分支，在國民經(jīng)濟(jì)各部門日益發(fā)揮出重要作用。隨著膠黏劑的高速發(fā)展，其在織物中的應(yīng)用也越來越廣泛，出現(xiàn)了以粘代織，以粘代縫，印花裝飾等新的方法及工藝。利用膠黏劑不僅可以減少勞動力，降低成本，而且極大的提高了織物的各方面性能，并能賦予織物新的性能。例如提高織物的耐磨擦性、柔順性、耐水洗性能、防皺防收縮、抗靜電性，使織物更加美觀耐用。近年來隨著環(huán)保意識的增強，無甲醛的有機硅膠黏劑在紡織工業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛[1-3]。

本文采用單體滴加法以八甲基環(huán)四硅氧烷和丙烯酸酯類單體為原料合成有機硅-丙烯酸膠黏劑。首先使有機硅預(yù)聚合，然后緩慢滴加丙烯酸單體，并加入各種助劑，討論了原材料的配比及反應(yīng)條件對膠黏劑性能的影響。通過測試紅外光譜，對比膠黏劑粘接布料與普通布料的拉伸實驗以及剝離實驗等一系列測試對有機硅-丙烯酸膠黏劑進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品具有粘性大，抗拉程度強等優(yōu)點。

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）（信康有機硅材料有限公司）；十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）（科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心）；烷基苯聚醚磺酸鈉（OP-10）（富宇精細(xì)化工有限公司）；濃H2SO4（富宇精細(xì)化工有限公司）；過氧化苯甲酰（科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心）；甲基丙烯酸甲酯（MMA）（光復(fù)精細(xì)化工研究所）；丙烯酸丁酯（BA）（光復(fù)精細(xì)化工研究所）；丙烯酸（AA）（光復(fù)精細(xì)化工研究所）；乙烯基三乙氧基硅烷（A-151）（哈爾濱化研化工有限責(zé)任公司），以上試劑均為分析純。

AVATAR370FT-IR型紅外光譜儀（Nicolet公司）；WDW4100型電子萬能試驗機（中國科學(xué)院長春科新公司試驗儀器研究所）。

1.2 測試

有機硅-丙烯酸膠黏劑樣品的紅外光譜用NicoletAVATAR370FT-IR型紅外光譜儀測定，KBr壓片法。其固化速度用目測法測定；其剪切強度及剝離強度用WDW4100型電子萬能試驗機測試。

1.3 實驗方法

（1）將去離子水加入到配有溫度計和攪拌器的四口燒瓶中，開動攪拌器，在水浴鍋中加熱到50℃，加入0.2gSDBS，待完全溶解后，加入0.4mLOP-10，保溫10min將8mLD4慢慢滴入反應(yīng)體系中，控制溫度為75℃，用硫酸調(diào)pH值為2左右，反應(yīng)1h后出料。（2）取甲基丙烯酸甲酯MMA、丙烯酸丁酯BA、丙烯酸AA、偶聯(lián)劑A-151混合均勻放入分液漏斗中保持恒溫85℃，緩慢滴入四頸瓶中，滴加時間為3h，期間加入少量引發(fā)劑過氧化苯甲酰。（3）單體滴加完畢后補加少量引發(fā)劑，繼續(xù)反應(yīng)1h出料。（4）控制甲基丙烯酸甲酯MMA、丙烯酸丁酯BA、丙烯酸AA的加入量分別進(jìn)行3組實驗。第1組實驗中MMA、BA、AA的配比為8∶4∶3。第2組實驗中MMA、BA、AA的配比為13∶11∶4。第3組實驗中MMA、BA、AA的配比為7∶50∶1。將制備好的有機硅膠黏劑涂覆到測試布料表面進(jìn)行效果測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚硅氧烷紅外光譜分析

將（1）步制得的聚硅氧烷進(jìn)行紅外光譜測試，見圖1。

圖1 由D4 制備的聚硅氧烷紅外光譜Fig.1 IR spectrum of polysiloxane prepared from D4

有機硅的特征吸收峰在1000~1100cm-1，圖1中，1068.17、1019.67cm-1處的峰為-Si-O-Si-的特征吸收峰，1232.52cm-1處的峰為CH3-Si-CH3的對稱變形振動吸收峰，800.84cm-1處的峰為CH3-Si-CH3的面內(nèi)彎曲振動吸收峰和Si-C的伸縮振動峰。分析結(jié)果證明實驗（1）成功實現(xiàn)了D4開環(huán)，并進(jìn)一步制得聚硅氧烷。

2.2 有機硅-丙烯酸酯紅外光譜分析

對制得的有機硅膠黏劑進(jìn)行紅外光譜測試，結(jié)果見圖2。

圖2 制備的有機硅膠黏劑紅外光譜Fig.2 IR spectrum of prepared silicone adhesive

有機硅的特征吸收峰在1000~1100cm-1，圖2，3中，1065.98cm-1處的峰為-Si-O-Si-的特征吸收峰，1261.85cm-1處的峰為CH3-Si-CH3的對稱變形振動吸收峰，812.53cm-1處的峰為CH3-Si-CH3的面內(nèi)彎曲振動吸收峰和Si-C的伸縮振動峰，證明聚合物中存在有機硅。3442.96cm-1處出現(xiàn)了-OH特征吸收峰，說明D4發(fā)生了開環(huán)，生成了硅羥基；1735.46cm-1處為-C=O吸收收峰；2961.68cm-1處為甲基吸收峰。1654cm-1處的吸收峰消失，證明丙烯酸酯類單體反應(yīng)比較完全。

2.3 固化速度測試

固化時間一般用目測法測定。測定時在一塊平整的布料上涂覆厚度0.1的膠黏劑，在室溫下放置到其粘度基本上不發(fā)生變化為止，所需時間即為本膠黏劑的固化時間。實驗測得其固化速度為0.5～1h。

2.4 剪切強度測試

將涂覆好的布料裁剪成測試標(biāo)準(zhǔn)件，其尺寸為25mm×6.5mm×0.44mm，在萬能試驗機上進(jìn)行拉伸實驗，實驗中平行測定4個試樣，最終結(jié)果取4個樣的平均值。實驗結(jié)果見圖3、4。

圖3 膠黏劑粘結(jié)后的布料拉伸曲線Fig.3 Fabric tensile curve after bonding by the silicone adhesive

圖4 普通布料拉伸曲線Fig.4 Ordinary fabric tensile curve

由圖可以看出，涂覆了膠黏劑的布料其抗拉強度大大提高，實驗測得膠黏劑粘結(jié)布料的平均抗拉強度為25.38MPa，普通布料平均抗拉強度為16.46MPa。涂覆膠黏劑后布料的抗拉強度明顯增大。其斷裂伸長率分別為55.83%、12.85%。

2.5 剝離強度測試

取4個平行試樣，每個試樣搭接面尺寸均為20mm×10mm×0.44mm。在萬能實驗機上進(jìn)行剝離實驗，剝離角度為180°。實驗結(jié)果見圖5。

圖5 膠黏劑剝離曲線Fig.5 Adhesive peel curve

由于試樣搭接過程中涂覆膠黏劑有人為的差異，因此測試結(jié)果有很大不同，本實驗測得最大剝離強度為3.33kN·m-1。

3 結(jié)論

采用單體滴加法以八甲基環(huán)四硅氧烷和丙烯酸酯類單體為原料，合成出了有機硅-丙烯酸膠黏劑。實驗結(jié)果表明：實驗溫度在85℃時有利于反應(yīng)進(jìn)行，且不易形成暴聚；有機硅與丙烯酸配比為3∶7時聚合物性能最好；BA，MMA，AA配比為50∶7∶1時聚合物的粘度較高且韌性好。通過力學(xué)測試結(jié)果表明，涂覆本實驗制備的有機硅膠黏劑后，布料的抗拉強度有了顯著提高，剝離強度大，證明其對布料的粘接性能優(yōu)良。

［1］徐祖順,易昌風(fēng),肖衛(wèi)東.織物用膠黏劑及粘接技術(shù)［M］.化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

［2］周郁菊,唐明揚,顧宜，等.含聚二甲基硅氧烷側(cè)鏈的丙烯酸酯共聚物的研究［J］.功能高分子學(xué)報,1998,11（3）:370-374.

［3］楊春莉,黃玉東,王振宇.有機硅改性丙烯酸樹脂的合成［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000，（5）:54-55.