[发明专利]一种复合型无氟聚丙烯酸酯防水乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种复合型无氟聚丙烯酸酯防水乳液及其制备方法和在织物上的应用，将A组分和B组分按照一定质量比通过物理共混制得复合型防水无氟聚丙烯酸酯乳液，A组分包括：长碳链丙烯酸酯、低玻璃化转变温度聚合物单体、乳化剂、有机溶剂和引发剂；B组分包括：长碳链丙烯酸酯、高玻璃化转变温度聚合物单体、乳化剂、有机溶剂和引发剂。本发明通过乳液聚合实施生产，并通过调控共聚组成，满足多品种面料整理对助剂性能的多方面需求，将此乳液应用于织物防水整理能够有效地赋予纺织品的良好的疏水性能。同时具有合成工艺简单，绿色环保、产品性能丰富等特点。

技术领域

本发明涉及纺织助剂领域，具体涉及一种复合型无氟聚丙烯酸酯防水乳液及其制备方法和其在织物上的应用。

背景技术

织物经防水剂整理形成的拒水性能由织物表面微纳结构和低表面自由能导致。含氟防水剂是具有全氟化或部分氟化侧基的有机氟聚合物，能够大大降低织物的表面自由能，且氟原子在共聚物中定向地向空气界面排列，形成了对大多数液体很难润湿的独特性质，因此含氟整理剂整理的织物具有防水、拒油和抗污等多种功能。经过几十年的研究和发展，含氟织物整理剂已商品化并占据了相当大的市场份额，广泛地用于服装、厨房、军队和劳保用纺织品以及地毯等织造领域。然而，美国环保署提供的数据指出，含氟聚合物具有高生物累积性，并且会对环境和人体健康产生毒性作用。随后，欧洲议会对欧盟市场上的纺织品出台了含氟物质的限量规定，这使得世界上不少纺织品公司和纺织品销售商明确提出禁用相关含氟聚合物的限制条款。因此，设计和开发环境友好的无氟防水整理剂成为发展的必然趋势。

根据防水剂原料单体的化学组成，市场现有的无氟防水剂可分为聚氨酯类、有机硅类和聚丙烯酸酯类。前两者存在原料成本高、制备反应条件较为苛刻，以及整理效果耐久性差、易引起织物劈裂等不足。

与之相比，基于长碳链丙烯酸酯聚合得到无氟防水剂的工艺采用自由基聚合机理，通过乳液聚合实施生产，合成工艺简单，产品性能丰富，正成为无氟防水剂领域近年来关注的重点。任豪等(任豪,陈小婷,吴诗雯,等.丙烯酸酯类无氟拒水剂的合成及应用[J].印染,2018,44(24):41-44+47.)采用乳液聚合法，长碳链丙烯酸酯选用甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)、依次加入共聚单体EA、BA、MMA和AAM，制备出性能稳定的无氟拒水剂乳液，经该拒水剂整理的涤纶织物对水的接触角可达135°。卢雪等(卢雪,刘秀明,房宽峻,等.锦纶/棉混纺织物的耐久无氟拒水整理[J].纺织学报，2021,42(03):14-20.)采用无氟拒水剂CWR-9A(主要成分为长链烷基丙烯酸酯类聚合物)和黏合剂对混纺织物进行拒水涂层处理，整理后织物的拒水效果良好，且具有一定的耐洗涤性。大量研究表明，面料欲获得(超)高的水接触角，不但需要整理剂形成的疏水涂膜应完整包覆面料可触及的亲水表面，以降低表面自由能，而且需要整理剂在面料表面形成的疏水表面具有“微纳”结构。因此，防水乳液应同时具有受热后软化，进而铺展并覆盖面料的能力，以及耐热，进而保持初始颗粒装形貌的能力，即，防水乳液应兼具两个相互矛盾的性能。然而，已经报道的研究仅为单组分丙烯酸酯共聚物乳液，仅可具备单一性能，没法同时满足面料防水的两种需求。

针对上述现状，本发明以长碳链丙烯酸酯为主单体，并将主单体分别与低、高玻璃化转变温度聚合物的单体共聚，得到成膜性能不同的A和B两种丙烯酸酯共聚乳液；将这两种乳液按比例复合后作为无氟防水剂，用于纺织品的拒水整理。该方法易于平衡面料对助剂两方面的性能需求：1、乳液A：受热软化，铺展并覆盖织物表面，实现低表面自由能；2、乳液B：具有一定的耐热性能，可在受热时，保持初始的颗粒形貌，在织物表面形成微纳结构。乳液A与B复合，可满足拒水整理对助剂的多方面性能的需求。

发明内容