[发明专利]一种V型聚二甲基硅氧烷疏水缔合乳液聚合印花增稠剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种V型二甲基聚硅氧烷疏水缔合乳液聚合印花增稠剂及其制备方法和应用，所述的印花增稠剂以V形聚二甲基硅氧烷聚氧乙烯醚单丙烯酸酯、丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺、交联单体为反应原料，以阴/非离子乳化剂为复合乳化体系，在引发剂的作用下，通过自由基乳液聚合制备而成。该乳液型印花增稠剂具有不含有机溶剂，具有增稠性能好、抗渗化能力强、耐电解质能力好、易脱糊和增稠范围广等优点，可用于染料印花色浆和涂料印花色浆的增稠，也可用于无机颜料色浆的增稠，是一种环境友好的新型合成印花增稠剂。

技术领域

本发明涉及印染助剂领域，特别是涉及一种V型聚二甲基硅氧烷疏水缔合乳液聚合印花增稠剂、制备方法及应用。

背景技术

增稠剂是一种能够迅速提高应用体系的黏度、改善其流变性的聚合物助剂，在纺织、涂料、皮革和食品等领域有着广泛的应用。传统的增稠剂大多以丙烯酸及丙烯酸酯为聚合单体，以航空煤油、溶剂油或其它有机溶剂为反应介质，通过反相乳液聚合来制备，其结构为：

该种增稠剂具有工艺简单、成本低和增稠性能优异等优点，然而由于在合成过程中使用有机溶剂作为反应介质，增稠剂产品中会含较多的有机溶剂，在其制备和应用过程中对人体和环境存在极大的危害。该种增稠剂通过同种电荷的排斥作用而增大增稠剂分子的流体力学尺寸，可以快速提高体系粘度。然而，这种增稠剂对体系中的电解质较为敏感，在电解质作用下其粘度会快速下降，这在一定程度上极大限制了其广泛使用。

在增稠剂大分子上引入疏水链段，可以得到疏水改性的缔合型增稠剂，其结构为：这种缔合型增稠剂可以在分子间或分子内形成簇状的疏水缔合体，从而形成以疏水缔合体为网络结点的三维网状结构，使得溶液在宏观上表现出黏度增强的特性。采用疏水链分别含有12、16和20个碳原子的疏水单体来制备疏水改性的聚丙烯酸酯增稠剂，发现加入疏水单体后，聚丙烯酸酯大分子的增稠能力明显增加，随着疏水链上碳原子数的增加，长的疏水链段能够形成强度更好、更加完善的疏水缔合体，因而增稠能力也更强。通过引入甲基丙烯酸十六酯来对涂料印花增稠剂进行疏水改性，得到的增稠剂性能大为改善，性能能够完全达到进口增稠剂PTF的水平，同时成本大幅下降。而后，美国罗地亚公司推出了两种特殊的疏水缔合功能单体——二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(BEM)和三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(SEM-25)，BEM的结构式为：SEM-25的结构式为：这种含有长链疏水基团及亲水聚乙二醇链的结构使得大分子链上的疏水基团能够更大程度的延展，有利于形成强度更高、更加完善的疏水缔合体，因而增稠性能也得到大幅提高。

目前国内外疏水缔合型乳液聚合增稠剂的研究主要集中在采用BEM为特殊功能单体，研究不同交联剂、阴离子乳化剂和合成工艺对增稠剂性能的影响，同时研究该种疏水缔合型乳液聚合增稠剂在织物印花、涂料、化妆品等领域的应用。所得疏水缔合乳液聚合增稠剂的结构模型为：Kroon等将含BEM的聚合物加入到个人护理用品种，配制出具有护理和调湿作用的护发用品。Zhu等采用SEM-25制备了缔合型增稠剂，并研究其增稠机理，在聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯)中加入0.34wt％的SEM-25含量为12wt％的增稠剂可以达到很好的增稠效果。王晨等以甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯和不同量的功能单体二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(BEM)为原料，采用半连续乳液聚合方法合成了疏水改性乳液聚合缔合型增稠剂乳液。发现与不含BEM的增稠剂乳液相比，当BEM含量占单体量低于5.0wt％时，该缔合型增稠剂的增稠效果和抗剪切性有显著提高，BEM含量较高(8.0wt％或更高)时反而使增稠效果和抗剪切性变差。在此基础上研究了增稠剂对苯丙乳液的增稠效应，结果显示BEM含量占单体量的2.5wt％时，对苯丙乳液的增稠作用最好。与使用功能单体三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(SEM-25)改性的增稠剂相比，含BEM的增稠剂在BEM用量较少的情况下就能起到明显的增稠效果。