一种多层核壳结构的颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳胶囊涂料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种多层核壳结构颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳胶囊涂料的制备方法，包括：以大分子聚硅氧烷单体、丙烯酸酯类单体为黏合剂单体，通过细乳液聚合对有机颜料进行纳胶囊化处理，制得均一稳定的多层核壳结构颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳米胶囊涂料。本发明专利技术还公开了将所得涂料在纺织品涂料印花领域中的应用，本发明专利技术提供的涂料应用于织物涂料印花，在受热烘焙后，可形成对单根织物纤维的高效包覆，在纤维表面形成具有一定结构梯度的胶膜，进而获得兼顾牢度、手感、透气性的印花产品。

【技术实现步骤摘要】
一种多层核壳结构的颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳胶囊涂料的制备方法及应用
本专利技术涉及精细化工中颜料胶囊涂料的
，具体涉及多层核壳结构的颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳米胶囊涂料的制备方法及应用。
技术介绍
涂料印花是利用黏合剂在织物表面成膜的原理，借助黏合剂的粘附作用，将对织物没有亲和性和反应性的着色剂颗粒粘附在织物上，来获得所需着色效果的印花技术。这种着色原理使得其对织物的适用性广，尤其是对大量混纺织物的着色没有选择性，可大大简化着色加工流程，提高加工产品时的正品率、加工速度。黏合剂是影响涂料印花织物品质的最重要因素，具体体现在以下两方面：一是黏合剂的用量及利用效率；二是黏合剂成膜后的胶膜品质，包括表面性能、强度等。黏合剂的用量及利用效率直接决定了涂料印花织物表面的胶膜厚度。目前，在企业实际生产过程中，为保证牢度，使用的黏合剂较多，易在织物表面形成较厚的聚合物层，遮盖织物的空隙，进而大幅降低织物的透气性。但单纯地减少黏合剂的用量，虽然可以使得胶膜厚度变薄，透气性提高，但过少的粘合剂难以保证颜料颗粒的牢固附着，印花织物的摩擦牢度将大幅降低。因而，降低黏合剂的用量并提高黏合剂的利用效率是提高印花织物品质的重要抓手。黏合剂在织物表面成膜后，胶膜的表面性能对印花织物手感有较大影响。目前，常用的是丙烯酸酯类黏合剂(PA)，这类黏合剂虽然原料来源广泛、价格便宜，有很强的极性，对颜料和纤维的黏附性强。但其耐水性差、低温变脆高温变黏等缺点，使得印花工艺中一直存在着印花织物手感较硬及皮膜的透气舒适性欠佳等问题，这在很大程度上限制了涂料印花工艺的应用。颜料的纳胶囊化，可以将黏合剂高分子预先包覆在有机颜料表面，大大提高了有机颜料在水中的分散性和分散稳定性。将有机颜料纳胶囊化后的乳液应用于涂料印花可在保证牢度的前提下，大大降低黏合剂的用量，提高黏合剂的利用效率。但目前有机颜料纳胶囊化所使用黏合剂高分子多为丙烯酸酯类高分子，纳胶囊化虽然可提高了黏合剂的利用效率，但是无法改变丙烯酸酯类高分子的表面性能和固有缺点。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多层核壳结构颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳胶囊涂料的制备方法，该方法制备过程绿色环保，所用原料易得，工艺简单，不涉及有机溶剂，过程无溶剂污染；本专利技术提供的涂料应用于织物涂料印花，在受热烘焙后，可形成对单根织物纤维的高效包覆，在纤维表面形成具有一定结构梯度的胶膜，进而获得兼顾牢度、手感、透气性的印花产品。多层核壳结构的颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳胶囊涂料的制备方法，包括以下步骤：1)将有机硅组分、丙烯酸酯类单体搅拌混合作为A相，将有机颜料、链转移剂和稳定剂加入A相中，超声均匀后得到油相混合液，作为B相，其中，有机硅组分的含量占B相质量的5～30％；所述的有机硅组分由双端乙烯基聚二甲基硅氧烷和单端乙烯基聚二甲基硅氧烷组成，所述的双端乙烯基聚二甲基硅氧烷、单端乙烯基聚二甲基硅氧烷的结构式分别如式I、式II所示：其中，m＝150～550，n＝100～400；2)将步骤1)中的B相与含有乳化剂的水溶液混合，超声均质化，得到细乳液；之后将细乳液转移至反应装置内，在惰性气体保护、引发剂作用下，进行细乳液聚合反应，得到颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳胶囊涂料；所述的超声均质化温度为0℃～10℃，超声时间为10～20min；相对于小分子有机硅单体(如KH-550等)，大分子聚硅氧烷单体具有更长的分子链结构和更高的黏度，有利于涂料成膜过程中进行分相。所述有机硅组分的重均分子量Mw＝20000～30000，运动黏度为1000～3000cst。有机硅组分具有较高的黏度和较低的表面能，其与丙烯酸酯单体具有较好的溶解性，但与聚丙烯酸酯相容性差。因而聚合完成后，有机硅相与聚丙烯酸酯相将发生明显的分相行为。而有机颜料与有机硅相的相容程度与有机硅相的黏度有关。黏度过大，大分子有机硅在丙烯酸酯单体和水相中分散稳定性变差，很难制得均一稳定的乳液，而黏度过小，则有机硅相很难在聚丙烯酸酯中形成足够程度的分相。作为优选，所述有机硅组分的重均分子量Mw为20000～25000，运动黏度为1600～1800cst。双端或单端乙烯基聚二甲基硅氧烷用于调节胶囊壁材的交联结构与交联程度，对颜料胶囊的形态和胶膜性能有重大的影响。双端乙烯基聚二甲基硅氧烷(D-VPDMS)含量多则胶膜交联度高，单端乙烯基聚二甲基硅氧烷(S-VPDMS)含量多则交联度低。根据纺织品涂料印花的实际需求，作为优选，所述的双端乙烯基聚二甲基硅氧烷的含量占有机硅组分重量的20～50％，单端乙烯基聚二甲基硅氧烷的含量占有机硅组分重量的50～80％。有机硅组分需要达到一定量才能在最终胶膜形成有效的分相，而过多的(>30％)有机硅组分会大大减弱乳液体系的稳定性，因而本专利技术有机硅组分的含量占B相的5～30％，优选为20～25％。所述的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸缩水甘油酯的混合物。丙烯酸酯类单体的选择主要依据其极性和功能性，其中甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯作为主要的黏合剂单体，提供主要的黏结力；二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸缩水甘油酯作为交联剂提升黏合剂交联程度；丙烯酸羟乙酯主要是为了提升黏合剂的亲水性。与常规黏合剂不同的是本专利技术中甲基丙烯酸甲酯的含量约占B相的20～50％。在常规黏合剂生产过程中，为保证黏合剂具有较好的黏结力和流动性，甲基丙烯酸甲酯的含量一般很低，但本专利技术中由于有大量的有机硅存在，聚合物整体玻璃化转变温度很低，因而需要适当增加甲基丙烯酸甲酯的含量来调整聚合物整理的玻璃化转变温度到适合的范围。因此，本专利技术优选的丙烯酸酯类单体组成及比例中，甲基丙烯酸甲酯占总质量的20～50％。本专利技术主要以有机硅组分、丙烯酸酯类单体为黏合剂单体，利用有机硅具有柔软、光滑、耐热、耐寒和疏水透气等特性改善单纯由丙烯酸酯为黏合剂存在着硬度大、冷脆热黏的缺点。枯草菌脂肽钠(SHT)作为稳定剂，含量为B相质量的0.1～1％。枯草菌脂肽钠可吸附到颜料胶囊表面，大大加强了颜料胶囊的抗沉降性能。巯基乙酸(MA)作为链转移剂，含量为B相质量的0.1～1％。巯基乙酸的加入主要是调节聚合过程中乳液的黏度，含量越多则黏度越低。所述的有机颜料为C.I.颜料蓝15、C.I.颜料绿36、C.I.颜料紫19、C.I.颜料红122、C.I.颜料黄191、C.I.颜料黄81、C.I.颜料黄1、C.I.颜料黄3、炭黑、石墨烯中的一种或多种；所述有机颜料的含量为B相质量的0.1～12％。有机颜料滤饼选择主要是基于亲油性强，与有机硅相容性好的有机颜料，C.I.颜料蓝15、C.I.颜料绿36、C.I.颜料紫19、C.I.颜料红122、C.I.颜料黄191、C.I.颜料黄81、C.I.颜料黄1、C.I.颜料黄3、炭黑、石墨烯等有机颜料具有较稳定的化学结构，表面强亲油，因而与有机硅、丙烯酸酯单体的相容性好。作为优选，B相采用以下重量份配比：步骤2)中，所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、吐温-20、甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠、壳聚糖中的任意两种复配，乳化剂的添加量为B相质量5～10％。步骤2)中，所述的引发剂为过氧化二苯甲酰、过硫酸钾或偶氮二异丁腈；所述的乳液聚合的反应温度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层核壳结构的颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳胶囊涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将有机硅组分、丙烯酸酯类单体搅拌混合作为A相，将有机颜料、链转移剂和稳定剂加入A相中，超声均匀后得到油相混合液，作为B相，其中，有机硅组分的含量占B相质量的5～30％；所述的有机硅组分由双端乙烯基聚二甲基硅氧烷和单端乙烯基聚二甲基硅氧烷组成，所述的双端乙烯基聚二甲基硅氧烷、单端乙烯基聚二甲基硅氧烷的结构式分别如式I、式II所示：

【技术特征摘要】
1.一种多层核壳结构的颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳胶囊涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将有机硅组分、丙烯酸酯类单体搅拌混合作为A相，将有机颜料、链转移剂和稳定剂加入A相中，超声均匀后得到油相混合液，作为B相，其中，有机硅组分的含量占B相质量的5～30％；所述的有机硅组分由双端乙烯基聚二甲基硅氧烷和单端乙烯基聚二甲基硅氧烷组成，所述的双端乙烯基聚二甲基硅氧烷、单端乙烯基聚二甲基硅氧烷的结构式分别如式I、式II所示：其中，m＝150～550，n＝100～400；2)将步骤1)中的B相与含有乳化剂的水溶液混合，超声均质化，得到细乳液；之后将细乳液转移至反应装置内，在惰性气体保护、引发剂作用下，进行细乳液聚合反应，得到颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳胶囊涂料；所述的超声均质化温度为0～10℃，超声时间为10～20min。2.根据权利要求1所述的多层核壳结构的颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳胶囊涂料的制备方法，其特征在于，所述有机硅组分的重均分子量为Mw＝20000～30000，运动黏度为1000～3000cst；其中，双端乙烯基聚二甲基硅氧烷的含量占有机硅组分重量的20～50％，单端乙烯基聚二甲基硅氧烷的含量占有机硅组分重量的50～80％。3.根据权利要求1所述的多层核壳结构的颜料/有机硅/聚丙烯酸酯纳胶囊涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸缩水甘油酯的混合物。4.根据权利要求1所述的多层核壳结构的颜料/有...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智杰，戚栋明，杜春晓，孙阳艺，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33