Page 75 - 精细化工2019年第12期

第 12 期 苏秀霞，等: 氨基磺酸盐型水性醋酸纤维乳液的制备与性能 ·2403·

随着 n(IPDI)∶n(AAS)从 1.4∶1 减小至 1.0∶1， 测试中，常用磷钨酸染色法分辨乳液颗粒是否为核
乳液外观由乳白色变为淡黄色泛蓝光再变为乳白 壳结构。
色，粒径分布先变窄后变宽，说明随着亲水剂磺酸 图 5 为 n(IPDI)∶n(AAS)=1.1∶1 时，经染色后所
盐比例的增加，乳液粒径先减小后增大，当 n(IPDI)∶ 测乳液的 TEM 图，进一步观测可知，该乳液颗粒基
n(AAS)=1.1∶1 时平均粒径最小（128 nm），分散系 本呈球状，且粒子之间无互连现象，各粒子独立均
数（PDI）为 0.112。这是因为在 SWCA 预聚物形成 匀，白色亮点为疏水的 CA 分子链缠绕而成，灰色
分散体的过程中，颗粒的内部由疏水性 CA 链段卷 圈层为含阴离子扩链剂 AAS 的亲水部分，其结构与
曲而成，强亲水基团（—NaSO 3 ）能吸附水分子在 图 4 的模型一致，进一步证明 SWCA 粒子为 O/W
颗粒表面形成一层水合膜，还能吸引体系中的异性 型核壳结构。
电荷形成双电层，水合膜和双电层的存在，有效阻
止了胶粒发生凝聚，最终乳液颗粒数目增加，平均
粒径相应减小 [16] 。但当 n(IPDI)∶n(AAS)较小时，乳
液粒径及分散系数反而增大，因为过多的磺酸钠基
团会增加粒子间的静电作用 [22] ，导致 SWCA 的预聚体
即使在剪切力很大的条件下也很难均匀分散于水中。
2.3 n(IPDI)∶n(AAS)对 SWCA 乳液表观黏度的影响
乳液的表观黏度与亲水基团的种类和数量有

关，图 3 为不同 n(IPDI)∶n(AAS)即亲水基团含量对 图 4 SWCA 乳液的微观结构模型
乳液黏度的影响。在一定范围内，随着 n(IPDI)/n(AAS) Fig. 4 Microstructure model of SWCA emulsion

的减小，SWCA 乳液的表观黏度逐渐增大，当
n(IPDI)∶n(AAS)=1.0∶1 时乳液的表观黏度最大。这
是由于随着 AAS 含量的增加，在一定剪切速率下，
乳液粒径先减小后增大，粒径越小，粒子和水接触
的总表面积就会增大，使得乳液黏度随之增大 [23] 。
而当 n(IPDI)∶n(AAS)=1.0∶1 时，体系中的强电解
质基团—NaSO 3 过多，乳液的电荷效应增大，因而，
该比例下的乳液黏度最大 [17] 。综合粒径及黏度分析，

确定 n(IPDI)∶n(AAS)=1.1∶1 为合成 SWCA 乳液的 图 5 SWCA 乳液的 TEM 图像
最佳比例，此时乳液表观黏度为 73.5 mPa·s Fig. 5 TEM image of SWCA emulsion

2.5 n(IPDI)∶n(AAS)对涂膜表观形貌的影响
图 6a~d 分别为 n(IPDI)∶n(AAS)=1.4∶1、1.3∶
1、1.2∶1、1.1∶1 时涂膜的 SEM 表面形貌照片。

图 3 n(IPDI)∶n(AAS)对 SWCA 乳液黏度的影响
Fig. 3 Effect of n(IPDI)∶n(AAS) on the viscosity of SWCA
emulsion

2.4 SWCA 乳液的微观结构
SWCA 是通过桥连剂 IPDI 向 CA 分子链中引入

亲水基（—NaSO 3 ）的一种水包油（O/W）型乳液，
图 6 n(IPDI)∶n(AAS)=1.4∶1(a)、1.3∶1(b)、1.2∶1(c)
疏水的醋酸纤维分子作为核被亲水基包覆，具有强 和 1.1∶1(d)的涂膜的 SEM 图像
亲水性的磺酸基作为壳与水分子充分接触，使其能 Fig. 6 SEM images of n(IPDI)∶n(AAS)=1.4∶1(a), 1.3∶
均匀稳定地分散于水中，结构模型如图 4 所示。TEM 1(b), 1.2∶1(c) and 1.1∶1 (d)