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涤纶亲水性后整理的现状

发布日期:2018-03-25来源:绍恩机械
        涤纶的回潮率低,穿着舒适性很差,提高涤纶的服用舒适性一直是纺织行业的一个课题。目前,改善涤纶织物服用性能主要有两种方法:一是利用纤维的合成技术在纤维的纺织过程中对聚酯纤维结构进行改性,使纤维本身具有亲水性和抗静电性,从而改善涤纶的服用性能。但是这种方法要求技术较高,现实生产中较少采用。二是利用织物后整理技术达到改性的目的。整理改性是在聚酯大分子链上引入亲水性基团,使涤纶表面形成亲水保护层,达到改变纤维表面性能的目的。目前实用后整理的方法主要有表面接枝聚合和亲水整理剂的吸附固着。
        1.表面接枝聚合
        涤纶的接枝聚合一般是利用引发剂或高能射线如紫外线、co(60)7射线等照射,或是采用低温等离子体处理对涤纶表面进行辐射接枝。使纤维表面产生游离基,然后亲水性单体在游离基上进行接枝聚合,从而形成有耐久性的吸水性和抗静电性的新表面层。低温等离子体在聚合物表面改性中的应用已经有近30年的历史,在聚合物表面改性中的应用是极其广泛的,发达国家早已工业化应用¨。。等离子处理最重要的是选择正确的气体,疏水、拒油处理主要选择含氟的气体,而亲水、清洁和活化处理则采用氧气。低温等离子体粒子的能量一般约为几个至几十电子伏特,大于聚合物材料的结合键能,完全可以破裂有机大分子的化学键而形成新键旧。
        等离子加工有如下优点:
        (1)对环境保护有利(干态加工,对环境友好,使用气体加工);
        (2)加工工艺和加工场所安全(干燥,无化学品,密闭系统);
        (3)可提高对产品性能的要求(新的可能性,改进粘结强度或过滤性能);
        (4)单位产品生产成本降低,可在同一生产线上进行不同的加工,改进产品质量(变更产品成本低);
        (5)满足产品要求(工艺变化范围大,根据需要进行表面改性)。
        但是我国在这方面的研究及应用仍停留在较低的水平,其制约因素之一就是等离子体的局限。特别是在真空下才能进行,在工业化中既不经济也不高效,因而大大限制了这一技术的推广利用。同时从目前发展现状来看,实验设备上缺乏在线测试手段,谱线分析困难,而等离子体处理中间形成的基团复杂,寿命短难以捕捉,给机理研究造成很大困难,因此等离子体改性涤纶表面缺乏理论指导,限制了这一技术的发展”。
        采用引发剂或高能射线对涤纶进行辐射接枝,随着接枝程度的提高,涤纶的吸湿性、抗静电性也随着提高,但是接枝过程中,均聚速率和接枝率较难掌握,且接枝后强力下降、延伸度增加,此种方法仍停止于实验室研究阶段H1。由于涤纶表面接枝改性存在的问题较多,在日常的工业生产中,常采用整理剂的吸附固着对涤纶织物进行后整理,以达到改性的目的。
        2.亲水整理剂的吸附固着
        亲水剂的吸附固着是使亲水整理剂均匀而牢固地附着在涤纶表面,使其表面形成一层亲水性化合物,达到提高纤维表面亲水性能的目的。且亲水薄膜有一定的导电性,可以提高材料的抗静电性。该方法简单易行,原理也比较成熟,应用范围很广,是涤纶亲水整理的常规方法。亲水整理剂的成分一般是由吸水性和固着性两部分物质组成的体系,前者是含亲水基团的水溶性聚合物,后者是联结水溶性聚合物与纤维的交联剂,它含有与聚酯纤维和水溶性聚合物反应的官能团。
        2.1聚乙二醇(PEG)
        用PEG整理涤纶,可提高织物的吸水性、抗静电性、折皱回弹性等,但单独用PEG处理时,由于涤纶与其它纤维不同,它的化学反应基团较少,聚集态结构紧密,PEG难以渗透、固着,其水溶性较好,虽然整理后织物的亲水性、抗静电性、抗油污性等都有了相应的改善,但整理后织物的耐水洗性差。在PEG中加人2D树脂制成的混合整理液整理涤纶,其回潮率可从0.4%上升到2%左右,毛细效应也可达到约30cm,且耐水洗效果较好,原因是PEG和2D树脂作用生成了PEG-2D交联产物,这种PEG.2D交联物可沉积在纤维之间,交联物中的醚键和羟基具有较强的亲水性,从而使得涤纶织物的亲水性得到较大提高。5J。但整理后的涤纶手感较硬、透气透湿性、强力均有所下降,且2D树脂含有甲醛,这不仅破坏环境并对纺织品的出口都有着制约作用,因此采用PEG做为涤纶的亲水整理剂并不理想。
        2.2聚酯和聚醚树脂
        采用聚酯和聚醚的复配物对涤纶进行整理时,聚酯与涤纶分子组成单元相同,在高温能够形成共结晶,提供了亲水整理的耐洗性。聚醚组分则因具有亲水性,使整理后的涤纶织物改善了亲水性,从而提高了涤纶的抗静电性和防沾污性。由英国生产的PemaloseTM涤纶整理剂就属于聚酯聚醚树脂系,用PennaloseTM处理的涤纶织物在1min后的导湿面积可达4cm2左右,不仅改变了纤维表面的疏水性能,使纤维能在纤维表面及PeHnaloseTM层之间吸附水分,纤维的导电率提高,从而减少静电积聚,使织物不易吸引灰尘。但是PennaloseTM试剂价格较高,不利于企业降低生产成本"o。还有一种聚酯、聚醚嵌段共聚的水性物质Gx.12,用它处理涤纶后,涤纶织物的亲水性、抗静电性等有了明显的改善,但是整理后的织物断裂强力有了稍微下降,且整理效果随着水洗次数的增加而降低"j。
        2.3环氧类
        聚环氧乙烷与聚酯的嵌段共聚物是适应于涤纶的亲水整理剂,聚合物分子结构中含有聚氧乙烯醚键,在催化剂的作用下环氧基开环,焙烘后羟基与纤维发生交联形成醚键,在涤纶表面形成连续性的亲水薄膜,富有吸湿性,结晶的聚酯链段和涤纶的基本化学结构相同,因此对涤纶有较好的相容性,高温焙烘后,整理剂与涤纶产生共溶共结晶作用,使整理物有较高的耐久性。但此类整理剂有毒性,对于生产的工人和消费者的穿着都会有一定危害,所以并不提倡采用。
        2.4聚硅氧烷类
        聚硅氧烷类亲水整理剂有聚醚改性、环氧基聚醚改性或氨基聚醚改性聚硅氧烷,这些整理剂除具吸水性能以外,还具有柔软、防污、抗静电等功能。聚醚.硅氧烷是由PEC改性的聚硅氧烷,其有机硅主链是疏水基团,亲水部分为PEG,用它整理涤纶织物时,亲水基团处在与聚酯结构相垂直的平面上,便于水的渗透和通过纤维毛细管传送液体,改善了涤纶织物的亲水性能。由于聚硅氧烷具有弹性的螺旋形结构,增加了涤纶织物的柔软度,手感较。
        2.5聚氨酯类聚氨酯类亲水整理剂是在PEG与二异氰酸酯生成的预缩体中加入咪唑,将其中的异氰酸酯基封闭而获得稳定性聚氨酯整理液。使用时整理液与多官能团的胺类化合物混合,其中的咪唑基发生解离,异氰酸酯基复出,在涤纶材料上相互交联,形成表面能较高的薄膜,提高亲水性能。聚醚型聚氨酯分子结构中含有亲水性的聚氧乙烯醚,亲水性能好。由广东德美精细化工股份有限公司开发的弱阴离子水溶性吸湿排汗整理剂DM3402,对涤纶织物进行亲水整理,可以增加涤纶大分子的亲水性基团,极大地提高了纤维表面对水分子的吸收性能,提高了穿着舒适性,但整理后织物的某些色泽的色牢度和色光受到了影响,给此种整理剂的使用带来了困难。
         2003年,瑞士Textilcolor公司研发了吸湿和调温整理剂Biosoftd整理剂,Biosoftal是一种表面活性改良的聚氨酯,可有效地把疏水纤维转变为亲水纤维。由于水滴从3个方向进人涤纶,所以处理过的纤维在湿态时会增大体积,使湿气交叉穿过纤维。测试表明,在3s内水滴的直径就可增大3~4倍,这意味着湿气很快就可传递到材料表面,在可较快蒸发的大范围内扩散,但是其生产成本较高,给大范围的使用带来了困难¨…。
        2.6壳聚糖
        壳聚糖具有~剂多能的特点,织物经壳聚糖处理后在改善涤纶的不吸湿、带静电等这些缺点的同时,附加了织物抗菌、防霉等功能…j。用壳聚糖对涤纶作抗静电整理,通常的做法是先将聚酯织物进行碱减量处理,一方面使纤维表面粗糙化,有利于壳聚糖涂层的附着;另一方面旨在使表层涤纶分子中的酯基发生一定程度的水解而产生一定数量的羧基负离子,便于阳性的壳聚糖分子与涤纶的结合。然后通过轧一烘一焙工艺将壳聚糖醋酸溶液涂层在聚酯织物上,于是壳聚糖薄膜就会通过物理嵌附作用以及离子键和分子间力与涤纶结合在一起。测试表明:经整理后涤纶的回潮率可增加数倍;拉伸强力提高;即使在20℃,相对湿度50下,静电电压也非常低;由于壳聚糖不溶于水且在水中膨化程度不大,因此它能够防止因水引起的耐久性降低。通过交联亲水性材料,可以在纤维表面上形成一种不溶性的导电皮层,将整理后的试样浸渍于壳聚糖的溶剂醋酸中,几乎没有发现壳聚糖薄膜的剥离和脱落等现象,这说明该产品具有一定的抗静电耐久性。由于壳聚糖的胶粘作用,实验证明,整理后织物的透气性可提高数倍,透湿性也有了明显改善,且整理后织物强力不受影响,壳聚糖用做涤纶后整理剂有很大的发展空间。
        3.结论
        表面接枝聚合可改善涤纶的亲水性,提高服用性能,由于等离子处理技术和辐射接枝技术的开发限制了其应用发展。而亲水整理剂可均匀牢固附着涤纶表面,形成亲水化合物,方法简单易行,且整理剂很多。其中,壳聚糖作为后整理剂具有多功能性、环保性、耐久性、使用方便、操作简单的优点,可提高涤纶的亲水性,抗静电性和舒适性,是发展高附加值新型纺织品的手段,作为涤纶整理剂符合环保的要求。
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