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本文作者：孟令杰劉今強(qiáng)李永強(qiáng)作者單位：浙江理工大學(xué)

實(shí)驗(yàn)部分

1實(shí)驗(yàn)材料及試劑

滌絲紡（線密度70．2dtex，經(jīng)緯密220×170根／5cm，克重60g／m2，織物結(jié)構(gòu)：平紋）。有機(jī)氟拒水整理劑TG－410C（日本大金公司）；有機(jī)硅表面活性劑BYK－346（德國(guó)畢克公司）；水性聚丙烯酸酯類(lèi)涂層劑DS330（巴斯夫化工有限公司）；聚陰離子纖維素（pac，取代度0．9，任丘市燕興化工有限公司）；水性丙烯酸類(lèi)增稠劑AT－75（廣州眾冠美公司）。

2主要儀器

C－6涂層機(jī)、M－6連續(xù)性熱定型機(jī)（杭州三錦科技有限公司）；YG－601－Ⅰ／Ⅱ電腦式織物透濕儀（寧波紡織儀器廠）；YG（B）812織物滲水性測(cè)定儀（溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠）；YG065電子式織物強(qiáng)力機(jī)、LLY－01B電子硬挺度儀（萊州市電子儀器有限公司）；KH－7700數(shù)字式三維視頻顯微鏡（日本Hi－ROX公司）；ULTRA55場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（ZEISS蔡司公司）。

3實(shí)驗(yàn)方法

涂層整理工藝：滌綸基布→前拒水整理→涂層整理→預(yù)烘（90℃，3min）→焙烘（160℃，1min）。其中涂層劑配方：水性涂層劑DS330100份；有機(jī)硅表面活性劑BYK－3466份；與水按1∶20質(zhì)量比溶解配制成的PAC糊狀膠液20份。a）為了防止水性涂層劑在涂層整理過(guò)程中背滲織物和保證涂層織物的防水性能，在涂層整理前需對(duì)織物進(jìn)行前拒水整理，其前拒水整理工藝為：浸軋TG－410C拒水整理劑（二浸二軋，軋液率70％）→預(yù)烘（90℃，3min）→焙烘（160℃，1min）。b）拒水整理后的滌綸織物表面張力很低，且水性涂層劑表面張力很大，造成水性涂層劑很難在織物表面潤(rùn)濕鋪展，直接影響了涂層膜的連續(xù)性，降低了織物的防水性能。因此，需在涂層劑中添加適量的表面活性劑降低其表面張力。當(dāng)表面活性劑BYK－346的添加量為涂層劑DS330質(zhì)量的6％時(shí)，涂層劑在織物表面完全潤(rùn)濕鋪展。c）為了滿(mǎn)足涂層工藝的需要，需添加適量的增稠劑來(lái)提高涂層劑粘度，其粘度以用玻璃棒挑起時(shí)剛能緩緩流下為宜［9］。當(dāng)以纖維素類(lèi)高分子PAC作為水性涂層劑DS330增稠劑時(shí)，其不宜直接添加到涂層劑中，需先用適量水?dāng)嚢枞芙?，配制成糊狀膠液后備用。因?yàn)槔w維素類(lèi)增稠劑直接添加到水性涂層劑中會(huì)發(fā)生結(jié)團(tuán)、結(jié)塊，降低其溶解量而在水性涂層劑中分散不勻使其增稠效果較差。本實(shí)驗(yàn)PAC高分子與水按質(zhì)量比1∶20溶解配制，用量以配制好的糊狀膠液質(zhì)量計(jì)，為涂層劑質(zhì)量的20％時(shí)，涂層劑粘度適中。

4測(cè)試方法

a）防水性測(cè)試：用YG（B）812型織物滲水測(cè)定儀，按GB／T4744—1997標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。水壓上升速率為5．88kPa／min（600mmH2O／min）。b）透濕性測(cè)試：用YG601－Ⅰ／Ⅱ型電腦式織物透濕儀，按GB／T12704．1—2009《紡織品織物透濕性試驗(yàn)方法：吸濕法》進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)采用正杯吸濕法。c）力學(xué)性能測(cè)試：按照國(guó)標(biāo)GB／T3931—1997《紡織品織物拉伸性能第Ⅰ部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)的測(cè)定：條樣法》測(cè)試。其中夾距為100mm，拉伸速度為100mm／min，拉伸強(qiáng)力均為經(jīng)向拉伸強(qiáng)力。d）硬挺度測(cè)試：用LLY－01B型電子硬挺度儀進(jìn)行測(cè)試。其中，試樣尺寸為（250±1）mm×（25±1）mm，測(cè)試時(shí)試樣的長(zhǎng)邊平行于織物的經(jīng)向，且涂層面朝上，試樣數(shù)量為6塊，取其平均值。e）耐洗性測(cè)試［10］：將整理織物浸泡在2g／L的皂片溶液中，并在25℃下震蕩水洗10min，清水洗，烘干，即完成一次水洗。

結(jié)果與討論

1涂層織物的整理效果

不同增稠劑其涂層織物水洗前后性能如表1所示。表1中“涂層織物（AT－75）”指以丙烯酸類(lèi)增稠劑AT－75作為水性涂層劑DS330增稠劑整理后的涂層織物；“涂層織物（PAC）”指以聚陰離子纖維素作為水性涂層劑DS330增稠劑整理后的涂層織物；“水洗5次（AT－75）”是指“涂層織物（AT－75）”按上述耐洗性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)水洗5次；“水洗5次（PAC）”是指“涂層織物（PAC）”按上述耐洗性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)水洗5次。由表1知，以PAC高分子作為水性聚丙烯酸酯類(lèi)涂層劑DS330的增稠劑，可以大大改善涂層織物的透濕性能，透濕量達(dá)到了4000g／（m2•24h）以上，皮膚蒸發(fā)的水分和汗氣能及時(shí)散發(fā)出去而不會(huì)感到悶熱或濕冷，穿著舒適。相比“涂層織物（AT－75）”，其耐靜水壓大大下降，但仍可達(dá)到350mmH2O（3．43kPa），可以滿(mǎn)足日常生活穿著需求，且以PAC高分子作為水性涂層劑DS330的增稠劑時(shí)，其涂層織物力學(xué)性能較好、硬挺度較小、耐洗牢度好。

2PAC改善涂層效果的原因分析

1）涂層織物透濕性能提高的原因分析

由表1可知，以PAC高分子作為水性涂層劑DS330的增稠劑時(shí)，其透濕性能大大改善。以PAC高分子作為水性涂層劑DS330增稠劑的涂層織物水洗前后進(jìn)行SEM觀察，觀察結(jié)果如圖1所示。由圖1（a）可以看出，涂層膜上有許多凝聚顆粒，并形成了許多微孔，這些微孔的直徑較小，大約只有0～150nm。對(duì)照表2可知，其微孔直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水蒸汽分子的直徑，而小于霧、毛毛雨等液態(tài)水滴的直徑。水蒸汽分子能輕易透過(guò)微孔而液態(tài)水滴不易透過(guò)，因此具有較好的耐靜水壓和透濕性。其微孔的形成是因?yàn)槔w維素類(lèi)增稠劑是通過(guò)“固定水”而達(dá)到增稠效果，對(duì)涂層劑乳膠粒子極少吸附，吸水膨脹（其吸水膨脹圖像如圖2所示）時(shí)均勻充滿(mǎn)整個(gè)水相，在烘干成膜過(guò)程中脫水產(chǎn)生絮凝，且烘干過(guò)程中，由于溫度的升高，會(huì)加劇分子的布朗運(yùn)動(dòng)［12］，使PAC高分子之間碰撞幾率增大，也會(huì)促進(jìn)絮凝。PAC高分子的凝聚使涂層劑在烘干交聯(lián)成膜過(guò)程中膜的局部連續(xù)性遭到破壞，形成微孔；且水蒸汽分子與雨滴直徑大小詳見(jiàn)表2。在烘干成膜過(guò)程中，凝聚的PAC顆粒進(jìn)一步脫水體積大大縮小也會(huì)形成微孔。微孔形成的原理如圖3所示：由圖1（b）及表1知，涂層織物經(jīng)水洗后，涂層膜上形成了更多的微孔，透濕性能進(jìn)一步提高。這是因?yàn)槟鄣腜AC高分子水洗過(guò)程中溶解于水中，從而形成了更多的透濕微孔，因此透濕性提高。上述實(shí)驗(yàn)方法中提到，以PAC高分子作為水性涂層劑DS330增稠劑時(shí)，需與水按1∶20的質(zhì)量比溶解配制成糊狀膠液后添加使用，在顯微鏡下觀察PAC干燥粉末的形態(tài)與PAC糊狀膠液的形態(tài)，其結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出，干燥的PAC粉末其形態(tài)呈體積很小的線狀，與水以1∶20溶解配制成糊狀膠液后其體積大大增加，呈滾圓的棒狀。這是因?yàn)槔w維素類(lèi)高分子主鏈與周?chē)肿油ㄟ^(guò)氫鍵締合而體積大大增大。不難推測(cè)，在烘干脫水后，其體積必將重回體積很小的線狀，這也佐證了上面所提到的：在烘干成膜過(guò)程中，凝聚的PAC顆粒進(jìn)一步脫水體積大大縮小也會(huì)形成微孔。因此，在溶解配制PAC糊狀膠液時(shí)，添加水不易過(guò)多，否則，一方面會(huì)影響其增稠效果，另一方面由于PAC高分子吸水極度膨脹，其凝聚顆粒在烘干成膜過(guò)程中因大量脫水而形成直徑較大的微孔，使得耐靜水壓下降。

2）涂層織物硬挺度分析

由表1可以看出，以PAC高分子作為水性涂層劑DS330的增稠劑時(shí)，其涂層產(chǎn)品硬挺度與原織物相差不大，織物較為柔軟，這是因?yàn)椋篴）涂層膜較薄，涂層劑涂覆量較小。與溶劑型涂層劑相比，水性涂層劑的涂層膜很薄，涂覆量較小（大約僅有4．8g／m2，比溶劑型涂層劑的涂層量小了將近5倍），滲入紗線內(nèi)及紗線間的涂層劑較少，因此織物硬挺度較小。b）有機(jī)硅表面活性劑的加入。為了使涂層劑在織物表面完全潤(rùn)濕鋪展，形成連續(xù)均勻的涂層薄膜，在涂層劑中加入了有機(jī)硅表面活性劑BYK－346，有機(jī)硅表面活性劑是一種柔軟劑，因此織物硬挺度較小。3纖維素類(lèi)增稠劑缺點(diǎn)的克服織物涂層用增稠劑主要為丙烯酸類(lèi)和締合型聚氨酯類(lèi)等合成高分子，由于纖維素類(lèi)增稠劑會(huì)使涂層劑流平性變差，易受微生物攻擊等缺點(diǎn)而限制了其在織物涂層中的應(yīng)用，因此需加以克服。a）在高剪切下為低黏度，在靜態(tài)和低剪切有高黏度，所以涂布完成后，黏度迅速增加，雖然以防止流掛，卻使涂層劑流平性變差。解決辦法：加入有機(jī)硅表面活性劑不僅降低了涂層劑的表面張力，使涂層劑能很好地在織物表面潤(rùn)濕鋪展，且有機(jī)硅表面活性劑又可以作為流平劑，大大改善了涂層劑流平性變差的問(wèn)題。b）易受微生物攻擊。解決辦法：由于PAC是天然高分子，因此易受微生物攻擊，涂層整理后，對(duì)涂層織物進(jìn)行水洗，不僅可以使凝聚的PAC高分子溶解去除而不受微生物攻擊，而且可以形成更多的透濕微孔，進(jìn)一步提高織物透濕性能。

結(jié)論

以PAC高分子作為水性聚丙烯酸酯類(lèi)DS330涂層劑的增稠劑，克服了其流平性差，易受微生物攻擊的缺點(diǎn)，利用其在烘干成膜過(guò)程中脫水絮凝而破壞涂層膜局部連續(xù)性，并通過(guò)控制工藝條件而形成符合要求的透濕微孔，大大改善了涂層織物透濕性差的問(wèn)題，使其透濕量達(dá)到了4000g／（m2•24h）以上，且其力學(xué)性能較好、硬挺度小、耐洗牢度好，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。