章婧馮勇權(quán)衡

陽離子水性聚氨酯對含滌針織物抗起毛起球整理

章婧馮勇權(quán)衡

制備了具有不同軟硬段含量的陽離子水性聚氨酯抗起毛起球整理劑，研究了聚氨酯高分子R值（n-NCO/n-OH）對含滌針織物抗起毛起球性能的影響，進而討論了處理浴pH、處理浴溫度、助劑用量、熱固溫度等應(yīng)用工藝條件。研究結(jié)果表明：適中的n-NCO/n-OH值有助于助劑發(fā)揮出最佳的抗起毛起球效果，陽離子水性聚氨酯高分子對提升滌綸織物抗起毛起球等級有積極的貢獻，且不明顯惡化織物的手感。

陽離子；水性聚氨酯；含滌針織物；抗起毛起球

含滌針織物強力高、抗水性好、手感柔軟，而應(yīng)用廣泛。然而短纖維之間抱合力小、纖維的強度高、伸長能力大，特別是耐彎曲疲勞、耐扭轉(zhuǎn)疲勞與耐磨性好，纖維容易滑出織物表面，一旦在表面形成小球后，不容易很快脫落。因此，含滌針織物在使用過程中的起毛起球現(xiàn)象比較嚴重，影響美觀，降低其服用性能[1-2]。

水性聚氨酯是一種新型環(huán)保無甲醛的樹脂整理劑，它在纖維表面交聯(lián)成膜可減弱纖維滑動和減少起毛，同時，樹脂均勻交聯(lián)在紗線表層會使纖維末梢粘附與紗線上，摩擦?xí)r不易起毛、起球[3-4]。本實驗合成了一系列陽離子水性聚氨酯產(chǎn)品，用于滌綸織物的抗起球整理，并研究了助劑的應(yīng)用工藝條件及其抗起球性能。

1 實驗

1.1 材料與儀器

1.1.1 主要藥品

聚乙二醇（PEG2000）、聚四氫呋喃二醇（PTMG2000）、甲苯-2,4-二異氰酸酯（TDI）、1,4丁二醇（BDO）、N-丁基二乙醇胺（MEDK）、冰乙酸（分析純）、丙酮（化學(xué)純）。

1.1.2 儀器

PHS-3C（A）精密酸度計（上海大普儀器有限公司）、SHY-2震蕩水浴鍋（金昌實驗儀器廠）、ADICI-60全自動色差儀（京辰泰克儀器術(shù)有限公司）、YG401織物平磨儀（寧波紡織儀器廠）、DHG-9023A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海索普儀器有限公司）。

1.1.3 材料

滌棉螺紋針織物T/C(65/35)

1.2 合成

將聚乙二醇、聚四氫呋喃二醇按一定比例混合后經(jīng)脫水處理，與TDI一起加入3口燒瓶中；80℃下反應(yīng)至體系的－NCO質(zhì)量分數(shù)達到理論值即得預(yù)聚體；在50℃下滴加N-丁基二乙醇胺、1,4-丁二醇的丙酮溶液，滴加完后保溫1h；降溫后加入冰乙酸中和（pH5～7），緩慢加入定量的去離子水，高速攪拌乳化后真空下脫去丙酮，得到陽離子聚氨酯乳液。

1.3 織物起毛起球測試

1.3.1 浸軋?zhí)幚砉に?/p>

配制工作液→浸軋（軋余率80%）→預(yù)烘（100℃）→焙烘（130℃、3 min）。

1.3.2 浸漬處理工藝

配制工作液→浸漬（浴比1:15）→甩干→預(yù)烘（100℃）→焙烘（130℃、3 min）。

1.4 測試方法

起毛球性能測試：織物起毛起球?qū)嶒灧椒ǎR丁代爾法GB/T4802-1997。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚氨酯軟硬段比例的確定

通過改變反應(yīng)體系中-NCO基團與-OH的摩爾比值，制備出一系列的水性聚氨酯，評價n-NCO/n-OH值對水性聚氨酯抗起毛起球性能的影響。

Table 1 Influences of the values of R(n-NCO/n-OH)on the pilling resistance

隨n-NCO/n-OH的提高，反應(yīng)時間也隨之增加。同時，水性聚氨酯乳液粒徑也隨之增大。這是因為隨-NCO的質(zhì)量分數(shù)增加，預(yù)聚體中分子鏈段中剛性基團（如苯環(huán)、氨基甲酸酯）的含量隨之增加，而醚鍵、脂肪鏈等柔順性鏈段含量降低，從而使聚氨酯分子鏈段運動受到影響，分子鏈末端距離變大，進而分子鏈體積也隨之增加，致使水性聚氨酯難以乳化，乳粒變粗。同時，過剩的異氰酸酯基會在乳化時與水反應(yīng)生成脲鍵，脲鍵的交聯(lián)性較強，致使產(chǎn)物不容易被剪切分散。

此外，隨n-NCO/n-OH比值的增加，處理后織物的抗起毛起球性性能在一定范圍內(nèi)隨之提高，當(dāng)比例達到1.98時織物的手感受到了明顯影響。這是因為，水性聚氨酯分子中氨基甲酸酯基產(chǎn)生的氫鍵作用力較強，硬段在水性聚氨酯分子鏈中起到物理交聯(lián)作用。硬段質(zhì)量分數(shù)越高，所成膜就具有更好的強度和韌性，織物的耐磨性就會越好，織物表面產(chǎn)生的毛羽不容易結(jié)成球，抗起毛起球性能得到了顯著的提高。當(dāng)硬段比例過大時，處理后織物偏硬，嚴重影響織物的手感。綜合考慮，n-NCO/n-OH在1.31時抗起毛起球效果最好。

2.2 滌綸織物抗起球整理工藝探討

2.2.1 浸軋?zhí)幚?/p>

2.2.1.1 處理浴pH的影響

Table 2 Influences of the treatment bath pH on the pilling resistance

由表2可見，在一定范圍內(nèi)，助劑抗起球性能受介質(zhì)酸堿性的影響不大。然而，當(dāng)助劑所處介質(zhì)接近中性到堿性時，不但大分子的正電性會被明顯消弱，同時乳液也會變得不太穩(wěn)定，不利于助劑大分子在纖維表面的吸附，導(dǎo)致織物的抗起毛起球等級有所下降，最終選取pH值在6左右。

2.2.1.2 處理浴溫度的影響

Table 3 Influences of the treatment bath temperature on the pilling resistance

不同的處理液溫度對滌綸抗起毛起球性能的改善有較大影響。

處理液溫度在50℃以下，助劑大分子的擴散、滲透較慢，在一定的時間內(nèi)其對纖維的吸附量較少，熱固處理后不足以形成連續(xù)皮膜；浸漬處理溫度60℃或以上，吸附可很快達到平衡。由于吸附為放熱過程，處理液溫度過高會導(dǎo)致助劑在纖維上的平衡吸附量下降，不利于形成連續(xù)的皮膜，因此不利于其抗起毛起球性能的提高。就其分子尺寸來看，采用較低的溫度處理，助劑滲入到紗線和織物各種空隙之中也是比較容易的，升溫對助劑進一步向更加微小的空隙中擴散的幫助不大。

綜合考慮到節(jié)能和生產(chǎn)實踐中的可操控性，處理浴的溫度以50℃比較適宜。

2.2.1.3 助劑用量的影響

Table 4 Influences of dosage of additives on the pilling resistance

助劑用量直接關(guān)系到其在滌綸織物上成膜的連續(xù)性、厚度、強度等，對織物起毛起球的影響最直接。由表4可知，當(dāng)用量＞30g/L時，處理織物具有較好的抗起毛起球效果，可將滌綸織物的起球等級提高到3.5以上，繼續(xù)提高助劑用量，起毛起球等級不再發(fā)生變化，但是織物的手感會明顯惡化。因此，選擇助劑用量為40~50g/L。

2.2.1.4 熱固溫度的影響

2.2.1.5

Table 5 Influences of heat treatment temperature on the pilling resistance

隨熱處理溫度的升高，聚氨酯成膜狀態(tài)越好，紡織品的抗起毛起球能力自然越高。當(dāng)溫度為90-100℃時，織物的抗起毛起球效果達到最佳。然而，過高的溫度會導(dǎo)致成膜粗糙，抗起毛起球能力反而變差?？紤]到實際的可操控性，熱處理溫度為100℃左右比較適宜。

綜上，處理液pH6.0、處理溫度50℃、助劑用量40g/L對滌綸織物進行整理，熱固處理溫度為100℃、3min，可使織物的抗起毛起球等級從1.5級提高到3.5級，且滌綸織物的手感不受到影響。

2.2.2 浸漬處理

2.2.2.1 處理液pH值

Table 6 Influences of the treatment bath pH on the pilling resistance

正如2.2.1.1中的分析：隨處理浴pH值的提高，起毛起球等級不再升高，處理液偏堿性時，起毛起球等級反而降低。

2.2.2.2 助劑用量的影響

Table 7 Influences of dosage of additives on the pilling resistance

與浸軋工藝相同，織物抗起毛起球等級的提升，存在一個最佳的助劑用量。當(dāng)助劑用量達到8%時，熱固處理后助劑在織物表面成膜更加致密、連續(xù)，能將短纖維包覆，掩蓋了纖維和紗線的結(jié)構(gòu)缺陷，同時部分地消除了纖維之間的滑動摩擦，提高了抗起毛起球等級。助劑用量過低會導(dǎo)致熱固后助劑在纖維表面成膜不連續(xù)，助劑用量過高導(dǎo)致助劑在纖維表面堆積，成膜不連續(xù)、粗糙、手感差，不利于抗起毛起球性能的提高。

綜合考慮，助劑用量為8%比較合適。

2.2.2.3 浸漬溫度的影響

Table 8 Influences of the dipping temperature on the pilling resistance

由表8可知，浸漬溫度的提高使處理后織物的起毛起球等級隨之提高。40℃織物的起毛起球等級達到3.0，但繼續(xù)提高溫度、整理效果不再改變，因此確定40℃為最佳浸漬溫度。

2.2.2.4 浸漬時間的影響

Table 9 Influences of the dipping time on the pilling resistance

從表9可知，浸漬40 min可使織物的起毛起球等級達到3.5級，且隨著時間的延長，整理效果不再改變，浸漬時間長可使整理劑在織物上充分吸附，但整理劑在織物與處理液中分布達到平衡后，就不再繼續(xù)向織物上吸附，整理效果也就不再提高。因此，確定浸漬時間是40min。

綜上，助劑用量為8%（o.m.f）、處理液pH值6、浸漬溫度40℃、浸漬時間40min，然后在130℃烘焙3min，可使織物的起毛起球等級從1.5提高到3.0且織物的手感不受影響。

3 結(jié)論

1）隨 n-NCO/n-OH比值的增大，處理后織物的抗起毛起球性性能在一定范圍內(nèi)隨之提高，可以從2.0提高到3.5。

2）浸軋工藝條件下，pH6-7、處理溫度50℃、助劑用量40g/L、熱固條件100℃×3min，可使織物起毛起球等級從1.5提高到3.5級，且織物的手感不受影響。

3）浸漬工藝條件下，助劑用量為8%（o.m.f）、處理液 pH6、浸漬溫度40℃、浸漬時間40min、熱固條件130℃×3min，可使織物的起毛起球等級從1.5提高到3.0且織物的手感不受影響。

4）滌綸抗起毛起球工藝中，浸軋工藝優(yōu)于浸漬工藝。

[1]馬倉.滌綸織物的抗起毛起球技術(shù)[J].染整技術(shù),2006,28(5):48-50.

[2]陸書朋,丁可,葛宇光.抗起毛起球滌綸的研制及對抗起球織物性能的評價[J].合成纖維,1989,18(6):39-43.

[3]張平祿,張嘉璇.織物抗起毛起球新技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].紡織與設(shè)計,2008,11(11):93-95.

[4]施劍,毛志平,潘強.滌棉針織物抗起毛起球整理[J].印染助劑,2006,23(6):27-30.

（責(zé)任編輯：田 犇）

On Anti-Pilling Finishing of Polyester Knitted Fabrics with Cationic Aqueous Polyurethane

ZHANG Jing FENG Yong QUAN Heng

TS195.19

C

1674-2346(2014)01-0011-05

10.3969/j.issn.1674-2346.2014.01.003

2013-10-14

章婧，女，武漢紡織大學(xué)，碩士研究生。研究方向：紡織品印染工藝、高分子印染助劑（湖北武漢430073）