張?jiān)茻?，曹瑾維，聞 瑩，勵(lì) 越，李永海,2

溶膠- 凝膠技術(shù)是指以金屬有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物為前驅(qū)體，經(jīng)酸或堿水解、縮聚，生成相應(yīng)的氧化物溶膠- 凝膠體，最后根據(jù)終端需求，經(jīng)熱處理制得涂膜、粉末、纖維、塊狀等不同形態(tài)材料的一種濕化學(xué)制備技術(shù)[1]。因其具有高化學(xué)均一性、制備工藝簡(jiǎn)單、易成形和改性，近十年在紡織品功能整理中得到廣泛應(yīng)用。

硅溶膠作為溶膠- 凝膠技術(shù)的產(chǎn)物，本身具有生物惰性、易加工改性等特點(diǎn)，在紡織品功能整理中應(yīng)用較為廣泛，如在紡織品拒水[2-3]、防磨[4]、抗皺[5]、抗靜電[6]、固色[7-10]等整理中都有應(yīng)用。

然而，在硅溶膠使處理紡織品獲得某種功能的同時(shí)，也會(huì)不同程度地對(duì)處理紡織品本身固有性能產(chǎn)生影響，鑒于此，本課題研究了硅溶膠處理對(duì)純棉織物放濕性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料和儀器

織物：純棉平紋織物（40×40，133×72，130 g/m2）。

藥品：正硅酸四乙酯（TEOS，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），γ- 縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷（GPTMS，工業(yè)級(jí)，江蘇張家港華榮化工新材料有限公司），鹽酸（分析純，平湖化工試劑廠），去離子水。

儀器：7312-I 型電動(dòng)攪拌機(jī)（上海標(biāo)本模型廠），AL104 電子分析天平[ 梅特勒- 托利多儀器（上海）有限公司]，P-BO 立式氣壓電動(dòng)軋車(chē)（LABORTEX CO.LTD），UPEI 連續(xù)式織物熱定型機(jī)（中國(guó)臺(tái)灣Rapid 公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 單一組成硅溶膠的制備

按TEOS 和去離子水規(guī)定物質(zhì)的量比，分別稱取一定質(zhì)量的TEOS 和去離子水加入到三口燒瓶中，按TEOS 和鹽酸規(guī)定物質(zhì)的量比，量取一定量的稀鹽酸溶液（0.01 N），在電動(dòng)攪拌下，緩慢滴加，滴加完畢，在一定反應(yīng)時(shí)間后，得到單一組成硅溶膠。

1.2.2 不同組成硅溶膠的制備

按TEOS 和GPTMS 物質(zhì)的量比為10、2、1、0.5和0.1，分別量取一定量的TEOS 和GPTMS 加入到三口燒瓶中，按硅前驅(qū)體（TEOS ＋GPTMS）和去離子水規(guī)定摩爾比，加入一定量的去離子水，按硅前驅(qū)體（TEOS ＋GPTMS）和鹽酸規(guī)定物質(zhì)的量比，量取一定量的稀鹽酸溶液（0.01 N），在電動(dòng)攪拌下，緩慢滴加，滴加完畢，繼續(xù)反應(yīng)一定時(shí)間，得到不同組成硅溶膠。

1.2.3 硅溶膠整理

1.2.3.1 不同焙烘溫度

將所得單一組成硅溶膠稀釋5 倍，二浸二軋（帶液率80%）→預(yù)烘（100℃×2 min）→焙烘（130、140、150、160、170℃×1 min）。

1.2.3.2 不同焙烘時(shí)間

將所得單一組成硅溶膠稀釋5 倍，二浸二軋（帶液率80%）→預(yù)烘（100℃×2 min）→焙烘（150℃×1、2、3、4、5 min）。

1.2.3.3 不同硅溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)

將所得單一組成硅溶膠稀釋1、2、3、4、5 倍，得到5 份不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)硅溶膠，分別經(jīng)二浸二軋（帶液率80%）→預(yù)烘（100℃×2 min）→焙烘（150℃× 2 min）。

1.2.3.4 不同硅溶膠組成

將所得不同組成硅溶膠，皆稀釋5 倍，得到5 份不同組成硅溶膠，分別經(jīng)二浸二軋（帶液率80%）→預(yù)烘（100℃×2 min）→焙烘（150℃×2 min）。

1.3 試樣放濕性能測(cè)試

采用滴水法，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，將一定量（約0.02 g左右）的水滴在試樣（4 cm×4 cm，質(zhì)量一定）上，每隔1 min，測(cè)量試樣質(zhì)量，連續(xù)觀測(cè)60 min，測(cè)試織物的放濕性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 整理工藝

在硅溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)和組成、預(yù)烘溫度和時(shí)間一定的條件下，研究了焙烘溫度、時(shí)間對(duì)硅溶膠處理棉織物放濕性能的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 焙烘溫度對(duì)硅溶膠處理棉織物放濕性能的影響

圖2 焙烘時(shí)間對(duì)硅溶膠處理棉織物放濕性能的影響

由圖1、2 可以看出，經(jīng)硅溶膠處理后，試樣放濕速率減小，經(jīng)60 min 放濕后，仍含有30%～40% 的水分，而未處理樣經(jīng)60 min 放濕后，僅剩余約20%的水分。

隨著焙烘溫度的升高或時(shí)間的延長(zhǎng)，試樣的放濕速率增大。一方面，由于水分子與凝膠膜的作用力較與棉纖維小，凝膠膜表面的水分易于揮發(fā)，有利于放濕速率的提高；另一方面，由于水分在凝膠膜表面上的滲化面積較在棉織物上小，不利于水分的揮發(fā)。由此可知，未處理樣的放濕速率比處理樣的更快，同時(shí)，試樣經(jīng)硅溶膠處理后，滲化面積隨焙烘溫度的升高或時(shí)間的延長(zhǎng)變化不大，而水分子與棉纖維的作用力隨凝膠膜的致密化而減小，因凝膠膜隨焙烘溫度的升高或時(shí)間的延長(zhǎng)而變得更致密。因而，隨著焙烘溫度的升高或時(shí)間的延長(zhǎng)，硅溶膠對(duì)處理棉織物放濕性能的影響減小。

2.2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)

在溶膠組成、預(yù)烘溫度和時(shí)間、焙烘溫度和時(shí)間一定的條件下，研究了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)硅溶膠對(duì)處理棉織物放濕性能的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3 可以看出，經(jīng)硅溶膠處理后，試樣放濕速率減小，經(jīng)60 min 放濕后，仍含有約40% 的水分，而未處理樣經(jīng)60 min 放濕后，僅剩余約20% 的水分?？梢钥闯觯S著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低，放濕速率減小。由于溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低，使其在織物表面形成凝膠膜的厚度減小，水分易于滲化而與棉纖維作用，而水分子與棉纖維的作用力較與凝膠膜的更大，因而使放濕速率減小，而高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶膠形成較厚的凝膠膜，使水分不易滲化而與棉纖維作用，主要與凝膠膜作用，而凝膠膜與水分子的作用力較棉纖維小，易于揮發(fā)，使放濕速率增大，因而隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減小，硅溶膠對(duì)處理棉織物的放濕性能的影響增大。

2.3 組成

在溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)、預(yù)烘溫度和時(shí)間、焙烘溫度和時(shí)間一定的條件下，研究了不同組成硅溶膠對(duì)處理棉織物放濕性能的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 不同組成硅溶膠處理對(duì)棉織物放濕性能的影響

由圖4 可以看出，經(jīng)不同組成硅溶膠處理后，試樣放濕速率減小，經(jīng)60 min 放濕后，仍含有約40% 的水分，而未處理樣經(jīng)60 min 放濕后，僅剩余約20% 的水分。可以看出，當(dāng)n(TEOS):n(GPTMS) 物質(zhì)的量比變化時(shí)，試樣的放濕速率變化不大。比較而言，物質(zhì)的量比為1 時(shí)，試樣的放濕速率較其它比例大。由于物質(zhì)的量比為1 時(shí)，比例較適當(dāng)，硅溶膠在織物表面所成凝膠膜較其它比例更加致密，而水分子與凝膠膜的作用力較棉纖維小，易于揮發(fā)，使放濕速率增大，因而n(TEOS):n(GPTMS) 為1 時(shí)，對(duì)棉織物放濕性能影響較小。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）經(jīng)單一組成硅溶膠處理，棉織物透濕性能下降，同時(shí)隨處理溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大、焙烘溫度的升高、時(shí)間的延長(zhǎng)，透濕性能下降幅度逐漸減小，意味著硅溶膠處理對(duì)棉織物的放濕性能影響減弱。

（2）經(jīng)不同組成復(fù)合硅溶膠處理，棉織物放濕性能下降，其中，復(fù)合比對(duì)處理棉織物的放濕性能影響不明顯，尤其在復(fù)合比n(TEOS):n(GPTMS) 為1 時(shí)，對(duì)棉織物的放濕性能影響相對(duì)更小。

（3）只要工藝控制適當(dāng)，硅溶膠處理對(duì)棉織物放濕性能的影響并不會(huì)影響織物的整體服用性能。