李 禹，王宗乾*，盛紅梅，鐘 輝

(1.安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，蕪湖 安徽 241000；2.宣城凱歐紡織有限公司，安徽 宣城 242000)

滌綸不僅具有力學(xué)性能、耐摩擦、良好穩(wěn)定性等優(yōu)良性能，而且成本低，生產(chǎn)便利，近年來被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、工程、包裝材料、紡織服裝、防護(hù)設(shè)施等領(lǐng)域。然而，滌綸纖維呈疏水特性，結(jié)晶度高，且分子結(jié)構(gòu)中幾乎不含有親水性官能團(tuán)，致使其吸濕性能差，直接影響其染色、印花、后整理效果。此外，在滌綸紡紗或后加工中滌綸織物上油劑的存在使得其潤(rùn)濕性能降低，并產(chǎn)生染色和后整理效果差等問題。由上述分析可知，滌綸織物的潤(rùn)濕性能是決定其染色、印花和后整理品質(zhì)的重要因素。

目前，已有眾多的學(xué)者采用物理改性或化學(xué)改性技術(shù)對(duì)滌綸織物進(jìn)行處理，以改善滌綸的潤(rùn)濕性能。其中前者包括等離子體改性技術(shù)等，滌綸紗線的吸濕性能明顯提升，且在30 s的芯吸高度達(dá)到7 cm，但是等離子體處理成本高、工藝復(fù)雜，不利于規(guī)?；a(chǎn)；后者包括堿處理、親水改性等，其中堿處理后滌綸織物的吸濕性、透氣性得以改善，親水改性賦予了滌綸織物良好的吸濕性能，但是堿處理損傷滌綸織物機(jī)械強(qiáng)力，親水改性影響透氣性。由此，上述改性技術(shù)均可提升滌綸織物的潤(rùn)濕性能，但存在工藝復(fù)雜或?qū)炀]織物本身性能產(chǎn)生不利影響的缺陷。研究前處理工藝對(duì)滌綸織物的吸水性能與芯吸高度的影響是有必要的。為此，采用前處理工藝對(duì)滌綸織物進(jìn)行處理，以吸水性能和芯吸高度為指標(biāo)，分析了液堿處理、精煉劑、水質(zhì)、滲透劑以及增白劑對(duì)滌綸織物潤(rùn)濕性能的影響，優(yōu)化前處理工藝，以期為改善滌綸織物的潤(rùn)濕性能提供一種簡(jiǎn)單、高效的解決方案。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料、藥劑與主要儀器設(shè)備

實(shí)驗(yàn)材料：滌綸坯布 (克重95 g/m，經(jīng)緯向密度10×10×300×230)(安徽宣城凱歐紡織有限公司)。

實(shí)驗(yàn)藥劑：液堿(工業(yè)級(jí)，安徽宣城方圓化工有限公司)；精煉劑(強(qiáng)力去油劑017)；脫泡滲透劑(工業(yè)級(jí)，江蘇蘇州聯(lián)盛有限公司)；增白劑903(工業(yè)級(jí)，浙江紹興維多利亞有限公司)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：FA2104 電子天平(上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司)；DF-101S恒溫加熱磁力攪拌器(邦西儀器科技上海有限公司)；DHG-9023A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海沙鷹科學(xué)儀器公司)；S-4800型掃描電子顯微鏡(日本Hitachi公司)；YGB026G電子織物強(qiáng)力機(jī)、芯吸高度測(cè)試儀(溫州方圓儀器有限公司)；紅外染色機(jī)(博瑞儀器有限公司)。

1.2 前處理工藝

通過設(shè)定液堿、水質(zhì)、精煉劑、滲透劑、增白劑等工藝參數(shù)，測(cè)試了液堿對(duì)滌綸表面的刻蝕程度及拉伸斷裂強(qiáng)力；探究了水質(zhì)、精煉劑、滲透劑、增白劑對(duì)滌綸織物吸水性能與芯吸高度的影響。

工藝流程：配置前處理液→紅外染色機(jī)前處理滌綸坯布→水洗→烘干→待測(cè)。

1.3 性能測(cè)試

(1)吸水性能測(cè)試。參照AATCC 79-2010《紡織品吸水性》標(biāo)準(zhǔn)，采用滴水法測(cè)試滌綸織物的吸水性，將水滴從一定高度(1 cm)滴至試樣表面，測(cè)定液滴剛好落在布上至液滴鏡面剛好消失的時(shí)間。在不同的位置測(cè)定3次，取平均值。

(2)芯吸高度測(cè)試。參照FZ/T 01071-2008《紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》，按照30 cm × 2.5 cm的規(guī)格裁剪出滌綸織物條樣，條樣頂端固定在毛細(xì)管測(cè)試裝置頂部，底端負(fù)重懸垂，且在底端1 cm處劃線，測(cè)試水樣與條樣底端1 cm刻度線平行，液體在織物毛效作用下向上爬升，測(cè)量30 s、5 min、10 min、20 min、30 min液體爬升的高度值。如液體上升高度參差不齊，應(yīng)讀取最高值，測(cè)試3次，取其平均值。

(3)滌綸織物表面形貌測(cè)試。采用S-4800型掃描電子顯微鏡觀察不同液堿處理的滌綸織物表面形貌，測(cè)試前，將滌綸織物剪成5 mm×5 mm粘在導(dǎo)電膠上并固定在鋁臺(tái)上，樣品噴金，送入測(cè)試儀器測(cè)試。

(4)拉伸性能測(cè)試。參照GB/T 3923.2-2013《紡織品織物拉伸性能第一部分：斷裂強(qiáng)力的測(cè)定條樣法》，對(duì)滌綸織物進(jìn)行強(qiáng)力測(cè)試，每個(gè)試樣測(cè)試3次，取平均值。

(5)白度測(cè)試。參照GB T 17644-2008《紡織纖維白度色度試驗(yàn)方法》，對(duì)滌綸織物進(jìn)行白度測(cè)試，每個(gè)試樣測(cè)試3次，取平均值。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 液堿處理對(duì)滌綸織物性能的影響

實(shí)驗(yàn)采用不同濃度的液堿對(duì)滌綸織物進(jìn)行處理，測(cè)試了液堿處理后滌綸織物的吸水性能和芯吸高度，并與滌綸織物原樣作對(duì)比，結(jié)果如圖1所示。由圖1a可知，經(jīng)過液堿處理可改善滌綸織物的吸水性，且隨著液堿濃度的增加，滌綸織物的吸水性逐漸提升。進(jìn)一步測(cè)試了液堿濃度處理滌綸織物的芯吸高度，結(jié)果如圖1b所示。由圖1b可以看出，隨著液堿用量的增加，滌綸織物的芯吸高度逐漸提高，表明織物的潤(rùn)濕性能得到改善。其中，4 g/L液堿處理的滌綸織物在30 min內(nèi)的芯吸高度高達(dá)19.0 cm。因此，液堿處理可顯著改善滌綸織物的潤(rùn)濕性能，原因在于滌綸表面聚酯分子鏈的酯鍵水解斷裂，并不斷形成不同聚合度的水解產(chǎn)物，引入了羥基和羧基等親水性官能團(tuán)，從而提高了滌綸織物的潤(rùn)濕性能。

圖1 液堿濃度對(duì)滌綸織物潤(rùn)濕性能的影響

為表征液堿濃度對(duì)滌綸織物的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響，實(shí)驗(yàn)同時(shí)測(cè)了不同濃度液堿處理滌綸織物的SEM照片和斷裂強(qiáng)力，結(jié)果分別如圖2、圖3所示。由圖2可知，滌綸原布的表面比較光滑，而且呈長(zhǎng)條狀分布(見圖2a)，2 g/L液堿處理滌綸織物表面布滿不同大小的點(diǎn)式凹穴(見圖2b)，4 g/L液堿處理滌綸織物表面凹穴變深(見圖2c)，6 g/L液堿處理滌綸織物表面凹穴面積變大且出現(xiàn)纖維斷裂(見圖2d)，表明隨著液堿濃度的增加，對(duì)滌綸纖維的損傷加重。造成滌綸纖維損傷的原因在于液堿使滌綸分子鏈中酯鍵發(fā)生水解，進(jìn)而增大了對(duì)滌綸織物的刻蝕程度。隨著液堿用量的增加，對(duì)滌綸纖維損傷變大，部分纖維處出現(xiàn)斷裂，對(duì)滌綸纖維的力學(xué)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在盡可能不降低滌綸織物的力學(xué)性能的前提下，改善其潤(rùn)濕性能，應(yīng)當(dāng)控制液堿的用量。

圖2 不同濃度液堿的滌綸表面形貌

由圖3可知，隨著液堿加入量的增加，滌綸織物拉伸斷裂強(qiáng)力逐漸降低，表明液堿的加入對(duì)滌綸織物的力學(xué)性能造成損傷。當(dāng)液堿用量為6 g/L時(shí)，滌綸織物斷裂強(qiáng)力下降到201 N，強(qiáng)力損失達(dá)到6.1%，而用濃度為4 g/L液堿對(duì)滌綸織物處理時(shí)，其斷裂強(qiáng)力降低至206 N，強(qiáng)力損失僅為3.7%，明顯小于5%。綜上，在盡可能減小對(duì)滌綸織物力學(xué)性能影響的前提下，提高其潤(rùn)濕性能，因此，采用濃度為4 g/L的液堿對(duì)滌綸織物進(jìn)行前處理。

圖3 滌綸織物的拉伸斷裂強(qiáng)力

2.2 精煉劑對(duì)滌綸織物性能的影響

精煉劑處理后滌綸織物的吸水性能和芯吸高度如圖4所示。由圖4a可知，經(jīng)過精煉劑處理可提高滌綸織物的吸水性，且隨著精煉劑濃度的增加，滌綸織物的吸水性逐漸提升。由圖4b可知，隨著精煉劑濃度的增加，滌綸織物的芯吸高度逐漸提高，這是因?yàn)榫珶拕┨幚砟軌蛉コ街跍炀]表面的雜質(zhì)及油劑，從而提高了滌綸織物的潤(rùn)濕性能。其中，0～10 min內(nèi)，精煉劑濃度增加對(duì)滌綸織物芯吸高度提升較小，10 min以后，滌綸織物芯吸高度提升較明顯。0.9 g/L處理的滌綸織物在30 min時(shí)芯吸高度達(dá)19.5 cm，比0.48 g/L、0.6 g/L處理的滌綸織物分別提高1.5 cm、0.2 cm。由于較小的藥劑濃度也能夠達(dá)到提高滌綸織物性能的作用，為避免藥劑使用浪費(fèi)，因此，可選取0.6 g/L精煉劑對(duì)滌綸織物進(jìn)行處理。

圖4 精煉劑濃度對(duì)滌綸織物潤(rùn)濕性能的影響

2.3 水質(zhì)對(duì)滌綸織物性能的影響

實(shí)驗(yàn)分析了軟水、硬水對(duì)滌綸織物潤(rùn)濕性能的影響，并測(cè)試了使用軟水和硬水處理滌綸織物的吸水性能和芯吸高度，結(jié)果如圖5所示。由圖5a可知，使用軟水處理滌綸織物的吸水時(shí)間比硬水處理滌綸織物的吸水時(shí)間縮短0.15 s；由圖5b可知，使用軟水和硬水處理滌綸織物的芯吸高度，在0～10 min時(shí)間內(nèi)，軟水處理滌綸織物的芯吸速率明顯高于硬水處理的。30 min后，軟水處理的滌綸織物的芯吸高度高達(dá)20.5 cm，大于硬水處理的滌綸織物(18.4 cm)，表明使用軟水可改善織物的潤(rùn)濕性能。這主要是因?yàn)橛菜泻械拟}鎂離子在織物表面形成鈣鎂鹽，降低了滌綸織物與液堿反應(yīng)程度。而軟水不含或含較少鈣鎂化合物，使用軟水處理滌綸織物有利于提高滌綸織物的潤(rùn)濕性能。因此，實(shí)驗(yàn)采用軟水對(duì)滌綸織物進(jìn)行處理。

圖5 水質(zhì)對(duì)滌綸織物潤(rùn)濕性能的影響

2.4 滲透劑對(duì)滌綸織物性能的影響

采用不同濃度的滲透劑對(duì)滌綸織物進(jìn)行處理，測(cè)試了滲透劑處理后滌綸織物的吸水性能和芯吸高度，結(jié)果如圖6所示。由圖6a可知，經(jīng)過滲透劑處理可提高滌綸織物的吸水性；由圖6b可知，0～10 min內(nèi)隨著滲透劑濃度增加滌綸織物的芯吸高度顯著提高，10 min以后，滲透劑濃度高于0.3 g/L，滌綸織物芯吸高度提升較?。黄渲?，0.3 g/L滲透劑處理的滌綸織物在30 min時(shí)芯吸高度高達(dá)22.1 cm。這是因?yàn)闇炀]表面存在凹穴，滲透劑占據(jù)一部分空間，進(jìn)而提升滌綸織物潤(rùn)濕性能，因此，前處理選用0.3 g/L滲透劑。

圖6 滲透劑濃度對(duì)滌綸織物潤(rùn)濕性能的影響

2.5 增白劑對(duì)滌綸織物性能的影響

增白劑對(duì)滌綸織物的吸水性能、芯吸高度、白度的影響如圖7所示。由圖7a可知，增白劑對(duì)滌綸織物吸水性能無明顯影響；由圖7b可知，增白劑對(duì)滌綸織物芯吸高度無影響；進(jìn)一步測(cè)試了滌綸織物白度，由圖7c可知，加入增白劑能夠明顯提升滌綸織物白度，改善滌綸織物色澤亮度，前處理中可加入增白劑。

圖7 增白劑對(duì)滌綸織物潤(rùn)濕性能的影響

3 結(jié)論

液堿對(duì)滌綸織物吸水性能與芯吸高度提高顯著，是因?yàn)閷?duì)滌綸纖維有表面刻蝕和溶解作用，但液堿濃度過高損傷滌綸織物的力學(xué)性能；精煉劑、滲透劑和水質(zhì)都能夠進(jìn)一步提升滌綸織物吸水性能與芯吸高度，而增白劑僅起到提升滌綸織物白度的效果。當(dāng)前處理工藝中液堿、精煉劑、滲透劑用量分別為4 g/L、0.6 g/L、0.3 g/L，并使用軟水處理后，滌綸織物的吸水時(shí)間為1.04 s，芯吸高度為22.5 cm，達(dá)到了較為理想的前處理?xiàng)l件。