反應(yīng)性陽離子聚氨酯對羊絨針織物起球性能的影響

陳建平，李慶文，施偉利，倪麗杰，喻亞格，權(quán) 衡＊

（1 武漢紡織大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，湖北 武漢430073；2 武漢紡織大學(xué) 紡織高分子研究所，湖北 武漢430073）

反應(yīng)性陽離子聚氨酯對羊絨針織物起球性能的影響

陳建平1，李慶文1，施偉利2，倪麗杰1，喻亞格1，權(quán) 衡1＊

（1 武漢紡織大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，湖北 武漢430073；2 武漢紡織大學(xué) 紡織高分子研究所，湖北 武漢430073）

以自制的反應(yīng)性陽離子水性聚氨酯對純羊絨針織物進(jìn)行抗起毛起球整理，研究整理劑對純羊絨針織物整理效果及其服用性能的影響。研究結(jié)果表明：在整理劑最佳的應(yīng)用工藝下（整理劑質(zhì)量濃度50g/L、浴比1∶35、整理液 pH5.5、40℃下處理 20min、100 ℃烘干），可顯著提高羊絨針織物的抗起毛起球性能，其起毛起球等級從2.0級提高到4.0級，且織物的手感和白度等風(fēng)格不受整理劑的影響。

反應(yīng)性陽離子聚氨酯；羊絨針織物；抗起毛起球

在加工、穿著與洗滌過程中，由于織物間及織物與其他物體摩擦?xí)鹈鹎颍斐煽椢锿庥^明顯變差?？椢锲鹈鹎蛴绊懘┲烙^，降低服用性能，隨著生活水平的提高，人們對織物外觀及服用性能的要求也越來越高。因此，對織物進(jìn)行抗起毛起球整理，提高織物的服用舒適性與品質(zhì)，日益受到國內(nèi)外染整工作者的重視[1-4]。

水性聚氨酯（WPU）是一種無甲醛的新型環(huán)保性樹脂，能在纖維表面形成交聯(lián)網(wǎng)狀薄膜，將涂膜均勻地抹涂在羊絨纖維的表面或者纖維表面，將鱗片層全部包覆，掩蓋了毛纖維鱗片結(jié)構(gòu)，以降低或消除鱗片間的相互嵌制，從而降低或消除纖維間的滑動(dòng)摩擦，防止纖維移動(dòng)粘合，達(dá)到防縮抗起球目的。

選用的聚氨酯樹脂應(yīng)具有優(yōu)良的粘著性能，固化交鏈成膜要柔軟，不影響羊毛、羊絨手感，不影響色澤，對人體無刺激，無味，樹脂性能穩(wěn)定，應(yīng)用方便[5-6]。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要藥品

反應(yīng)性陽離子水性聚氨酯系列（自制）：D-1～D-4，樣品的區(qū)別在于其反應(yīng)性和交聯(lián)度不同；由D-1～D-4，樣品的反應(yīng)性和交聯(lián)度依次增加。

pH調(diào)節(jié)劑：純堿、醋酸。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

表1 主要儀器設(shè)備

1.3 織物規(guī)格

羊絨織物規(guī)格：純羊絨針織物（16.7tex）

1.4 羊絨織物色差的測定

泛黃指數(shù)測定：參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8424.3-2001《紡織品色牢度試驗(yàn)色差計(jì)算》進(jìn)行，將處理后的試樣在100 ℃烘干，再測試整理樣的X、Y、Z三值，計(jì)算總色差。

1.5 羊絨織物柔軟度的測定

試驗(yàn)儀平臺(tái)表面平整光滑，平臺(tái)前斜面與平臺(tái)底面成41.5°夾角；試樣壓板15cm、寬25cm，并能帶動(dòng)試樣同步移動(dòng)；平臺(tái)一側(cè)有標(biāo)尺，用于測量伸出的長度。取試樣為25cm×12cm，經(jīng)緯向各5條。將試樣放在平臺(tái)上部，壓上壓板，試樣一端與壓板一端對齊，與標(biāo)尺的“零”刻度重合。以0.3～0.5cm/s的速度將壓板帶動(dòng)布樣向斜邊推出，直至下垂布條頂端剛好觸及斜邊為止。記錄布條下垂部分長度，并用布條反面再測一次，取平均值。

1.6 織物起毛球的測定

1.6.1 整理工藝流程

工藝條件：羊絨織物測試以不同濃度的乳液浸軋，整理液pH為5.5、40℃下處理20min、脫水、100oC烘干；室溫回潮24h后測試。

1.6.2 起毛球性能測試[7]

參照GB/T4802.3-2008《織物起毛起球性能測定 起球箱法》

1.6.3 織物泛黃指數(shù)測定

泛黃指數(shù)測定：參照GB8424-1987，將處理后的試樣在180 ℃焙烘1min，再測試整理樣的X、Y、Z三值，計(jì)算其泛黃指數(shù)。

其中：X , Y , Z表示織物的三刺激值：X：紅原色刺激量、Y：綠原色刺激量、Z：藍(lán)原色刺激量

1.6.4 提升劑的結(jié)構(gòu)與紅外光譜（FT-IR）分析

掃描范圍：400-4000cm-1，提升劑焙烘成膜后測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 紅外光譜（FT-IR）分析

圖1 紅外光譜

從圖1可以看出：在3650-3590cm-1范圍內(nèi)沒有出現(xiàn)中等強(qiáng)度吸收帶，說明無游離的醇的-OH吸收峰；在2280-2240cm-1范圍內(nèi)沒有出現(xiàn)-NCO的特征吸收峰，以上2點(diǎn)表明無游離的-NCO和-OH存在。在1529.1 cm-1和3312.8cm-1出現(xiàn)的峰應(yīng)是-CO-NH-中-NH基團(tuán)的變形和伸縮振動(dòng)振動(dòng)峰，在1698.2cm-1出現(xiàn)的峰應(yīng)是-CO-NH-中-C=O基團(tuán)的伸縮振動(dòng)峰，以上3點(diǎn)為氨基甲酸酯基的特征振動(dòng)峰，表明所測物質(zhì)為聚氨酯。1097.5cm-1和1032.1 cm-1出現(xiàn)的2個(gè)峰應(yīng)是多元醇中醚鍵-C-O-C-的不對稱伸縮震動(dòng)吸收峰。779.5 cm-1和1241.9 cm-1出現(xiàn)的2個(gè)峰是-Si-O-Si-和-Si-C-的特征吸收峰。

紅外光譜分析表明：產(chǎn)品為一種有機(jī)硅改性陽離子水性聚氨酯，體系中無游離的-NCO與-OH，反應(yīng)生成了聚氨酯且有機(jī)硅參與了聚合反應(yīng)。

2.2 不同反應(yīng)性陽離子聚氨酯用量對羊絨針織物起毛起球應(yīng)用性能的影響

表2 不同反應(yīng)性陽離子聚氨酯用量對羊絨針織物起毛起球應(yīng)用性能的影響

由表2可以看出：隨著聚氨酯的提高和助劑用量的增加，助劑對紡織品起毛起球等級提升效果明顯。助劑對染色紡織品具有顯著的起球等級（提升起球等級在2.0級左右）。

這是因?yàn)椋阂环矫?，隨著反應(yīng)性的提高，高分子交聯(lián)程度越高，經(jīng)過烘干、焙烘后的皮膜更加致密連續(xù)，包覆著纖維，把纖維保護(hù)起來。另一方面，隨著反應(yīng)性的提高，聚氨酯中高分子有機(jī)硅的含量也隨之增加。成膜能力也越強(qiáng)。

同時(shí)，由于陽離子單體的引入，聚氨酯膠膜的機(jī)械性能可獲得很好的改善。良好的膠膜機(jī)械性能使其包裹纖維后，不易因受到外界機(jī)械作用而破壞，從而有利于織物抗起毛球能力的提高。從而致使其抗起毛球能力增強(qiáng)；另外，由于聚氨酯膠膜厚度增加，手感也會(huì)產(chǎn)生些許影響，從而使織物的起毛起球等級提高。

2.3 不同反應(yīng)性陽離子聚氨酯用量對羊絨針織物色牢度應(yīng)用性能的影響

表3 不同反應(yīng)性陽離子聚氨酯用量對羊絨針織物色牢度應(yīng)用性能的影響

由表3可以看出：處理后的羊絨的色差與其反應(yīng)性的的關(guān)系并不明確，但受其用量的影響，這是因?yàn)樘幚砗蠹徔椘返挠H水性不但受有機(jī)硅含量的影響，而且還受其成膜的連續(xù)性及成膜缺陷的影響，因此表現(xiàn)得規(guī)律性較差。

助劑用量的增加同樣將使其皮膜表面富集更加連續(xù)和豐厚的有機(jī)硅氧烷，因此紡織品的親水性較差：

（1）隨著反應(yīng)性增高，膜表面富集的有機(jī)硅氧烷更加增厚、更加連續(xù)，紡織品的親水性比較差；

（2）整理后的紡織品的親水性還與助劑烘干、焙烘后所成膜的完整連續(xù)性相關(guān)，當(dāng)樣品的膜具有較多裂縫、孔隙、厚度不均等，即便是有機(jī)硅單體含量較高、助劑用量較大，其親水性也并不一定就很差；

（3）樣品成膜的連續(xù)性、完整性及皮膜缺陷不但與助劑用量及其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與眾多如熱固條件、織物結(jié)構(gòu)、加熱方式、織物張力等眾多工藝因素直接相關(guān)。且隨著反應(yīng)性的提高：在pH5.5，在40℃下用處理液處理20min、100℃烘干,工藝后不會(huì)對織物產(chǎn)生黃變。

2.4 整理劑在纖維上的分布狀態(tài)

可以看出：當(dāng)織物經(jīng)過抗起球整理劑處理后，纖維表面和纖維之間形成一層薄膜，這層薄膜起到了隔離與外界作用、提高纖維表面光滑性和平整度的作用，從而提高了織物的抗起球等級。

圖2 處理后纖維顯微照片

圖3 未處理纖維顯微照片

抗起毛起球整理是用涂膜跟纖維點(diǎn)粘結(jié)起來，以限制其移動(dòng)而達(dá)到減少起毛起球的目的[8-9]。從圖2看出：利用涂膜對羊絨纖維鱗片的包覆作用,以及對表面交聯(lián)成膜的功能,表面的助劑熱交聯(lián)后使纖維表面包覆一層富集在羊絨纖維光滑、柔軟的透明薄膜，從而增加纖維抱合力、減少纖維毛羽、降低摩擦阻力并阻斷染料向摩擦濕布表面的轉(zhuǎn)移途徑，可全面提高染色紡織品的起毛起球效果;耐磨的涂膜，使得纖維的滑移減弱；與此同時(shí),涂膜均勻地交聯(lián)凝聚在紗線的表層,使纖維末梢粘附于紗線上，摩擦?xí)r不易起球，可顯著提升紡織產(chǎn)品的抗起毛起球性能[10]。圖3明顯未經(jīng)過抗起球整理劑處理，等級明顯較差。

3 結(jié)論

由于反應(yīng)性基團(tuán)的引入，隨著交聯(lián)度的提高和助劑用量的增加，一方面提高聚合物的交聯(lián)性以達(dá)到良好的成膜性，另一方面也能提高織物的柔軟風(fēng)格并降低表面能，綜合了吸附、成膜、拒水等作用，樣品對羊絨紡織品濕摩擦牢度以及抗起毛起球等級提升效果持續(xù)改善。產(chǎn)品對染色紡織品的固色性能明顯優(yōu)于市場上的同類產(chǎn)品。羊絨針織物的抗起毛起球等級可提升1.0～1.5級；濕摩擦色牢度可提升1.0～1.5級。可以確定的是，助劑的使用對羊絨針織物柔軟手感幾乎不影響，甚至還會(huì)有所改善，因此，產(chǎn)品的應(yīng)用范圍更加廣泛。

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[7] GB/T4802.3-2008《織物起毛起球性能測定起球箱法》[Z]．

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The Effects of Reactive Cationic Polyurethane on Cashmere Knitted Fabric

CHEN Jian-ping1, LI Qing-wen1, SHI Wei-li2, NI Li-jie1YU Ya-ge1, QUAN Heng1
（1 College of Chemistry and Chemical Engineering,Wuhan Textile University,Wuhan Hubei 430073,China;2 Laboratory of High Polymer, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China )

Pure cashmere knitted fabrics was treated for pilling resistance with author-made reactive cationic waterborne polyurethane.The paper studies the effects of pure wool knitted fabric after being treated with finishing agent and its wearability. The result shows that : at the best useful parameters of finishing agent, (the mass concentration of finishing agent is 50 g/L.The bath ratio is 1:35. The pH value of finishing liquid is 5.5. Then treated for 20 min at 40 ℃.And dry at 100℃ . ) The anti-pilling properties of cashmere knitted fabrics have been improved markedly. The anti-pilling rate of which was rised from 2.0 to 4.0, and the styles of textile touching and whiteness were not influenced from the finishing agent.

Reactive Cationic Waterborne Polyurethane ; Wool Knitted Fabric ; Anti-pilling

TS195.2+9

A

1009－5160(2011)06－0020－05

*

權(quán)衡（1971-），男，教授，研究方向：新型助劑開發(fā)與應(yīng)用.

中國紡織工業(yè)協(xié)會(huì)科技指導(dǎo)性項(xiàng)目(2007049).