噴涂技術(shù)在紡織面料功能化整理領(lǐng)域的發(fā)展及應(yīng)用

郝云娜，曲麗君

(1.青島大學(xué)，山東 青島 266071；2.纖維新材料與現(xiàn)代紡織國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，山東 青島 266071)

噴涂技術(shù)在紡織面料功能化整理領(lǐng)域的發(fā)展及應(yīng)用

郝云娜1,2，曲麗君1,2

(1.青島大學(xué)，山東 青島 266071；2.纖維新材料與現(xiàn)代紡織國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，山東 青島 266071)

文章主要綜述了噴涂技術(shù)在紡織面料功能化整理領(lǐng)域的幾種具體應(yīng)用，包括阻燃整理、疏水處理以及與電暈預(yù)處理相結(jié)合。分析了噴涂技術(shù)相較于其它處理方法在效率和效果方面的優(yōu)勢(shì)，指出噴涂技術(shù)可極大地滿足現(xiàn)代紡織面料功能性的要求，為相關(guān)研究提供一定參考。

噴涂技術(shù)；熱噴涂；阻燃整理；疏水處理；功能化整理

1 引言

紡織面料的功能化整理是為了滿足紡織品在不同領(lǐng)域的應(yīng)用要求，包括美觀、安全性以及特殊功能性，從而增加織物的附加值。這就要求功能化整理方法不斷改善，從而能夠適應(yīng)紡織面料的功能要求。隨著對(duì)紡織面料功能要求越來(lái)越高，對(duì)其功能化整理方法的要求也越來(lái)越高，不僅要求涂層薄且牢固，也要求整理速度快，效率高。目前常用的有浸漬法[1]、浸軋法和涂層法。浸漬法制備工藝簡(jiǎn)單，一般適用于多孔材料的處理。浸軋法所需設(shè)備較為復(fù)雜，但是效率較浸漬法高[2]。近年來(lái)，涂層技術(shù)賦予面料以華麗的外觀、多樣的風(fēng)格特征和各種各樣的功能性，廣泛應(yīng)用于紡織面料功能性整理[3]。其中，由于涂層法的成本低，耐用性好，結(jié)合牢度較高，應(yīng)用較為廣泛。而涂層法之中，噴涂法的操作簡(jiǎn)單，效率高，因此更受歡迎。

2 噴涂技術(shù)的原理及分類

噴涂是指通過(guò)碟式霧化器或噴槍，利用壓力(或離心力)，把噴槍內(nèi)的液體分散，形成均勻、細(xì)小的霧滴，然后噴涂到零部件表面的一種涂裝方法。

噴涂分為兩種類型：冷噴涂和熱噴涂。冷噴涂利用空氣動(dòng)力學(xué)原理，先將預(yù)熱過(guò)的壓縮氣體以超高速?gòu)膰姽苤袊姵?，利用高速氣體使粉末粒子沿高速氣流軸向加速，以高速撞擊基體，從而產(chǎn)生劇烈的塑性變形，在基體表面沉積為涂層。由于在整個(gè)噴涂過(guò)程中，粉末粒子溫度始終低于其本身的熔點(diǎn)，因此這種噴涂方式稱為冷噴涂[4-6]。熱噴涂技術(shù)則是用專門的設(shè)備，將熔化的固體材料加速噴射到被涂物的表面，從而形成一層極其薄的薄層，從而提高耐磨性、耐腐蝕性和耐高溫性等[7-8]。熱噴涂技術(shù)有其獨(dú)特的特點(diǎn)：它能夠在幾乎所有固體材料的表面進(jìn)行涂層；操作要求較低，不需要很高的機(jī)體溫度，一般在30℃～200℃，所以熱影響區(qū)淺，變形也較??；操作較為簡(jiǎn)單，靈活性高，能夠適應(yīng)大面積涂層要求以及野外作業(yè)；可制備的涂層厚度范圍較廣，一般在幾十微米到幾毫米之間；成本低，操作可控性高，噴涂效率高，可達(dá)每小時(shí)幾公斤到幾十公斤[9]。

3 噴涂技術(shù)在紡織面料功能性整理領(lǐng)域的應(yīng)用

在紡織領(lǐng)域中，不同的纖維及織物都有其它纖維所無(wú)法比擬的獨(dú)特特點(diǎn)。在對(duì)織物進(jìn)行一些特定的表面處理后，會(huì)使其具有更優(yōu)異的性能。近年來(lái)，人們對(duì)不同纖維材料的織物進(jìn)行改性，以滿足人類越來(lái)越多的需求，使用較多的一類方法就是噴涂。

3.1 阻燃整理

苧麻纖維具有良好的透氣性、吸濕性以及防霉、防菌、防腐等其他天然纖維無(wú)法比擬的獨(dú)特特性，是一種常見(jiàn)的重要紡織纖維[10]。但是，苧麻纖維作為天然纖維，具有所有天然纖維所共有的易燃性，這就在一定程度上制約了苧麻纖維的應(yīng)用及其拓展，因此要通過(guò)織物后處理來(lái)解決這一問(wèn)題。趙黎等[11]利用聚磷酸銨(APP)的負(fù)電荷性和聚醚酰亞胺(PEI)的正電荷性，將層層浸泡組裝方法與采用噴槍輔助層層噴涂的方法相結(jié)合，在多孔且柔順的苧麻織物表面構(gòu)筑了聚醚酰亞胺/聚磷酸銨的膨脹型復(fù)合阻燃涂層。

由苧麻織物的燃燒過(guò)程研究得知，第二個(gè)熱分解峰是纖維素脫水后產(chǎn)生的殘?zhí)勘谎趸到庑纬傻模@個(gè)過(guò)程生成了CO、CO2和H2O。苧麻織物經(jīng)過(guò)阻燃處理后，在第一個(gè)熱分解階段APP受熱脫水，生成聚磷酸，從而催化纖維素脫水成炭，與PEI相作用，分解釋放N2、NH3和CO2等氣體，在燃燒面上形成連續(xù)的膨脹炭層，阻礙了熱量的傳遞和氧氣的滲透。同時(shí)，不燃性氣體降低了可燃性氣體的濃度，增強(qiáng)了阻燃作用。與傳統(tǒng)的層層浸泡的方法相比較，這個(gè)方法更加簡(jiǎn)單易操作，所需時(shí)間更短。因此，在組裝層數(shù)相同的條件下，更為有效地增加了織物表面阻燃劑的吸附量，優(yōu)化了阻燃效果。

除了苧麻外，也有人利用噴涂的方法對(duì)黃麻織物進(jìn)行阻燃處理[12]，也能達(dá)到很好的效果，并且操作極為簡(jiǎn)便。

聚酯作為一種聚合物，它的最大缺點(diǎn)之一是它的易燃性和易熔滴燃燒的趨勢(shì)，導(dǎo)致它很容易使火蔓延到其他材料[13]。因此，有必要提高聚酯的防火性能使其阻燃。為了使聚酯的阻燃性有效提高，通常采用三種方法：在單體共聚過(guò)程中添加阻燃單體(FR)；在擠壓成型過(guò)程中混入FR添加劑；將FR直接噴涂到織物表面[14-15]。但是，F(xiàn)R有毒性，并且不可循環(huán)利用，因此，一般采用納米結(jié)構(gòu)涂層的方法來(lái)改性聚酯[16-18]。

3.2 疏水整理

Jeong S A等[19]通過(guò)噴涂的方法，在棉織物表面噴涂一層含有疏水二氧化硅納米懸浮粒子的酒精，從而得到防水的紡織面料。經(jīng)檢測(cè)，處理后的棉紡織品的水接觸角大于160°，接觸角滯后低于10°，具有較好的防水性，基本形成分層，實(shí)現(xiàn)超疏水形態(tài)。

Q Zeng等[20]利用涂層技術(shù)，簡(jiǎn)單的使用聚丙烯酸酯(PA)膠粘劑、單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸)(P(St-MMA-AA))膠體微球和炭黑(CB)等材料，制成耐磨、耐水洗、具有自我修復(fù)能力的超疏水織物。經(jīng)過(guò)該處理的織物顏色可以通過(guò)只改變微球的大小調(diào)整為紫色、綠色或紅色，這種方法能夠有效地提高織物的色牢度。例如，該涂層織物可以反復(fù)承受標(biāo)準(zhǔn)洗衣，加快洗衣，甚至超聲振動(dòng)清潔，均無(wú)明顯的褪色現(xiàn)象。此外，該處理過(guò)的織物還能保持較高的疏水性，水接觸角大于150°，并且能夠在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)其本身由于短時(shí)間加熱處理或室溫老化后被暫時(shí)破壞的良好的拒水性。因此，噴涂這種簡(jiǎn)單但有效的涂層方法可促進(jìn)紡織領(lǐng)域的各種特殊功能服裝的發(fā)展。

Ivanova N A等[21]將含有殼聚糖納米顆粒的超疏水溶液噴涂到棉織物上，然后在空氣中干燥，用蒸餾水沖洗后再次干燥。溶劑蒸發(fā)后，將織物放在真空爐中110℃烘干，從而得到疏水織物。

3.3 抗靜電整理

田永明等[22]采用活性炭織物作為研究對(duì)象，利用熱噴涂技術(shù)在碳織物表面鍍鎳，將經(jīng)過(guò)熱噴涂處理的碳織物作為雙電層電容器電極材料，提高了織物的導(dǎo)電性，進(jìn)而降低了電阻值。

3.4 與其他整理方法的結(jié)合

最近，Dinkelmann等[23]發(fā)明了一種新的噴涂方法，該方法是通過(guò)結(jié)合電暈預(yù)處理方法，對(duì)織物的單側(cè)噴涂最少量的水溶性助劑進(jìn)行的。這種新的噴涂方法與普通的浸漬加工方式相比，使用很少量的水就能夠達(dá)到織物后整理所需的效果，如圖1所示。協(xié)同設(shè)計(jì)的織物材料是由氟碳化合物改進(jìn)而來(lái)的，將樹(shù)脂均勻地分散在水中，由水將功能組分帶到材料表面，然后使功能組分滲透并且均勻地分布到材料的表面。

圖1 旋轉(zhuǎn)板旋轉(zhuǎn)將化學(xué)試劑滴到織物上(不使用壓力空氣)

除此之外，噴涂技術(shù)在非織造面料改性方面的應(yīng)用也開(kāi)始廣泛起來(lái)，蔣穎剛等[24]采用空壓機(jī)和噴筆噴涂，先將適量蒸餾水在非織造襯上噴涂均勻，滲透5 min，然后將噴涂液均勻地垂直噴涂到非織造襯中，最后，將非制造襯在陰涼處掛置晾干。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，在涂層復(fù)合、浸軋復(fù)合、熱粘合和噴涂復(fù)合這幾種復(fù)合方法中，噴涂復(fù)合的固著效率是最高的。因此，噴涂技術(shù)不失為一種前景廣闊的織物表面改性處理方法。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來(lái)越迅速，人們對(duì)各種功能性紡織品的要求越來(lái)越多，噴涂作為一種操作簡(jiǎn)單的高效方式，在紡織面料整理的應(yīng)用極為廣泛。近年來(lái)，對(duì)噴涂方面的研究投入越來(lái)越多，國(guó)內(nèi)外的噴涂設(shè)備及技術(shù)正朝著高速、高能、高效的方向發(fā)展[25]，在紡織面料功能化整理方面的應(yīng)用也越來(lái)越普遍，不僅噴涂方式有所改善，也采用其它織物整理方法相結(jié)合，以顯著改善紡織面料的性能。未來(lái)噴涂技術(shù)將向高效、耐用、無(wú)毒發(fā)展[26]，實(shí)現(xiàn)噴涂技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

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The Development and Application of Spray Technology in theField of Functional Finishing of Textile Fabric

HaoYunna1,2，QuLijun1,2

(1.Qingdao University， Qingdao 266071, China; 2.Laboratory of New Fiber Materials and Modern Textile,The Growing Base for State Key Laboratory, Qingdao University, Qingdao 266071, China)

This article mainly summarized the applications of spray technology in flame treatment, corona treatment and water retardant finishing in the area of functional finishing of textile fabric. The advantages in efficiency and effect of spray technology used in functional finishing of textile fabric were analyzed. It pointed out that spray technology can greatly meet the functional requirements for modern textile to provide references for relative researches.

spray method; thermal spray; flame retardant finishing; hydrophobic treatment; functional finishing

2017-06-29

郝云娜(1994—)，女，山東煙臺(tái)人，碩士研究生。

TS195.5+9

A

1009-3028(2017)04-0047-04