一種抗菌聚氨酯仿皮革手感劑的制備方法

陳麗穎

（丹東優(yōu)耐特紡織品有限公司，遼寧丹東 118303）

防水透濕織物是通過(guò)高支高密的紗線織造或是功能整理、膜貼合等方式使織物具有防護(hù)性能。大雨環(huán)境中，雨水難以潤(rùn)濕織物，但汗液可通過(guò)微孔或“吸附- 擴(kuò)散- 解吸”的方式從整理織物內(nèi)層向外層傳遞，以使織物具備良好的舒適性能，此類織物被廣泛應(yīng)用于戶外用品、防護(hù)服裝、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。目前，對(duì)防水透濕產(chǎn)品的研究大多集中在溶劑型高分子樹(shù)脂，例如zhang[1]等學(xué)者將溶劑型高分子涂覆于尼龍面料制備多功能防護(hù)織物，以較低的增重實(shí)現(xiàn)了高防護(hù)性能，為超輕聚氨酯防護(hù)材料的制備提供思路。Moiz 等人[2]制備了TPU 防水透濕棉織物，采用DMF 作為稀釋劑，整理后織物具備良好的防水、透濕、耐摩擦等性能。然而，隨著人民生活水平提高，單純功能織物已不能滿足穿著及使用需求，基于此功能與風(fēng)格并存的織物受到消費(fèi)者的追捧。另一方面，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們健康意識(shí)逐漸增強(qiáng)，以及服飾、裝飾布等消費(fèi)品貼身穿著的特點(diǎn)，綠色無(wú)毒產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)得到大量學(xué)者的研究。

本文以此為基礎(chǔ)，采用環(huán)保型水性聚氨酯作為主要原料通過(guò)干法涂層工藝制備功能與風(fēng)格兼具的仿皮革手感面料，并分析了面料的防水透濕、透氣、抗菌等功能性能，該面料穿著舒適，尤其適用于鞋材領(lǐng)域，還可廣泛用于功能服飾、戶外用品、醫(yī)療防護(hù)、皮革箱包等領(lǐng)域。

1 試驗(yàn)部分

1.1 藥品

織物：40S× 40S 純棉平紋布。

試劑：防水劑FK-522KB(北京中紡化工股份有限公司)，水性聚氨酯FS-760、交聯(lián)劑DF-810（遼寧恒星精細(xì)化工有限公司），抗菌整理劑SCJ-990(北京潔爾爽高科技有限公司)。

1.2 儀器

JY 系列多功能電子天平（上海衡平儀器儀表廠），GZX-9076MBE 電子鼓風(fēng)干燥箱（上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠），IKA EURO-ST 60D S25 頂置式電子攪拌器 (廣州儀科實(shí)驗(yàn)技術(shù)有限公司)，YG813 織物沾水測(cè)定儀（溫州方圓儀器有限公司），YG501D 透濕試驗(yàn)儀（溫州方圓儀器有限公司），ZB01 取樣器（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）,YG812N 抗?jié)B水性測(cè)試儀（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）,P-BO XC-22 空壓氣膜式橫式強(qiáng)力壓染樹(shù)脂機(jī)（廈門瑞比精密機(jī)械有限公司）。

1.3 試樣制備

面料制備過(guò)程為：防水整理（一浸一軋180℃，2 min,帶液率40%～50%）→ 涂層→ 焙烘（165℃ ，1min），面料增重為0～40 g/m2。圖1 為涂層過(guò)程示意圖。

圖1 涂層過(guò)程示意圖

1.4 性能測(cè)試

1.4.1 沾水測(cè)試

按GB/T 4745-2012《紡織品防水性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià)沾水法》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。

1.4.2 透氣率測(cè)試

按GB/T 5453-1997《紡織品織物透氣性的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。

1.4.3 透濕測(cè)試

GB/T 12704.2-2009《紡織品織物透濕性試驗(yàn)方法第2 部分_蒸發(fā)法》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。

1.4.4 靜水壓測(cè)試

GB/T4744-1997《抗?jié)B水性的測(cè)定靜水壓實(shí)驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。

1.4.5 抗菌性能

按GB/T 20944-2007《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。

1.4.6 手感評(píng)價(jià)

5 位工程師主觀評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與討論

2.1 防水前處理劑用量的篩選

防水劑目的即對(duì)面料進(jìn)行前處理，改變防水劑用量，測(cè)試織物各項(xiàng)性能，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同用量防水劑對(duì)織物沾水性能影響

由表1 可以看出，隨著防水劑用量的增加，織物沾水性能逐漸增大，織物防水性能歸咎于氟碳樹(shù)脂中的F 可以延伸至織物表面，其本身具有的低表面能特性使織物具備優(yōu)異的防水性能[3]。然而，當(dāng)氟碳樹(shù)脂用量為4%時(shí)，防水性能等級(jí)沒(méi)有增加，且烘干后織物手感略有變硬，綜上，防水劑用量2%為最佳。

2.2 水性聚氨酯增重量對(duì)織物防護(hù)性能影響

為了研究織物的防水透濕防護(hù)性能，采用靜水壓及透濕量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)進(jìn)行性能評(píng)估，同時(shí)考察整理后織物的舒適度。在防水劑用量為2%的條件下，改變涂層樹(shù)脂用量，考察織物的防水透濕、透氣性能，測(cè)試結(jié)果如表2 所示。

由表2 可以看出，聚氨酯涂層膜的形成使織物具備較好的防水透濕性能，隨涂層膜的厚度增加，織物靜水壓值上升；主要原因?yàn)榕c相對(duì)較厚的涂層膜相比，較薄的涂層膜易存在缺陷。然而，隨著聚氨酯克重增加，涂層膜厚度增加，水汽穿過(guò)涂層膜的通道變長(zhǎng)，因此，透濕性能及透氣性能下降，手感變差[4]。綜合防水、透濕、透氣性能，聚氨酯增重30 g/m2為最佳。

2.3 交聯(lián)劑用量對(duì)織物防護(hù)性能影響

交聯(lián)劑是高分子聚合物交聯(lián)成膜的關(guān)鍵，在具備功能性的織物制備中起至關(guān)重要的作用。在防水劑用量為2%、聚氨酯樹(shù)脂增重量30 g/m2的條件下，考察交聯(lián)劑用量對(duì)織物靜水壓和水洗牢度的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3 可以看出，不加交聯(lián)劑的織物整理后不具備功能性，主要原因?yàn)楦叻肿泳酆衔锊荒苄纬捎行ЬW(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)。隨著交聯(lián)劑用量的上升，整理后織物水壓值上升，當(dāng)交聯(lián)劑用量2%時(shí)，水壓值可達(dá)31.3 kPa，五次水洗后水壓保留值最高，仍可達(dá)15 kPa。然而，當(dāng)交聯(lián)劑用量4%時(shí)，水洗前后水壓值無(wú)明顯增加。另一方面由洗后外觀可以看出，交聯(lián)劑用量過(guò)少，聚氨酯成膜連續(xù)性差，水洗后織物膜脫膠嚴(yán)重，但用量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致手感變差，綜上交聯(lián)劑用量2%最佳。

2.4 抗菌助劑用量對(duì)織物抗菌性能影響

在防水劑用量為2%，聚氨酯樹(shù)脂增重量30 g/m2、交聯(lián)劑用量2%條件下，考察抗菌劑添加前后織物性能影響，結(jié)果見(jiàn)表4。

為了使織物具備多重的功能性能，考察了抗菌劑添加前后，織物的防水透濕及抗菌性能，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4 可知，添加抗菌劑后織物對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率顯著提升，可達(dá)90%。值得注意的是織物的防水透濕性能并沒(méi)有顯著變化。

表2 不同聚氨酯增重織物防水透濕性能對(duì)比

表3 不同聚氨酯增重織物性能對(duì)比

表4 不同用量抗菌劑對(duì)織物抗菌性能影響

2.5 織物綜合性能評(píng)價(jià)

在防水劑用量為2%，聚氨酯樹(shù)脂增重量30 g/m2、交聯(lián)劑用量2%、抗菌劑用量10%條件下，對(duì)織物的綜合性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表5。

制備織物的綜合性能如表5 所示，經(jīng)過(guò)水性聚氨酯涂層液整理后，制備織物具備良好的防水透濕及抗菌性能，可達(dá)到戶外服飾及醫(yī)用材料的防護(hù)要求。

表5 織物綜合性能評(píng)價(jià)

3 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：防水劑選擇FK-522KB，用量為2%，水性聚氨酯選擇FS-760，增重量為30 g/m2,交聯(lián)劑選用DF-810，用量2%，抗菌劑選用SCJ-990，用量10%時(shí)，制備織物性能為靜水壓≥30 kPa，沾水≥4 級(jí)，透濕≥10000 g/（m2·24h），透氣率2～5 mm/s，抑菌率≥90%。該防護(hù)織物可廣泛用于功能服飾、戶外用品、醫(yī)療防護(hù)、皮革箱包、鞋材等多個(gè)領(lǐng)域。尤其適用于戶外運(yùn)動(dòng)鞋材面料，聚氨酯材料中含有一定量的親水集團(tuán)，這些基團(tuán)以氫鍵形式“捕獲”人體散發(fā)的水蒸氣分子，由于聚氨酯大分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)，在分子鏈之間形成瞬間的空隙，加上膠膜內(nèi)外兩側(cè)水蒸氣壓差的推動(dòng)，水蒸氣分子沿密集的分子鏈間空隙從蒸氣壓高的一面“傳遞”到另一面，即從接觸皮膚的一面?zhèn)鞯街車h(huán)境。因此，人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的汗液能及時(shí)排出，提升了穿著舒適性。另外其優(yōu)異的抗菌性能，大大提升了產(chǎn)品的服用性能。