前處理工藝對滌綸織物潤濕性能的影響

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，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)對滌綸織物進行處理，以改善滌綸的潤濕性能。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械強力，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，采用前處理工藝對滌綸織物進行處理，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滌綸織物潤濕性能的影響，優(yōu)化前處理工藝，以期為改善滌綸織物的潤濕性能提供一種簡單、高效的解決方案。

1 實驗部分

1.1 實驗材料、藥劑與主要儀器設(shè)備

實驗材料：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)。

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

實驗設(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電子織物強力機、芯吸高度測試儀(溫州方圓儀器有限公司)；紅外染色機(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)，測試了液堿對滌綸表面的刻蝕程度及拉伸斷裂強力；探究了水質(zhì)、精煉劑、滲透劑、增白劑對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→紅外染色機前處理滌綸坯布→水洗→烘干→待測。

1.3 性能測試

(1)吸水性能測試。參照AATCC 79-2010《紡織品吸水性》標(biāo)準(zhǔn)，采用滴水法測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，測定液滴剛好落在布上至液滴鏡面剛好消失的時間。在不同的位置測定3次，取平均值。

(2)芯吸高度測試。參照FZ/T 01071-2008《紡織品毛細效應(yīng)試驗方法》，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管測試裝置頂部，底端負重懸垂，且在底端1 cm處劃線，測試水樣與條樣底端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，測試3次，取其平均值。

(3)滌綸織物表面形貌測試。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上，樣品噴金，送入測試儀器測試。

(4)拉伸性能測試。參照GB/T 3923.2-2013《紡織品織物拉伸性能第一部分：斷裂強力的測定條樣法》，對滌綸織物進行強力測試，每個試樣測試3次，取平均值。

(5)白度測試。參照GB T 17644-2008《紡織纖維白度色度試驗方法》，對滌綸織物進行白度測試，每個試樣測試3次，取平均值。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 液堿處理對滌綸織物性能的影響

實驗采用不同濃度的液堿對滌綸織物進行處理，測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。進一步測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19.0 cm。因此，液堿處理可顯著改善滌綸織物的潤濕性能，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，從而提高了滌綸織物的潤濕性能。

圖1 液堿濃度對滌綸織物潤濕性能的影響

為表征液堿濃度對滌綸織物的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響，實驗同時測了不同濃度液堿處理滌綸織物的SEM照片和斷裂強力，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，進而增大了對滌綸織物的刻蝕程度。隨著液堿用量的增加，對滌綸纖維損傷變大，部分纖維處出現(xiàn)斷裂，對滌綸纖維的力學(xué)性能產(chǎn)生負面影響。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力逐漸降低，表明液堿的加入對滌綸織物的力學(xué)性能造成損傷。當(dāng)液堿用量為6 g/L時，滌綸織物斷裂強力下降到201 N，強力損失達到6.1%，而用濃度為4 g/L液堿對滌綸織物處理時，其斷裂強力降低至206 N，強力損失僅為3.7%，明顯小于5%。綜上，在盡可能減小對滌綸織物力學(xué)性能影響的前提下，提高其潤濕性能，因此，采用濃度為4 g/L的液堿對滌綸織物進行前處理。

圖3 滌綸織物的拉伸斷裂強力

2.2 精煉劑對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，這是因為精煉劑處理能夠去除附著于滌綸表面的雜質(zhì)及油劑，從而提高了滌綸織物的潤濕性能。其中，0～10 min內(nèi)，精煉劑濃度增加對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時芯吸高度達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到提高滌綸織物性能的作用，為避免藥劑使用浪費，因此，可選取0.6 g/L精煉劑對滌綸織物進行處理。

圖4 精煉劑濃度對滌綸織物潤濕性能的影響

2.3 水質(zhì)對滌綸織物性能的影響

實驗分析了軟水、硬水對滌綸織物潤濕性能的影響，并測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間比硬水處理滌綸織物的吸水時間縮短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濕性能。這主要是因為硬水中含有的鈣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濕性能。因此，實驗采用軟水對滌綸織物進行處理。

圖5 水質(zhì)對滌綸織物潤濕性能的影響

2.4 滲透劑對滌綸織物性能的影響

采用不同濃度的滲透劑對滌綸織物進行處理，測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時芯吸高度高達22.1 cm。這是因為滌綸表面存在凹穴，滲透劑占據(jù)一部分空間，進而提升滌綸織物潤濕性能，因此，前處理選用0.3 g/L滲透劑。

圖6 滲透劑濃度對滌綸織物潤濕性能的影響

2.5 增白劑對滌綸織物性能的影響

增白劑對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，增白劑對滌綸織物吸水性能無明顯影響；由圖7b可知，增白劑對滌綸織物芯吸高度無影響；進一步測試了滌綸織物白度，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 增白劑對滌綸織物潤濕性能的影響

3 結(jié)論

液堿對滌綸織物吸水性能與芯吸高度提高顯著，是因為對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，滌綸織物的吸水時間為1.04 s，芯吸高度為22.5 cm，達到了較為理想的前處理條件。