滌綸織物表面改性方法研究進展

趙江惠 王 勇 劉 志

（安徽工程大學，安徽蕪湖，241000）

由于制備工藝可控性好、產品性能優(yōu)良等特點，滌綸已經成為發(fā)展最為迅速、產量最大的合成纖維，在紡織品、建筑、交通等領域應用廣泛。但是滌綸織物也具備以下幾個缺點。一是較差的親水特性［1］。滌綸大分子鏈中只有兩個端羥基，因此滌綸織物親水性差、吸濕性差。作為服裝使用時會有靜電現(xiàn)象嚴重、穿著不舒適等缺點。同時，滌綸加工時容易纏繞機件，給紡紗織造帶來困難，從而降低了生產效率。二是阻燃性差［2］。滌綸屬于易燃纖維且熔滴現(xiàn)象嚴重，容易引起火災造成財產損失和人體傷害。因此，為改善滌綸的缺點，使滌綸具有更好服用、產業(yè)用性能等，研究者用多種方法對滌綸進行改性加工。其中，滌綸表面改性是較常用的方法之一。本研究詳細綜述了目前滌綸表面改性的多種方法，對其進行分類并總結其優(yōu)缺點，為提高滌綸織物性能及拓展相關應用奠定基礎。

1 表面氧化法

1.1 氧化劑表面氧化

氧化劑如高錳酸鉀和一些具有氧化性的氣體，可以使滌綸表面氧化，從而改善其親水性。FAVARO S L 等［3］將滌綸織物浸入高錳酸鉀/鹽酸組成的氧化液中氧化，水接觸角由原來的79.2°減小到62.8°，使得滌綸織物親水性得到改善。曹機良等［4］用苯甲醇處理滌綸織物，處理后織物表面變得粗糙，從而對滌綸織物進一步染色有積極作用。氧化劑表面氧化法工藝較簡單，能夠較好改善滌綸表面特性，使滌綸織物親水特性得到提高。然而，此方法成本高、廢水的處理和回收利用是較大問題。

1.2 物理技術表面氧化

利用等離子體、紫外線或者高能射線等照射滌綸，能夠使滌綸表面發(fā)生氧化作用，使滌綸表面部分大分子斷裂或產生一定活性位點，繼而氧化生成羧基、羥基等親水性基團，從而改善滌綸親水特性，也為進一步表面改性奠定基礎。武昊巖等［5］使用等離子體處理高強滌綸，對高強滌綸表面進行改性以增強滌綸與樹脂基體界面結合作用。同時，處理后纖維接觸角降低了27%。李宏英等［6］用等離子體處理滌綸織物，使得滌綸織物回潮率增加到原來的75%。而接觸角由原來的87.95°減小到無法測出具體數(shù)值，證明親水性有顯著改善。孟靈靈等［7］通過直流射頻共濺法將Ag/ZnO 沉積到滌綸織物表面，沉積后滌綸織物防靜電性能和防紫外特性有所提高。張歡等［8］采用低溫等離子體處理滌綸織物，結果顯示處理后織物水接觸角降低33.3%。物理技術表面氧化法采用多種高能射線，不產生廢水。然而，該方法不僅對設備要求高、能耗高，改善后親水特性不穩(wěn)定且會隨著時間增加有所降低。

2 表面水解法

滌綸在一定條件下，表面大分子發(fā)生水解反應生成部分羧基和羥基。從而使滌綸表面特性改變，提高滌綸表面親水特性和表面活性，為進一步表面改性如接枝反應等奠定基礎。主要方法有堿處理和生物酶處理等。

2.1 堿處理

堿處理是較常用的方法。滌綸在堿液中發(fā)生水解產生羥基和羧基，使得表面形態(tài)和化學特性發(fā)生改變，從而提高其親水特性和表面活性。戴悅等［9］先通過堿處理滌綸織物，然后再通過后整理方法使滌綸織物表面負載檸檬酸/β-環(huán)糊精以達到織物的消臭效果。韓燁等［10］對滌綸織物進行NaOH 處理后負載TiO2以提高滌綸織物光催化降解亞甲基藍性能。王宗舞等［11］研究了堿濃度、時間、溫度、浴比等對滌綸親水性影響。結果表明：經過處理后，滌綸表面刻蝕作用增強了滌綸毛細管效應，吸水性顯著提高。堿處理法比較常用，防靜電的改善效果好。但是這種方法使得滌綸或其織物的服用特性如強力等損失嚴重。而且，該方法對廢水處理要求高，若想實現(xiàn)實際生產，堿液回收利用是必須要克服的難題。

2.2 生物酶處理

用生物酶如脂肪酶等對滌綸織物進行處理，滌綸織物在生物酶作用下發(fā)生水解反應，使纖維表面形貌發(fā)生變化，同時產生羧基和羥基。馮冠晨等［12］用脂肪酶處理滌綸織物。結果表明：處理最佳溫度為 60 °C 附近，最佳 pH 值為 7～8。隨著酶量增加，脂肪酶對織物處理效果增加，親水性能得到提高。吳金丹等［13］用角質酶處理滌綸織物并研究溫度、pH 值等參數(shù)對角質酶水解過程影響。通過角質酶處理后滌綸織物親水性和去污能力得到顯著改善。李旭明等［14］對滌綸織物進行脂肪酶處理。結果表明：處理后纖維表面分子有部分降解，表面變得粗糙，水接觸角從121.5°下降為59°，親水性得到顯著改善。與堿減量法相比，生物酶處理條件更加溫和，處理后廢水更易生化降解，具備環(huán)境友好的特點。但是此法改性效果不明顯，同時改性過程中對改性條件要求較高，需要進一步研究，從而提高改性效果。

3 表面接枝改性

表面接枝改性是在相應的化學或者物理技術基礎上，在滌綸織物表面引發(fā)接枝反應引入親水基團或親水物質，從而改善滌綸或其織物親水特性及其他性能，如阻燃性能等。

3.1 化學引發(fā)接枝改性

化學引發(fā)接枝改性是指通過化學試劑，在滌綸表面引發(fā)接枝反應引入親水基團或親水物質，從而改變滌綸表面化學組成。進而改變滌綸或其織物親水特性及其他性能。李鵬飛［15］通過不同引發(fā)劑，將丙烯酸化學接枝到滌綸表面，得到良好機械性能和親水性能的滌綸織物。胡瑋等［16］利用交聯(lián)劑構建絲膠蛋白接枝滌綸面料，絲膠蛋白在滌綸表面接枝牢度較強?？椢锏奈鼭裉匦?、防靜電特性有較大的改善，并能保持原有滌綸織物的彈性和柔軟度。琚紅梅等［17］將大豆蛋白接枝在滌綸織物表面。接枝后的復合面料在保持褶皺彈性、透氣性的同時，吸濕性也有顯著提高?；瘜W引發(fā)接枝改性方法對面料性能的損失小。然而，由于滌綸本身化學結構原因，表面接枝反應位點較少，一般接枝效果不明顯。

3.2 物理技術引發(fā)接枝改性

物理技術引發(fā)接枝改性是指首先通過物理射線照射纖維表面，使纖維表面化學特性改變，進一步在滌綸表面接枝反應引入特定基團或親水物質，從而改變滌綸或其織物親水性及其他特性。主要有等離子體、紫外線、其他物理技術引發(fā)的接枝改性等。

3.2.1 等離子體引發(fā)接枝改性

陳旭等［18］以滌綸為基材，利用兩步 γ 射線輻射分別接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯苯和乙烯基磷酸二甲酯，結果表明接枝后滌綸織物具備較好的抗熔滴特性。于楊菁華［19］用等離子體引發(fā)滌綸表面氧化石墨烯接枝改性。研究表明：處理后織物具備較好的接枝牢度，滌綸氧化石墨烯復合材料具備較好的導電性能。

3.2.2 紫外線引發(fā)接枝改性

以甲基丙烯酸縮水甘油酯為單體，石小麗等［20］利用紫外線引發(fā)滌綸織物表面接枝反應。詳細研究了照射時間、單體含量和交聯(lián)劑含量對接枝效果的影響，并對接枝反應機制進行分析。結果表明：處理后織物具有較好的親水改性效果，水接觸角從 125.3°降至 77.2°。趙朋等［21］利用紫外線輻照滌綸織物引發(fā)納米TiO2接枝改性。研究表明：接枝后復合織物對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌有較強的抑制和殺滅作用，同時具備較好的耐水洗性能。

3.2.3 其他物理技術引發(fā)接枝改性

李春麗等［22］通過電子束輻射引發(fā)合成的BTHA 接枝到滌綸織物上。處理后滌綸織物具備優(yōu)異的防紫外線性能。王嘉欣等［23］采用烘焙方法在滌綸織物上引發(fā)β-環(huán)糊精接枝改性。結果表明改性滌綸織物回潮率隨著接枝率增加而逐漸增加，當接枝率為16.11%時，滌綸回潮率可達2.18%。

物理技術引發(fā)接枝改性方法相對比較環(huán)保，對纖維本身損傷較小，且不產生廢水等，但是對設備和反應條件有要求。

4 表面物理處理

表面物理處理是指通過異形表面、復合表面、物理涂覆等物理方法，改變滌綸表面形態(tài)或結構，從而改變滌綸親水性、阻燃性等性能。

4.1 異形表面

研究表明，通過改變滌綸截面形狀來改變表面形態(tài)結構，能夠改善滌綸或其織物的親水性和導濕性能。普通滌綸截面為圓形，可以調節(jié)噴絲頭噴絲孔形狀，從而構建不同形狀截面的滌綸，如十字交叉纖維、三角截面纖維、其他形狀截面纖維等［24-25］。有公司將滌綸與其他聚合物紡成異形截面，再利用兩者溶解性能差異溶解掉聚合物，得到溝槽表面異性滌綸。該異形表面方法工藝相對復雜，且對滌綸親水性能改進有限，但對滌綸織物導濕性能有較大提高。

4.2 復合表面

為了改進滌綸織物的親水性、阻燃性等性能，在紡絲階段引入改性聚合物共同紡絲的方法。瞿建新等［26］公布了滌綸與粘膠纖維混紡的生產工藝。該混紡織物具有棉織物良好的吸濕透氣性，又具有滌綸織物的保形性好等特點。顧利霞等［27］將親水性較好的纖維素酯切片與聚酯切片進行共混紡絲，改善滌綸親水性。該方法工藝簡單、環(huán)境友好，能夠改善滌綸吸濕性。GRAIVER D 等［28］將大豆蛋白在一定條件下均勻地分散在紡絲液中，改善滌綸的親水性。研究表明：大豆蛋白/滌綸復合纖維具備較好的潤濕性。這是由于一方面大豆蛋白具有親水特性，另一方面大豆蛋白的引入降低了滌綸結晶度導致的。復合表面方法工藝相對簡單，生產成本低，實際生產中多采用此方法對滌綸進行諸多方面改性，如親水性能改性、阻燃能力改性、防靜電效果改性、其他功能改性等。

4.3 物理涂覆

物理涂覆是利用物理方式將功能材料如親水物質涂覆在滌綸表面，從而提高滌綸親水性等性能。張梁［29］通過烘焙方法對滌綸進行絲膠涂覆。結果顯示，經絲膠處理后纖維回潮率和透氣性均有所增加。鄭君紅等［30］先對滌綸織物進行刻蝕，然后將羊毛角蛋白涂在織物上?？椢锉谎蛎堑鞍渍砗?，最終回潮率增加到原來的3.3 倍，織物力學特性有一定程度降低。雖然滌綸織物懸垂特性下降，但柔軟性能有較大的提高。物理涂覆方法工藝相對簡單，但是涂覆后影響織物結構性能如單位面積質量、透氣、透濕等。而且，即使對滌綸織物刻蝕后再進行涂覆，該方法耐久性仍是較大的問題。

5 結論

（1）滌綸表面改性是必要的，且能夠較好改進滌綸織物親水性、阻燃性等其他性能。

（2）化學表面改性，如表面氧化法、表面水解法、表面接枝法，能夠獲得較好且持久的改性效果。但一般工藝復雜、成本高，且常伴有廢液處理及再利用問題。

（3）考慮成本、耐久性等因素，目前實際生產中多采用物理技術進行表面處理改性，且主要以共混紡絲、異形表面方法為主。

（4）實際生產中，以物理技術為主情況下，低成本、有效的表面化學改性將是以后發(fā)展方向。

（5）滌綸織物改性為阻燃、抗菌除臭、防紫外線、催化、導電等功能化應用奠定基礎。