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本文作者：孟令杰劉今強李永強作者單位：浙江理工大學

實驗部分

1實驗材料及試劑

滌絲紡（線密度70．2dtex，經緯密220×170根／5cm，克重60g／m2，織物結構：平紋）。有機氟拒水整理劑TG－410C（日本大金公司）；有機硅表面活性劑BYK－346（德國畢克公司）；水性聚丙烯酸酯類涂層劑DS330（巴斯夫化工有限公司）；聚陰離子纖維素（pac，取代度0．9，任丘市燕興化工有限公司）；水性丙烯酸類增稠劑AT－75（廣州眾冠美公司）。

2主要儀器

C－6涂層機、M－6連續(xù)性熱定型機（杭州三錦科技有限公司）；YG－601－Ⅰ／Ⅱ電腦式織物透濕儀（寧波紡織儀器廠）；YG（B）812織物滲水性測定儀（溫州大榮紡織標準儀器廠）；YG065電子式織物強力機、LLY－01B電子硬挺度儀（萊州市電子儀器有限公司）；KH－7700數字式三維視頻顯微鏡（日本Hi－ROX公司）；ULTRA55場發(fā)射掃描電鏡（ZEISS蔡司公司）。

3實驗方法

涂層整理工藝：滌綸基布→前拒水整理→涂層整理→預烘（90℃，3min）→焙烘（160℃，1min）。其中涂層劑配方：水性涂層劑DS330100份；有機硅表面活性劑BYK－3466份；與水按1∶20質量比溶解配制成的PAC糊狀膠液20份。a）為了防止水性涂層劑在涂層整理過程中背滲織物和保證涂層織物的防水性能，在涂層整理前需對織物進行前拒水整理，其前拒水整理工藝為：浸軋TG－410C拒水整理劑（二浸二軋，軋液率70％）→預烘（90℃，3min）→焙烘（160℃，1min）。b）拒水整理后的滌綸織物表面張力很低，且水性涂層劑表面張力很大，造成水性涂層劑很難在織物表面潤濕鋪展，直接影響了涂層膜的連續(xù)性，降低了織物的防水性能。因此，需在涂層劑中添加適量的表面活性劑降低其表面張力。當表面活性劑BYK－346的添加量為涂層劑DS330質量的6％時，涂層劑在織物表面完全潤濕鋪展。c）為了滿足涂層工藝的需要，需添加適量的增稠劑來提高涂層劑粘度，其粘度以用玻璃棒挑起時剛能緩緩流下為宜［9］。當以纖維素類高分子PAC作為水性涂層劑DS330增稠劑時，其不宜直接添加到涂層劑中，需先用適量水攪拌溶解，配制成糊狀膠液后備用。因為纖維素類增稠劑直接添加到水性涂層劑中會發(fā)生結團、結塊，降低其溶解量而在水性涂層劑中分散不勻使其增稠效果較差。本實驗PAC高分子與水按質量比1∶20溶解配制，用量以配制好的糊狀膠液質量計，為涂層劑質量的20％時，涂層劑粘度適中。

4測試方法

a）防水性測試：用YG（B）812型織物滲水測定儀，按GB／T4744—1997標準進行測試。水壓上升速率為5．88kPa／min（600mmH2O／min）。b）透濕性測試：用YG601－Ⅰ／Ⅱ型電腦式織物透濕儀，按GB／T12704．1—2009《紡織品織物透濕性試驗方法：吸濕法》進行測試，測試時采用正杯吸濕法。c）力學性能測試：按照國標GB／T3931—1997《紡織品織物拉伸性能第Ⅰ部分：斷裂強力和斷裂伸長的測定：條樣法》測試。其中夾距為100mm，拉伸速度為100mm／min，拉伸強力均為經向拉伸強力。d）硬挺度測試：用LLY－01B型電子硬挺度儀進行測試。其中，試樣尺寸為（250±1）mm×（25±1）mm，測試時試樣的長邊平行于織物的經向，且涂層面朝上，試樣數量為6塊，取其平均值。e）耐洗性測試［10］：將整理織物浸泡在2g／L的皂片溶液中，并在25℃下震蕩水洗10min，清水洗，烘干，即完成一次水洗。

結果與討論

1涂層織物的整理效果

不同增稠劑其涂層織物水洗前后性能如表1所示。表1中“涂層織物（AT－75）”指以丙烯酸類增稠劑AT－75作為水性涂層劑DS330增稠劑整理后的涂層織物；“涂層織物（PAC）”指以聚陰離子纖維素作為水性涂層劑DS330增稠劑整理后的涂層織物；“水洗5次（AT－75）”是指“涂層織物（AT－75）”按上述耐洗性測試標準水洗5次；“水洗5次（PAC）”是指“涂層織物（PAC）”按上述耐洗性測試標準水洗5次。由表1知，以PAC高分子作為水性聚丙烯酸酯類涂層劑DS330的增稠劑，可以大大改善涂層織物的透濕性能，透濕量達到了4000g／（m2•24h）以上，皮膚蒸發(fā)的水分和汗氣能及時散發(fā)出去而不會感到悶熱或濕冷，穿著舒適。相比“涂層織物（AT－75）”，其耐靜水壓大大下降，但仍可達到350mmH2O（3．43kPa），可以滿足日常生活穿著需求，且以PAC高分子作為水性涂層劑DS330的增稠劑時，其涂層織物力學性能較好、硬挺度較小、耐洗牢度好。

2PAC改善涂層效果的原因分析

1）涂層織物透濕性能提高的原因分析

由表1可知，以PAC高分子作為水性涂層劑DS330的增稠劑時，其透濕性能大大改善。以PAC高分子作為水性涂層劑DS330增稠劑的涂層織物水洗前后進行SEM觀察，觀察結果如圖1所示。由圖1（a）可以看出，涂層膜上有許多凝聚顆粒，并形成了許多微孔，這些微孔的直徑較小，大約只有0～150nm。對照表2可知，其微孔直徑遠遠大于水蒸汽分子的直徑，而小于霧、毛毛雨等液態(tài)水滴的直徑。水蒸汽分子能輕易透過微孔而液態(tài)水滴不易透過，因此具有較好的耐靜水壓和透濕性。其微孔的形成是因為纖維素類增稠劑是通過“固定水”而達到增稠效果，對涂層劑乳膠粒子極少吸附，吸水膨脹（其吸水膨脹圖像如圖2所示）時均勻充滿整個水相，在烘干成膜過程中脫水產生絮凝，且烘干過程中，由于溫度的升高，會加劇分子的布朗運動［12］，使PAC高分子之間碰撞幾率增大，也會促進絮凝。PAC高分子的凝聚使涂層劑在烘干交聯(lián)成膜過程中膜的局部連續(xù)性遭到破壞，形成微孔；且水蒸汽分子與雨滴直徑大小詳見表2。在烘干成膜過程中，凝聚的PAC顆粒進一步脫水體積大大縮小也會形成微孔。微孔形成的原理如圖3所示：由圖1（b）及表1知，涂層織物經水洗后，涂層膜上形成了更多的微孔，透濕性能進一步提高。這是因為凝聚的PAC高分子水洗過程中溶解于水中，從而形成了更多的透濕微孔，因此透濕性提高。上述實驗方法中提到，以PAC高分子作為水性涂層劑DS330增稠劑時，需與水按1∶20的質量比溶解配制成糊狀膠液后添加使用，在顯微鏡下觀察PAC干燥粉末的形態(tài)與PAC糊狀膠液的形態(tài)，其結果如圖2所示。由圖2可以看出，干燥的PAC粉末其形態(tài)呈體積很小的線狀，與水以1∶20溶解配制成糊狀膠液后其體積大大增加，呈滾圓的棒狀。這是因為纖維素類高分子主鏈與周圍水分子通過氫鍵締合而體積大大增大。不難推測，在烘干脫水后，其體積必將重回體積很小的線狀，這也佐證了上面所提到的：在烘干成膜過程中，凝聚的PAC顆粒進一步脫水體積大大縮小也會形成微孔。因此，在溶解配制PAC糊狀膠液時，添加水不易過多，否則，一方面會影響其增稠效果，另一方面由于PAC高分子吸水極度膨脹，其凝聚顆粒在烘干成膜過程中因大量脫水而形成直徑較大的微孔，使得耐靜水壓下降。

2）涂層織物硬挺度分析

由表1可以看出，以PAC高分子作為水性涂層劑DS330的增稠劑時，其涂層產品硬挺度與原織物相差不大，織物較為柔軟，這是因為：a）涂層膜較薄，涂層劑涂覆量較小。與溶劑型涂層劑相比，水性涂層劑的涂層膜很薄，涂覆量較?。ù蠹s僅有4．8g／m2，比溶劑型涂層劑的涂層量小了將近5倍），滲入紗線內及紗線間的涂層劑較少，因此織物硬挺度較小。b）有機硅表面活性劑的加入。為了使涂層劑在織物表面完全潤濕鋪展，形成連續(xù)均勻的涂層薄膜，在涂層劑中加入了有機硅表面活性劑BYK－346，有機硅表面活性劑是一種柔軟劑，因此織物硬挺度較小。3纖維素類增稠劑缺點的克服織物涂層用增稠劑主要為丙烯酸類和締合型聚氨酯類等合成高分子，由于纖維素類增稠劑會使涂層劑流平性變差，易受微生物攻擊等缺點而限制了其在織物涂層中的應用，因此需加以克服。a）在高剪切下為低黏度，在靜態(tài)和低剪切有高黏度，所以涂布完成后，黏度迅速增加，雖然以防止流掛，卻使涂層劑流平性變差。解決辦法：加入有機硅表面活性劑不僅降低了涂層劑的表面張力，使涂層劑能很好地在織物表面潤濕鋪展，且有機硅表面活性劑又可以作為流平劑，大大改善了涂層劑流平性變差的問題。b）易受微生物攻擊。解決辦法：由于PAC是天然高分子，因此易受微生物攻擊，涂層整理后，對涂層織物進行水洗，不僅可以使凝聚的PAC高分子溶解去除而不受微生物攻擊，而且可以形成更多的透濕微孔，進一步提高織物透濕性能。

結論

以PAC高分子作為水性聚丙烯酸酯類DS330涂層劑的增稠劑，克服了其流平性差，易受微生物攻擊的缺點，利用其在烘干成膜過程中脫水絮凝而破壞涂層膜局部連續(xù)性，并通過控制工藝條件而形成符合要求的透濕微孔，大大改善了涂層織物透濕性差的問題，使其透濕量達到了4000g／（m2•24h）以上，且其力學性能較好、硬挺度小、耐洗牢度好，生產工藝簡單、經濟、環(huán)保。