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　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)際紡織涂層產(chǎn)品已占到紡織品總產(chǎn)量的25%以上，可見(jiàn)涂層在紡織品后整理中占據(jù)重要位置。當(dāng)今越來(lái)越多的紡織品朝功能化、差別化方向發(fā)展，涂層工藝已是實(shí)現(xiàn)功能化產(chǎn)品的一個(gè)重要手段，一些普通面料可以通過(guò)涂層來(lái)提升產(chǎn)品檔次，增加產(chǎn)品附加值。

　　在我國(guó)紡織品涂層中，很大部分產(chǎn)品還是采用易燃、易爆的溶劑型涂層劑加工生產(chǎn)的。不僅對(duì)環(huán)境造成很大污染，而且對(duì)人體健康構(gòu)成很大威脅。在出口中面對(duì)歐美“綠色堡壘”時(shí)越來(lái)越多地受到限制，因此無(wú)毒、不燃、對(duì)環(huán)境友好的新一代綠色環(huán)�？椢锿繉觿┰絹�(lái)越受到人們的青睞。我們正是針對(duì)未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展需求而開發(fā)了環(huán)保型水性聚氨酯（PU）織物涂層劑。

　　聚氨酯（PU）樹脂由于其分子結(jié)構(gòu)含有與天然皮革中氨基酸極為相似的氨基甲酸酯基（-NH-CO-O-），因此它可賦予織物表面天然皮革般的柔軟與彈性，大大提高產(chǎn)品檔次。水性PU的應(yīng)用最初是用作皮革表面涂飾劑，在織物涂層領(lǐng)域的應(yīng)用剛開始。近幾年，隨著水性PU合成技術(shù)的不斷完善，使產(chǎn)品品質(zhì)越來(lái)越接近溶劑型PU產(chǎn)品，它幾乎可以應(yīng)用到溶劑型PU涂層產(chǎn)品的各個(gè)領(lǐng)域〖1〗。由于PU分子是一種含軟鏈段（多元醇）與硬鏈段（異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑）的嵌段高聚物，使之可以根據(jù)用戶對(duì)產(chǎn)品不同軟硬度的性能要求來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，是一種真正可設(shè)計(jì)產(chǎn)品。由于其高分子鏈中含有氨基甲酸酯，可與棉、滌綸、真絲等纖維上的羥基（-OH）與羧基（-COOH）等活潑基團(tuán)反應(yīng)，形成牢固的化學(xué)鍵，大大提高附著力，同時(shí)賦予織物防水、透濕、防皺抗縮、柔軟滑爽及賦有皮革般彈性等性能特點(diǎn)，可廣泛用作滑雪衫、風(fēng)雨衣、羽絨服、運(yùn)動(dòng)休閑服等服裝面料及帳篷布、裝飾布、防油布等工業(yè)用布的涂層整理〖2。

　　2.試驗(yàn)

　　2.1試驗(yàn)用原材料

　　涂層劑：水性PU乳液（自己合成），基布：滌絲紡織物，重量為80g/m2。

　　2.2試驗(yàn)用儀器

　　1）小型臺(tái)式涂布機(jī)（北京祥云紡織機(jī)械設(shè)備公司制造）

　　2）101型電熱鼓風(fēng)干燥箱（北京永光明醫(yī)療儀器廠制造）

　　3）TY-05型織物抗?jié)B水測(cè)試儀（中國(guó)紡織科學(xué)院制造）

　　4）NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度儀（上海實(shí)驗(yàn)儀器廠制造）。

　　2.3測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)

　　耐靜水壓測(cè)試按FZ T01004-91《涂層織物抗?jié)B水性試驗(yàn)方法（靜水壓試驗(yàn)）》中方法A進(jìn)行；

　　吸水率測(cè)試方法：將一定量的乳液倒入PTFE模板中，自然干燥7天后將膜稱重W1，并放入常溫水中浸泡8h，取出并用濾紙吸干表面水份，稱重W2，計(jì)算其吸水率為（W2-W1）/W1×100%, 取10組樣品的平均值。

　　2.4 涂布工藝

　　采用刀刮涂布、兩涂?jī)珊婀に�，涂布量干重�?0-25 g/m2

　　3.結(jié)果與討論

　　3.1消泡劑對(duì)涂層性能的影響

　　由于水的表面張力較大，水性PU涂層劑的消泡比溶劑型更為困難。為獲得良好的涂膜效果，在乳液中要加一定量的消泡劑。在具體選擇消泡劑品種時(shí)，除了要考慮它的消泡能力、在乳液中的分散性外，還要考慮它是否易產(chǎn)生漂油、縮孔等不良效果。消泡劑用量對(duì)水壓的影響情況見(jiàn)圖1，

　　圖1 消泡劑用量對(duì)耐水壓的影響

　　從中可以看出，隨著消泡劑用量的增加耐水壓降低，因此在滿足消泡效果的情況下盡可能減少消泡劑的用量，其用量一般不要超過(guò)乳液重量的0.3%。

　　3.2增稠劑的影響

　　可用于水性PU乳液的增稠劑主要有三大類：纖維素及改性纖維素、堿膨脹型聚丙烯酸酯、疏水改性聚丙烯酸酯及締合型聚氨酯增稠劑。

　　不同增稠劑由于增稠機(jī)理不同，增稠效率差別很大。纖維素類與堿膨脹型聚丙烯酸酯類增稠劑在水中溶解后，增稠劑分子鏈上的-COOH在堿性條件下在水中電離為電負(fù)性的-COO-，這些負(fù)離子同性相互排斥，使大分子鏈充分伸展，由螺旋狀伸長(zhǎng)為棒狀，并吸附大量自由水，從而提高水相粘度，達(dá)到增稠目的。由于其分子間作用力主要是靠范德華力，在高剪切力作用下這些分子間作用力易被破壞，造成高剪切下粘度迅速下降。而疏水改性聚丙烯酸酯與締合型聚氨酯類增稠劑，特別是締合型聚氨酯增稠劑，由于分子支鏈上已經(jīng)過(guò)疏水基團(tuán)改性，這些疏水基團(tuán)使之具有類似表面活性劑分子性質(zhì)，在水中會(huì)形成膠束，這些膠束會(huì)與乳液微粒、顏填料等粒子相互締合作用形成微胞與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致體系粘度增加，從而到達(dá)增稠目的。由于這些胞與胞之間的鏈能提供一定的抵抗外界剪切作用，即使在高剪切作用下也能保持穩(wěn)定的粘度，且具有良好的流平性、疏水性、耐洗性及耐磨性。但由于其價(jià)格較貴，一般都與聚丙烯酸酯類增稠劑配合使用以達(dá)到最佳協(xié)同效果。

　　圖2 增稠劑乃是對(duì)粘度及水壓的影響

　　乳液粘度一般隨增稠劑用量增加而提高，從圖2中可以看出，耐水壓隨增稠劑用量增加而提高。但增稠劑用量太大時(shí)，一方面增加了成本，另一方面由于粘度太高而影響涂層漿料的涂刮性與流平性，因此綜合考慮控制涂層膠的粘度以1.5萬(wàn)～2.5萬(wàn)mpas為宜，增稠劑的用量為乳液重量的0.5～1%左右。

　　3.3填料對(duì)膜性能的影響

　　為改善膜的光澤及一些表觀性能，經(jīng)常要在涂層劑中加入一些填料。若填料含有與涂層劑離子性相反的離子，會(huì)造成涂層劑的凝膠。因此要選擇與涂層劑相容性好、易分散的填料。

　　圖3表示的是消光粉SiO2用量對(duì)涂膜耐水壓的影響情況，當(dāng)填料用量在1%以下時(shí)，耐水壓隨著填料用量增加有一定提高，這可能是少量的微粉填料鑲嵌在PU高分子鏈中起到一定補(bǔ)強(qiáng)作用，但用量大于1%后，耐水壓隨著填料用量的增加而降低，這是由于較多的填料會(huì)影響涂層劑成膜的連續(xù)性，使之與基材的附著力降低，耐水壓降低，同時(shí)手感也因之而變硬。

　　3.4改性劑的影響

　　為獲得不同的手感、涂膜風(fēng)格，在配方中要加入一些改性劑，如流平劑、滑爽劑、成膜助劑、光亮劑等，這些改性助劑有的會(huì)降低涂膜的耐水性。

　　圖3 填料用量對(duì)耐水壓的影響 圖4 改性劑對(duì)耐水壓的影響

　　圖4是流平劑與手感劑的使用對(duì)靜水壓的影響，從中可以看出，隨著兩種改性劑用量的增加耐水壓都有不同程度的降低，因此改性劑的添加量不能太多，一般以0.5～2%為宜。

　　3.5外交聯(lián)劑對(duì)膜性能的影響

　　為提高涂膜機(jī)械強(qiáng)度及耐水洗牢度，可以在涂層劑中加入一定量的交聯(lián)劑（稱為外交聯(lián)），通過(guò)交聯(lián)劑中的一些活性基團(tuán)與PU 中活潑基團(tuán)如氨酯鍵、脲鍵、醚鍵、縮脲鍵等進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，形成一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高PU 膜的機(jī)械強(qiáng)力與耐水牢度。

　　圖5 不同交聯(lián)劑用量對(duì)耐水壓的影響 圖6 底涂處理對(duì)水壓影響

　　圖5對(duì)比了環(huán)氧型與三聚氰胺型交聯(lián)劑對(duì)水壓的影響，從中可以看出，耐水壓隨著交聯(lián)劑用量的增加而提高，但交聯(lián)劑用量大于3%后對(duì)水壓的提高趨勢(shì)減緩，而且交聯(lián)劑用量太大會(huì)嚴(yán)重影響織物手感，因此一般以1～3%為宜。三聚氰胺型交聯(lián)劑對(duì)水壓的提高效果雖然比環(huán)氧型交聯(lián)劑要好，但它黃變較嚴(yán)重，而且對(duì)手感的影響也較大。

　　3.6.涂布工藝對(duì)產(chǎn)品性能的影響

　　織物涂層產(chǎn)品一般都要進(jìn)行多次涂布，即分別進(jìn)行底涂、面涂處理。底涂的作用主要是為了提高涂層與基布的附著力，讓涂層在織物表面形成一層連續(xù)的薄膜，提高耐水壓。面涂的作用是賦予涂膜良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、耐擦洗性及表觀性能。因此底膠要選擇與基材附著力高、膜柔軟性好的樹脂，而面膠選用機(jī)械強(qiáng)力高、耐磨性好的樹脂。

　　圖6對(duì)比了在同一種織物上、用不同面膠進(jìn)行底涂處理與不進(jìn)行底涂處理的耐水壓對(duì)比情況，從中可以看出，織物進(jìn)行底膠處理后耐水壓要比未進(jìn)行底膠處理直接面涂的高25%左右。

　　底涂烘干時(shí)，若溫度太低，需要烘干時(shí)間較長(zhǎng)，不利于提高生產(chǎn)效率，但溫度太高，由于水分子揮發(fā)太快，當(dāng)表面成膜時(shí)而內(nèi)部的水汽來(lái)不及逃逸在膜層內(nèi)部形成微小氣泡，影響與基材及面膠的附著力。適宜的溫度應(yīng)該是讓底膠中水分子以一定速度揮發(fā)完全，表面成膜完好。而面膠烘干溫度要使得涂膜充分交聯(lián)反應(yīng)，但溫度太高也會(huì)由于水分或助溶劑揮發(fā)太快，在膜表面產(chǎn)生很多針孔，耐水壓反而會(huì)降低。

　　圖7底涂工藝對(duì)水壓的影響 圖8 面涂工藝對(duì)水壓的影響

　　圖7與圖8是在試驗(yàn)室烘箱中得出的底涂、面涂工藝對(duì)涂膜耐水壓的影響。從中可以看出，較佳的底涂工藝是：烘干溫度90～100℃，烘干時(shí)間60～90秒。較佳的面涂工藝是：烘干溫度140～155℃，烘干時(shí)間60～90秒。

　　3.7與市場(chǎng)常用水性織物涂層劑性能對(duì)比

　　目前市場(chǎng)常用紡織品水性涂層劑主要有三大類：一類是聚丙烯酸酯樹脂（PA）涂層劑，一類是PU樹脂涂層劑，另一類是有機(jī)硅樹脂涂層劑。水性PU涂層劑在膜的機(jī)械強(qiáng)度、耐水性、與基材的附著力等綜合性能要優(yōu)于水性丙烯酸樹脂與有機(jī)硅樹脂涂層劑，特別是PU樹脂可通過(guò)調(diào)節(jié)高分子軟硬鏈段的比例來(lái)滿足用戶不同柔軟性要求的特性使之將成為未來(lái)開發(fā)高附加值涂層產(chǎn)品的主導(dǎo)產(chǎn)品，為提升我國(guó)服裝面料的多樣化、功能化、特異化提供更多的升值空間。

　　表2是我公司水性PU涂層劑與目前市場(chǎng)常用的幾種涂層劑對(duì)比情況，從表2中可知，我公司開發(fā)的水性PU涂層劑無(wú)論在耐靜水壓、流平性、耐水性還是成膜性、柔軟性、表面滑爽性等方面都可與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)同類產(chǎn)品媲美。

　　表2 市場(chǎng)常用水性涂層劑的性能對(duì)比

　　注：☆-好 ，○-較好，△-一般，★-差

　　4.結(jié)論

　　在織物用水性PU涂層劑產(chǎn)品開發(fā)中，一定要做好相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)，一些功能添加劑的加入在賦予一定功能的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致其它一些性能的下降，因此一定要根據(jù)用戶實(shí)際需求來(lái)調(diào)節(jié)配方及工藝，在產(chǎn)品性能與成本間尋找一個(gè)較佳平衡點(diǎn)，開發(fā)出為市場(chǎng)所接受的產(chǎn)品。隨著水性PU合成技術(shù)及相應(yīng)應(yīng)用技術(shù)的不斷完善，水性PU在膜的機(jī)械強(qiáng)力、耐磨性、耐水洗性等產(chǎn)品品質(zhì)方面越來(lái)越接近溶劑型PU產(chǎn)品性能，它的應(yīng)用也會(huì)逐漸滲透到人們生活中的每個(gè)領(lǐng)域，相信在未來(lái)的幾年內(nèi)，水性PU在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)迎來(lái)新的春天。

來(lái)源：印染在線

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