合成工藝優(yōu)化

2.1.1 DMPA用量

硅油用量為20%,R=1.4,DMPA用量分別為1.5%、2.0%、2.5%、3.5%、5.0%(對(duì)單體總質(zhì)量),DMPA用量對(duì)乳液性能的影響如表1所示性提高,3.5%時(shí)乳液外觀由乳白色變?yōu)榘胪该鳡?粒徑越小,乳液外觀越透明.試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn),DMPA用量過(guò)低時(shí),即—COOH含量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致體系無(wú)法自乳化,

或者水分散后乳液中膠粒大,甚至是絮狀.DMPA用量增加,體系的乳化變得容易,乳化后粒徑變小,在乳液外觀上就表現(xiàn)為由乳白色變?yōu)榘胪该?故DMPA最低用量為3.5%.

2.1.2 R值[n(—NCO)/n(—OH)]因?yàn)榉磻?yīng)物種類(lèi)較多,官能團(tuán)較多,容易發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),所以選取R值較為重要.R值反應(yīng)了預(yù)聚過(guò)程中—NCO反應(yīng)的程度,決定了預(yù)聚終點(diǎn)時(shí)—NCO的濃度值,并且對(duì)預(yù)聚物相對(duì)分子質(zhì)量增長(zhǎng)的程度起到?jīng)Q定性的作用,對(duì)體系粘度也有很大的影響.DMPA用量3.5%,控制含固量為30%,硅油用量為20%,制備不同R 值的羊絨抗起毛起球劑,R 值對(duì)乳液性能及應(yīng)用效果的影響結(jié)果見(jiàn)表2.

—NCO較活潑,操作過(guò)程中,空氣中水分和溶劑中的微量水分要消耗部分—NCO;而硅油中的溶劑為異丙醇,含有一定量的羥基,也會(huì)消耗一部分—NCO,

故R值比理論要高一些.由表2可以看出,R值增大,體系中—NCO基團(tuán)越多,—NCO與—OH、氨基的碰撞幾率增加,生成強(qiáng)極性的氨基甲酸酯基、取代脲、脲基甲酸酯基較多,使得分子中的剛性鏈段增加,柔性鏈段相對(duì)減少,不利于親水性鏈段的運(yùn)動(dòng),在剪切力作用下不易分散,導(dǎo)致粒徑增加.其次,隨著體系中未反應(yīng)的—NCO基團(tuán)增多,導(dǎo)致乳化時(shí)的反應(yīng)性增加,由于異氰酸酯基團(tuán)與水反應(yīng)生成極性較強(qiáng)的取代脲,并使得反應(yīng)熱增加,顆粒粘性增加,碰撞時(shí)易發(fā)生粘連,不再易于被剪切力分散,導(dǎo)致粒徑增加.再次,R 值增大,硬段的氨基甲酸酯基、取代脲、脲基甲酸酯基增多,因?yàn)闅滏I多存在于硬段之間,所以分子體系氫鍵增多,分子間的纏繞增加,不易分散,表現(xiàn)為表觀粘度增大.由表2還可知,織物的抗起毛起球性隨著R 值增大而提高,手感下降,色差稍有降低.可能原因是隨著R值的增大,膠膜的粘附力和強(qiáng)度都有所增加,使包裹在纖維表面膠膜的完整性和強(qiáng)力有所提高;處理到羊絨織物上后,有機(jī)硅型水性聚氨酯整理劑和纖維間的作用力也增大,使其對(duì)纖維末端的粘合作用增強(qiáng),從而使得抗起毛起球性提高.硅油含量為定值的情況下,R值的增大導(dǎo)致膠膜硬度增加,所以處理織物的手感下降.綜上所述,R 值為1.4時(shí),羊絨抗起毛起球整理劑的乳液性能及應(yīng)用效果最佳.

2.1.3 硅油用量

R 值定為1.4,DMPA最佳用量定為3.5%,硅油用量分別為0、10%、20%、30%,制備不同硅油用量的羊絨抗起毛起球劑,并對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果見(jiàn)表3.硅油的接入會(huì)引起共聚物交聯(lián)密度的改變,從而導(dǎo)致共聚物膠體粒徑和乳液體系粘度的變化.由表3可以看出,隨著有機(jī)硅用量的增加,乳液的外觀由透明向乳白色非透明過(guò)渡,離心穩(wěn)定性基本穩(wěn)定.可能原因是共聚物中有機(jī)硅鏈段的比例增大,聚集成大的顆粒,體系的微相分離程度大大增加,從而使得乳液外觀逐漸變成非透明乳白色.其離心穩(wěn)定性在硅油用量達(dá)到30%時(shí)變得不穩(wěn)定.由表3還可以看出,隨著硅油用量的增加,不僅改善了織物的手感而且抗起毛起球性也有了一定的提高.用量為20%~30%,織物的抗起毛起球性不再增加.因?yàn)橛袡C(jī)硅的接入使得水性聚氨酯大分子的鏈段增

長(zhǎng),加上有機(jī)硅分子鏈段的柔韌性,在織物表面形成的網(wǎng)狀膜具有較好的彈性和強(qiáng)力,有效減少了纖維末端露出織物表面以及纖維的滑移.除了氨基和未反應(yīng)的異氰酸酯基團(tuán)會(huì)和纖維間發(fā)生交聯(lián)作用,整個(gè)共聚物大分子的硅油鏈段中含有大量的亞氨基,與羊絨纖維上的羧基相互作用,也增大了共聚物大分子和纖維間的結(jié)合力,在摩擦過(guò)程中包裹在纖維表面的膠膜便不易脫落,使得抗起毛起球性也有所增加.在硅油用量為30%時(shí),織物的手感和20%時(shí)相當(dāng),手感較油潤(rùn),柔軟度較好,但蓬松度和厚實(shí)感、懸垂性下降.綜上所述,硅油用量為20%時(shí),羊絨抗起毛起球整理劑的乳液性能及應(yīng)用效果最佳.

2.2 羊絨抗起毛起球劑應(yīng)用效果

將合成的羊絨抗起毛起球整理劑與未經(jīng)有機(jī)硅改性的水性聚氨酯、三元嵌段硅油和市購(gòu)抗起毛起球劑進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果如表4所示由表4可看出,合成的抗起毛起球劑手感、抗起毛起球性能比市購(gòu)的好,經(jīng)硅油改性的水性聚氨酯整理織物的手感較未改性的有所提升.經(jīng)整理織物的透濕性相對(duì)于未整理織物下降了很多,但是接入有機(jī)硅的水性聚氨酯整理劑相對(duì)于純聚氨酯整理劑有所提高.織物的透氣性基本不變,說(shuō)明整理劑并未影響到織物的透氣性.整理織物的抗靜電性均有所提高,接入有機(jī)硅的水性聚氨酯整理劑相對(duì)于純硅油整理的織物雖然有些差,但相對(duì)于單純的水性聚氨酯整理劑

有所提高,與市購(gòu)的抗起毛起球劑抗靜電性相當(dāng).

2.3 織物表觀形態(tài)

由圖1可以看出,相對(duì)于未整理的織物,經(jīng)整理的羊絨纖維表面均覆蓋一層薄膜,纖維表面的鱗片層在一定程度上被整理劑包覆.因?yàn)檎韯┰诶w維表面形成的網(wǎng)狀大分子薄膜使鱗片粘附于纖維,有效地降低纖維鱗片層間定向摩擦效應(yīng),提高了織物抗起毛起球性.

3 結(jié)論

(1)合成有機(jī)硅改性水性聚氨酯共聚物的優(yōu)化工藝為:DMPA用量3.5%,R=1.4,硅油用量20%,制得的共聚物乳液外觀呈均勻分散的微透明乳白色,粘度為64 mPa·s,具有良好的離心穩(wěn)定性.(2)對(duì)羊絨織物進(jìn)行抗起毛起球整理,與未經(jīng)整理的織物比較,織物的抗起毛起球性能及手感均有所改善,提高了1~2級(jí);透濕性下降,抗靜電性提高.