反應性陽離子聚氨酯對羊絨針織物起球性能的影響

陳建平，李慶文，施偉利，倪麗杰，喻亞格，權 衡＊

（1 武漢紡織大學 化學與化工學院，湖北 武漢430073；2 武漢紡織大學 紡織高分子研究所，湖北 武漢430073）

反應性陽離子聚氨酯對羊絨針織物起球性能的影響

陳建平1，李慶文1，施偉利2，倪麗杰1，喻亞格1，權 衡1＊

（1 武漢紡織大學 化學與化工學院，湖北 武漢430073；2 武漢紡織大學 紡織高分子研究所，湖北 武漢430073）

以自制的反應性陽離子水性聚氨酯對純羊絨針織物進行抗起毛起球整理，研究整理劑對純羊絨針織物整理效果及其服用性能的影響。研究結果表明：在整理劑最佳的應用工藝下（整理劑質量濃度50g/L、浴比1∶35、整理液 pH5.5、40℃下處理 20min、100 ℃烘干），可顯著提高羊絨針織物的抗起毛起球性能，其起毛起球等級從2.0級提高到4.0級，且織物的手感和白度等風格不受整理劑的影響。

反應性陽離子聚氨酯；羊絨針織物；抗起毛起球

在加工、穿著與洗滌過程中，由于織物間及織物與其他物體摩擦會起毛起球，造成織物外觀明顯變差。織物起毛起球影響穿著美觀，降低服用性能，隨著生活水平的提高，人們對織物外觀及服用性能的要求也越來越高。因此，對織物進行抗起毛起球整理，提高織物的服用舒適性與品質，日益受到國內外染整工作者的重視[1-4]。

水性聚氨酯（WPU）是一種無甲醛的新型環保性樹脂，能在纖維表面形成交聯網狀薄膜，將涂膜均勻地抹涂在羊絨纖維的表面或者纖維表面，將鱗片層全部包覆，掩蓋了毛纖維鱗片結構，以降低或消除鱗片間的相互嵌制，從而降低或消除纖維間的滑動摩擦，防止纖維移動粘合，達到防縮抗起球目的。

選用的聚氨酯樹脂應具有優良的粘著性能，固化交鏈成膜要柔軟，不影響羊毛、羊絨手感，不影響色澤，對人體無刺激，無味，樹脂性能穩定，應用方便[5-6]。

1 實驗

1.1 主要藥品

反應性陽離子水性聚氨酯系列（自制）：D-1～D-4，樣品的區別在于其反應性和交聯度不同；由D-1～D-4，樣品的反應性和交聯度依次增加。

pH調節劑：純堿、醋酸。

1.2 實驗儀器

表1 主要儀器設備

1.3 織物規格

羊絨織物規格：純羊絨針織物（16.7tex）

1.4 羊絨織物色差的測定

泛黃指數測定：參照標準GB/T 8424.3-2001《紡織品色牢度試驗色差計算》進行，將處理后的試樣在100 ℃烘干，再測試整理樣的X、Y、Z三值，計算總色差。

1.5 羊絨織物柔軟度的測定

試驗儀平臺表面平整光滑，平臺前斜面與平臺底面成41.5°夾角；試樣壓板15cm、寬25cm，并能帶動試樣同步移動；平臺一側有標尺，用于測量伸出的長度。取試樣為25cm×12cm，經緯向各5條。將試樣放在平臺上部，壓上壓板，試樣一端與壓板一端對齊，與標尺的“零”刻度重合。以0.3～0.5cm/s的速度將壓板帶動布樣向斜邊推出，直至下垂布條頂端剛好觸及斜邊為止。記錄布條下垂部分長度，并用布條反面再測一次，取平均值。

1.6 織物起毛球的測定

1.6.1 整理工藝流程

工藝條件：羊絨織物測試以不同濃度的乳液浸軋，整理液pH為5.5、40℃下處理20min、脫水、100oC烘干；室溫回潮24h后測試。

1.6.2 起毛球性能測試[7]

參照GB/T4802.3-2008《織物起毛起球性能測定 起球箱法》

1.6.3 織物泛黃指數測定

泛黃指數測定：參照GB8424-1987，將處理后的試樣在180 ℃焙烘1min，再測試整理樣的X、Y、Z三值，計算其泛黃指數。

其中：X , Y , Z表示織物的三刺激值：X：紅原色刺激量、Y：綠原色刺激量、Z：藍原色刺激量

1.6.4 提升劑的結構與紅外光譜（FT-IR）分析

掃描范圍：400-4000cm-1，提升劑焙烘成膜后測試。

2 結果與討論

2.1 紅外光譜（FT-IR）分析

圖1 紅外光譜

從圖1可以看出：在3650-3590cm-1范圍內沒有出現中等強度吸收帶，說明無游離的醇的-OH吸收峰；在2280-2240cm-1范圍內沒有出現-NCO的特征吸收峰，以上2點表明無游離的-NCO和-OH存在。在1529.1 cm-1和3312.8cm-1出現的峰應是-CO-NH-中-NH基團的變形和伸縮振動振動峰，在1698.2cm-1出現的峰應是-CO-NH-中-C=O基團的伸縮振動峰，以上3點為氨基甲酸酯基的特征振動峰，表明所測物質為聚氨酯。1097.5cm-1和1032.1 cm-1出現的2個峰應是多元醇中醚鍵-C-O-C-的不對稱伸縮震動吸收峰。779.5 cm-1和1241.9 cm-1出現的2個峰是-Si-O-Si-和-Si-C-的特征吸收峰。

紅外光譜分析表明：產品為一種有機硅改性陽離子水性聚氨酯，體系中無游離的-NCO與-OH，反應生成了聚氨酯且有機硅參與了聚合反應。

2.2 不同反應性陽離子聚氨酯用量對羊絨針織物起毛起球應用性能的影響

表2 不同反應性陽離子聚氨酯用量對羊絨針織物起毛起球應用性能的影響

由表2可以看出：隨著聚氨酯的提高和助劑用量的增加，助劑對紡織品起毛起球等級提升效果明顯。助劑對染色紡織品具有顯著的起球等級（提升起球等級在2.0級左右）。

這是因為：一方面，隨著反應性的提高，高分子交聯程度越高，經過烘干、焙烘后的皮膜更加致密連續，包覆著纖維，把纖維保護起來。另一方面，隨著反應性的提高，聚氨酯中高分子有機硅的含量也隨之增加。成膜能力也越強。

同時，由于陽離子單體的引入，聚氨酯膠膜的機械性能可獲得很好的改善。良好的膠膜機械性能使其包裹纖維后，不易因受到外界機械作用而破壞，從而有利于織物抗起毛球能力的提高。從而致使其抗起毛球能力增強；另外，由于聚氨酯膠膜厚度增加，手感也會產生些許影響，從而使織物的起毛起球等級提高。

2.3 不同反應性陽離子聚氨酯用量對羊絨針織物色牢度應用性能的影響

表3 不同反應性陽離子聚氨酯用量對羊絨針織物色牢度應用性能的影響

由表3可以看出：處理后的羊絨的色差與其反應性的的關系并不明確，但受其用量的影響，這是因為處理后紡織品的親水性不但受有機硅含量的影響，而且還受其成膜的連續性及成膜缺陷的影響，因此表現得規律性較差。

助劑用量的增加同樣將使其皮膜表面富集更加連續和豐厚的有機硅氧烷，因此紡織品的親水性較差：

（1）隨著反應性增高，膜表面富集的有機硅氧烷更加增厚、更加連續，紡織品的親水性比較差；

（2）整理后的紡織品的親水性還與助劑烘干、焙烘后所成膜的完整連續性相關，當樣品的膜具有較多裂縫、孔隙、厚度不均等，即便是有機硅單體含量較高、助劑用量較大，其親水性也并不一定就很差；

（3）樣品成膜的連續性、完整性及皮膜缺陷不但與助劑用量及其化學結構有關，還與眾多如熱固條件、織物結構、加熱方式、織物張力等眾多工藝因素直接相關。且隨著反應性的提高：在pH5.5，在40℃下用處理液處理20min、100℃烘干,工藝后不會對織物產生黃變。

2.4 整理劑在纖維上的分布狀態

可以看出：當織物經過抗起球整理劑處理后，纖維表面和纖維之間形成一層薄膜，這層薄膜起到了隔離與外界作用、提高纖維表面光滑性和平整度的作用，從而提高了織物的抗起球等級。

圖2 處理后纖維顯微照片

圖3 未處理纖維顯微照片

抗起毛起球整理是用涂膜跟纖維點粘結起來，以限制其移動而達到減少起毛起球的目的[8-9]。從圖2看出：利用涂膜對羊絨纖維鱗片的包覆作用,以及對表面交聯成膜的功能,表面的助劑熱交聯后使纖維表面包覆一層富集在羊絨纖維光滑、柔軟的透明薄膜，從而增加纖維抱合力、減少纖維毛羽、降低摩擦阻力并阻斷染料向摩擦濕布表面的轉移途徑，可全面提高染色紡織品的起毛起球效果;耐磨的涂膜，使得纖維的滑移減弱；與此同時,涂膜均勻地交聯凝聚在紗線的表層,使纖維末梢粘附于紗線上，摩擦時不易起球，可顯著提升紡織產品的抗起毛起球性能[10]。圖3明顯未經過抗起球整理劑處理，等級明顯較差。

3 結論

由于反應性基團的引入，隨著交聯度的提高和助劑用量的增加，一方面提高聚合物的交聯性以達到良好的成膜性，另一方面也能提高織物的柔軟風格并降低表面能，綜合了吸附、成膜、拒水等作用，樣品對羊絨紡織品濕摩擦牢度以及抗起毛起球等級提升效果持續改善。產品對染色紡織品的固色性能明顯優于市場上的同類產品。羊絨針織物的抗起毛起球等級可提升1.0～1.5級；濕摩擦色牢度可提升1.0～1.5級。可以確定的是，助劑的使用對羊絨針織物柔軟手感幾乎不影響，甚至還會有所改善，因此，產品的應用范圍更加廣泛。

[1] 何葉麗，陳穎．紡織品起毛起球成因及防止措施[J]．印染，2004，30(21)：51-52．

[2] 施劍，毛志平，袁友飛，等．滌棉針織物抗起毛起球整理[J]．印染助劑，2006，23(6)：27-30．

[3] 王存倉．紡織整理助劑導論[M]．西安：西安交通大學出版社，1993．

[4] 董永春．紡織助劑化學與應用[M]．北京：中國紡織出版社，2007.204-205．

[5] 陸書鵬, 等，抗起毛起球滌綸的研制及抗起球織物性能的評價[J]．合成纖維，1989，(6): 39-43．

[6] 鄒小梅，張向華．織物起毛起球的分析與測試[J]. 紡織標準與質量，2007, (2)：34-36．

[7] GB/T4802.3-2008《織物起毛起球性能測定起球箱法》[Z]．

[8] Ryujm, Wakidat. Effect of Corona Discharge on the Surface of Wool and Its Application to Printing[J].Textile Research Journal,1991, 61(6): 595- 601.

[9] Kancw, Chank. The Possibility of Low Temperature Plasma Treated Wool Fabric for Industrial [J]. Autex Research Journal, 2004,4(1): 37-44.

[10] Kancw, Chank. Superface Characterization of Low Temperature Plasm a Treated Wool Fiber [J]. Autex Research Journal,2003,3(4):194-205.

The Effects of Reactive Cationic Polyurethane on Cashmere Knitted Fabric

CHEN Jian-ping1, LI Qing-wen1, SHI Wei-li2, NI Li-jie1YU Ya-ge1, QUAN Heng1
（1 College of Chemistry and Chemical Engineering,Wuhan Textile University,Wuhan Hubei 430073,China;2 Laboratory of High Polymer, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China )

Pure cashmere knitted fabrics was treated for pilling resistance with author-made reactive cationic waterborne polyurethane.The paper studies the effects of pure wool knitted fabric after being treated with finishing agent and its wearability. The result shows that : at the best useful parameters of finishing agent, (the mass concentration of finishing agent is 50 g/L.The bath ratio is 1:35. The pH value of finishing liquid is 5.5. Then treated for 20 min at 40 ℃.And dry at 100℃ . ) The anti-pilling properties of cashmere knitted fabrics have been improved markedly. The anti-pilling rate of which was rised from 2.0 to 4.0, and the styles of textile touching and whiteness were not influenced from the finishing agent.

Reactive Cationic Waterborne Polyurethane ; Wool Knitted Fabric ; Anti-pilling

TS195.2+9

A

1009－5160(2011)06－0020－05

*

權衡（1971-），男，教授，研究方向：新型助劑開發與應用.

中國紡織工業協會科技指導性項目(2007049).