涂覆聚氨酯的聚酯/氨綸復合織物的定量分析研究

劉 娟，王佳云，沈 紅

(江蘇省紡織產品質量監督檢驗研究院，江蘇 南京 210007)

聚氨酯(PU)涂層劑[1-2]是當今紡織品涂層整理劑的主要種類。PU全稱為聚氨基甲酸酯，是分子結構中含有—NHCOO—單元的高分子化合物，該單元由異氰酸基和多元醚或多元醇反應而成。它的優勢在于：涂層柔軟并有彈性；涂層強度好,可用于很薄的涂層；涂層多孔性，具有透濕和透氣性能；耐磨、耐濕、耐干洗。

對于PU涂層的復合織物的定量分析,GB/T 2910.1—2009《紡織品定量化學分析 第1部分：試驗通則》提到：為避免引起分析誤差，在分析試樣之前最好去除[3]。目前研究較多的去除PU涂層的試劑主要有二甲基甲酰胺、四氫呋喃、環己酮等[4]，但是二甲基甲酰胺能溶解氨綸，因此并不適用于涂覆PU的聚酯/氨綸復合織物(簡稱PU涂層復合織物)的定量分析。作者通過比較四氫呋喃和環己酮在不同溫度條件下對PU涂層復合織物中的PU涂層去除效果，得出了適宜的預處理方法，PU涂層復合織物經過預處理去除PU涂層后，用質量分數為80%硫酸溶解PU涂層復合織物中的氨綸后可定量分析其中的聚酯纖維的含量(G)并對其值進行修正，該定量分析方法為PU涂層復合織物的生產和應用提供了參考。

1 實驗

1.1 試劑及試樣

四氫呋喃、環己酮：分析純，上海久億試劑有限公司產；硫酸：分析純，質量分數為80%，南京化學試劑股份有限公司產；氨水：分析純，西隴科學股份有限公司產；PU涂層復合織物：編號為1#～9#，江蘇澳洋紡織有限公司產；未涂覆PU涂層復合織物：編號為a#～i#(與PU涂層復合織物相對應，即PU涂層復合織物1#與a#為一對，2#與b#為一對,以此類推， 9#與i#為一對)，江蘇澳洋紡織有限公司產。

1.2 儀器與設備

YG747快速八籃烘箱、H500恒溫振蕩水浴鍋：南通宏大儀器有限公司制；AL204分析天平：瑞士Mettler Toledo公司制；SHZ-D循環水式多用真空泵：河南省予華儀器有限公司制；CU-6纖維細度儀：北京和眾視野有限公司制。

1.3 實驗方法

1.3.1 PU涂層的去除

選取1#～9#PU涂層復合織物1 g，將試樣放入三角燒瓶分別加入一定量的四氫呋喃和環己酮并分別置于25，50，65 ℃水浴鍋中，將水浴鍋以恒溫振蕩100次/min的速率振蕩30 min。然后用玻璃砂芯坩堝過濾，真空抽吸排液，用水沖洗，最后將坩堝和殘余物真空抽吸排液。吸干試樣表面水分，肉眼觀察PU涂層的溶解情況，觀察纖維上有無殘余物膠著,得出適宜的去除PU涂層的試劑和條件。

1.3.2 試樣中的G的定量分析及其值的修正

將第1組的1#與a#，第2組的2#與b#，以此類推，第9組的9#與i#，每個試樣各稱(1±0.2)g，準備2個平行樣，供下一步實驗。

(1)PU涂層復合織物

將1#～9#試樣放入三角燒瓶按照1.3.1實驗所得條件進行溶解處理，用已知干重的玻璃砂芯坩堝過濾溶液。在燒瓶中再加入60 mL試劑，用手搖動后將溶液倒出，用玻璃砂芯坩堝過濾。將試樣轉移到坩堝中，用試劑洗滌后真空抽吸排液。最后用熱水清洗真空抽吸排液。將坩堝和試樣放入烘箱(105±5)℃烘干、冷卻、稱重，作為試樣總重。

繼續將1#～9#試樣放入三角燒瓶中，加入100 mL質量分數80%硫酸[5]，于24 ℃至少攪拌10 min使氨綸溶解，用已知質量的玻璃砂芯坩堝進行過濾，將剩余纖維用同溫度、同濃度的硫酸洗滌3次，再用常溫蒸餾水洗5次，用稀氨水中和2次，然后水洗至中性為止，每次清洗后必須用真空泵抽吸排液。將坩堝和試樣放入烘箱(105±5)℃烘干、冷卻、稱重，計算得到G。

(2) 未涂覆PU的聚酯/氨綸復合織物

將a#～i#試樣烘干、稱重后置于三角燒瓶中，加入100 mL質量分數80%硫酸，按照上述(1)PU涂層復合織物的1#～9#試樣的實驗方法進行溶解、過濾、洗滌后，再烘干、冷卻、稱重，計算未涂覆PU的聚酯/氨綸復合織物中的聚酯纖維的含量(G0)。則G0作為每組試樣的實際聚酯纖維含量。

(3)根據PU涂層復合織物試樣中的G與未涂覆PU的聚酯/氨綸復合織物中的G0，計算試樣中的真實聚酯纖維含量的修正值(F)。

(1)

1.4 分析測試

表面形貌：使用纖維細度儀，在一定的放大倍數下，對試樣進行投影觀察并拍照。

2 結果與討論

2.1 溶劑對PU涂層的去除效果

以四氫呋喃和環己酮為溶劑分別在25，50，65 ℃條件下溶解PU涂層復合織物試樣，其去除PU涂層的效果見表1。

表1 不同溫度下四氫呋喃和環己酮去除PU涂層的效果Tab.1 Removal of PU coating by tetrahydrofuran and cyclohexanone at different temperatures

從表1可以看出：相同條件下，四氫呋喃對于PU涂層復合織物的PU涂層去除效果不太理想，而采用環己酮在65 ℃的條件下大多能較好地去除PU涂層；但是2#，4#，5#，7#，9#試樣的涂層較厚，環己酮溶解后仍有少許膠狀物質殘余在試樣表面。因此，需優化以環己酮作為溶劑去除PU涂層的實驗條件。

2.2 環己酮對PU涂層去除的優化實驗

對于上述PU涂層較厚的5個試樣，采用溶解時間30 min、水浴溫度65 ℃不變的情況下，增加環己酮試劑用量、提高振蕩頻率方式，進行優化實驗，其涂層的去除效果見表2。其中5#試樣的紗線優化實驗前后的情況見圖1。

表2 環己酮對PU涂層去除的優化實驗結果Tab.2 Optimization experimental results of PU coating removal by cyclohexanone

圖1 5#試樣紗線優化實驗前后的表觀形貌照片Fig.1 Apparent morphology images of yarn sample 5# before and after optimization experiment

由表2、圖1可以看出，在環己酮用量150 mL，水浴溫度65 ℃，振蕩頻率150次/min，溶解30 min條件下對試樣進行預處理，可以將試樣的PU涂層去除干凈。

2.3 試樣中的G測定

9組PU涂層織物與未覆PU涂層織物試樣在環己酮用量150 mL，水浴溫度65 ℃，振蕩頻率150次/min，溶解30 min條件下預處理后，用質量分數為80%硫酸進行試樣中的氨綸溶解實驗，測得試樣中的G，每個試樣測試兩個，結果取平均值，其結果如表3所示。

表3 試樣中的GTab.3 G of samples

由表3可以看出：所得聚酯纖維含量低于實際聚酯纖維含量。通過纖維細度儀觀察環己酮預處理后的纖維，發現纖維縫隙處仍殘余了少許肉眼無法觀察到的涂層或助劑類物質(見圖2)，這類物質在后續質量分數80%硫酸實驗中溶解，因此最終聚酯纖維含量偏低。需引入修正值對環己酮預處理試樣后用質量分數80%硫酸的溶解實驗所得到試樣中的聚酯纖維含量的結果進行修正。

圖2 5#試樣紗線經環己酮溶劑優化實驗后的表觀形貌照片Fig.2 Apparent morphology images of yarn sample 5# after cyclohexanone solvent optimization experiment

2.4 PU涂層復合織物試樣中的聚酯纖維含量的F

根據表3 試樣中的聚酯纖維含量結果，可計算F，結果見表4。由表4可看出，PU涂層復合織物試樣中的聚酯纖維含量的F為1.02，其PU涂層復合織物試樣中的實際的聚酯纖維含量其質量分數為88.0%～96.7%。

表4 試樣中的聚酯纖維含量的FTab.4 F of polyester fiber content in samples

3 結論

a. 比較了四氫呋喃和環己酮試劑在不同溫度條件下對PU涂層復合織物中的PU涂層的去除效果，其最佳條件為：試樣1 g，環己酮用量150 mL，水浴溫度65 ℃，振蕩頻率150次/min，溶解時間30 min。在此條件下，可以有效去除復合織物表面的PU涂層。

b. 去除PU涂層后的復合織物，用質量分數為80%硫酸進行溶解復合織物中的氨綸實驗，得到的聚酯纖維含量普遍低于實際聚酯纖維含量，對聚酯纖維的含量的結果進行修正，F為1.02。

c. 環己酮試劑有毒，須在通風櫥內進行操作，操作人員需做好防護措施。對PU涂層復合織物的定量分析方法有待更進一步地研究。