含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯乳液性能及在滌綸織物增深工藝中的應用

莫林祥 ， 張奇鵬 ， 姚國偉 ， 蔣旭野，張益楠

（1.浙江紅綠藍紡織印染有限公司 浙江紹興 312073；2.浙江工業職業技術學院 浙江紹興 312000；3.紹興三強機電科技有限公司 浙江紹興 312033）

滌綸特黑色織物由于其風格獨特，受到中東地區人士的喜愛，由該織物制成的成衣顏色越黑就代表穿著者越富有。為了滿足消費者需求，滌綸織物在進行黑色染色之后，還需要進行增深工藝進一步提高織物的黑色效果[1-2]。但在這個過程中，滌綸織物需要進行多次高溫焙烘處理。由于滌綸織物的玻璃化溫度較低，高溫條件下纖維的分子鏈段運動產生大量的自由體積，內部分散染料本身又容易升華，因此隨著溫度的升高，染料分子會發生由內向外的熱遷移，使得大量染料聚集在表面導致色光發生變化和色牢度降低[3]，影響產品品質。

常規的增深劑是通過在織物表面覆蓋一層或多層低折射率膜，改變纖維對光的反射、折射程度，從而獲得較好的表觀深色效果[4-6]。使用較多的成膜物質包括有機氟、有機硅和丙烯酸酯樹脂，這些物質增深效果各有特點，但很難兼顧色光和色牢度。前期對現有增深劑進行了研究，發現使用后織物干摩只有3-4級，錦綸和滌綸的沾色情況比較嚴重。文章采用細乳液聚合制備了含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯乳液[7]，測試了膠膜結構和性能。將其用于滌綸織物的增深工藝，分析自制增深劑的用量對織物的摩擦牢度、水洗牢度和色光的影響，總結最佳工藝，指導生產實踐。

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

原料：68〞滌綸流星麻[經紗150D FDY1400T/M， 緯 紗（50D FDY+50D POY）1300T/M]，增深劑（市售），含氟硅氧烷（自制），丙烯酸正丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、可聚合乳化劑、丙烯酰胺（市售）。

儀器：JY 系列電子天平（上海方瑞儀器有限公司），P-AO 亞力諾變頻氣壓電動小軋 車（佛山市順德區容桂 亞諾精密機械制造廠），MINIVENTER 連 續 式 定 型 烘 干 機 ( 杭州 三 錦 科 技 有 限 公 司 ），GZX-9070MBE 電熱鼓風干燥器，SW-12D 型耐洗色牢度試驗機、Y571B摩擦牢度測試儀（寧波紡織儀器廠），3nh三恩時NR200高精度色差儀（深圳市三恩時科技有限公司），DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（杭州惠創儀器設備有限公司），傅立葉紅外光譜儀（美國Nicolet公司），水接觸角儀（德國KRUSS公司）。

1.2 實驗方法

滌綸織物染色（特黑色染料6%，醋酸2 g/L，染色溫度135℃，時間50 min）-還原清洗（還原清洗劑0.8%，70℃洗5 min）-熱定形-增深（1道增深劑3%，170℃烘5 min；2道增深劑2%，170℃烘5 min）。

根據含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯乳液制備方法[7]，采用六甲基環三硅氧烷、三氟丙基甲基環三硅氧烷、乙烯基二硅氧烷開環得到的含氟聚硅氧烷作為單體進行聚合反應[8]。將制得的含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯乳液涂在干凈的蓋玻片上，室溫放置3天干燥成膜，再進行160℃焙烘3 min，平衡后測定膠膜紅外、接觸角和吸水率。

1.3 測試及表征

1.3.1 紅外測試

采用ATR-FTIR方法直接測試膠膜表面的紅外光譜。

1.3.2 接觸角和吸水率測試

用接觸角測試儀測試膠膜表面水接觸角，在膠膜的平整表面取 5 個點分別測試并取平均值。吸水率測定采用將膠膜浸入蒸餾水中24h，測試膠膜前后質量來計算。

1.3.3 顏色測試

將織物折疊成4層，采用3nh高精度色差儀（D65光源，8mm口徑）測試織物的顏色特征值L*、a*、b*，每個樣布測3次取平均值。

1.3.4 色牢度測試

耐摩擦色牢度按照 GB/T 3920-2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》，對染色后織物進行耐摩擦牢度測試。

耐皂洗色牢度根據GB/T 3921.3-1997《紡織品 色牢度試驗 耐洗色牢度：試驗3》，采用多纖維貼襯織物對染色織物進行耐皂洗色牢度測試。

2 結果與討論

2.1 含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯膠膜結構表征

將合成的含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯乳液成膜，測試膠膜的紅外光譜，結果如圖1所示。

圖1 含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯膠膜紅外光譜圖

由圖1可以看出，膠膜在1250 cm-1～800 cm-1部分重疊的吸收峰較多，包括1250 cm-1處的Si-CH3結構中C-H鍵的對稱彎曲振動峰、C-F鍵的吸收峰和Si-O-Si鍵、Si-O和Si-C的吸收峰。根據常見官能團的特征吸收峰位置，C-F鍵的吸收峰大約在1210 cm-1左右，說明膠膜中具有C-F鍵結構。同時，Si-O-Si鍵在1060 cm-1左右具有不對稱伸縮振動峰，Si-O和Si-C鍵在870 cm-1左右具有伸縮振動峰，紅外光譜圖中均有此吸收峰，這表明聚合物結構中具有含氟聚硅氧烷結構。在1600 cm-1處是C=C的特征伸縮振動峰，紅外光譜圖中有此較弱的吸收峰，說明在乳液聚合反應后有少部分單體沒有反應完全。結果表明，含氟硅氧烷與聚丙烯酸酯發生了共聚。

2.2 含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯膠膜接觸角和吸水率

將合成的含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯乳液成膜，分別測試膠膜的水接觸角、正十六烷接觸角和吸水率，結果如表1所示。

由表1可以看出，相比未改性的聚丙烯酸酯膠膜，改性膠膜具有較大的水接觸角99.4°和正十六烷接觸角23.5°，說明含氟硅氧烷鏈段遷移到膠膜表面，具有較好的疏水性。同時，改性膠膜的吸水率只有8.6%，說明在膠膜的本體和表面，含氟硅氧烷鏈段能夠較好阻擋水分的進入，使得膠膜的耐水性增強。后續將含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯應用于滌綸織物的增深工藝，也能夠減少分散染料遷移，提高表面疏水性。

表1 改性膠膜和未改性膠膜水接觸角、正十六烷接觸角、吸水率

2.3 增深劑用量對織物色牢度和色光的影響

增深劑用量會顯著影響織物色光和染料的表面遷移情況。本實驗固定增深溫度為170℃，含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯增深劑用量為2%、4%和8%，分別采用1道增深和2道增深，測試增深后織物的耐皂洗牢度、摩擦牢度和色光變化，結果如表2和表3所示。

表2 增深劑用量對織物色牢度影響

表3 增深劑用量對織物色光影響

由表2可以看出，含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯增深劑比市售增深劑的摩擦牢度提升明顯。隨著自制增深劑用量增加，織物的耐皂洗牢度和摩擦牢度均有所下降。當用量為2%，采用1道增深和2道增深織物的牢度差別不大。當用量為4%，采用1道增深工藝，比采用2道增深工藝濕摩擦牢度要提高半級，但顏色不夠深。自制增深劑用量提高到8%，比現有的市售增深劑的干濕摩擦牢度都要好，說明自制增深劑成膜后，表面疏水性增強，對染料的保護作用更好。

由表3可以看出，相比市售的增深劑，自制增深劑的增深效果有限。隨著自制增深劑用量增加，織物的L值均有所下降，說明顏色變深，具有增深效果。當用量到4%，采用2道增深時，織物L值最小，a值最大，具有最好的增深效果。

3 結論

含氟硅氧烷改性聚丙烯酸酯結構明確，膠膜具有較好的疏水性和較低的吸水率。其作為增深劑能夠提升織物的干濕摩擦牢度。其使用的最佳工藝為：用量為4%，在170 ℃采用兩道增深工藝，其干濕摩擦牢度均能夠達到4級。說明含氟聚硅氧烷在表面形成的膠膜疏水性和柔韌性好，能夠降低外界條件對染料的影響。