1前言
聚酯纤维具有断裂强度大,耐磨性好,又具耐虫蛀、耐霉菌等优良性能,且纤维可染性好,故聚酯织物受到入们喜爱。但聚酯织物吸湿排汗性差,易产生静电、起毛起球,穿着舒适性比天然纤维差。为此,入们在改善聚酯织物亲水性能方面做了大量的研究。
聚酯织物亲水整理的方法很多,主要是在纺丝和整理两个方面。纺丝改性是在合成纤维制造过程中,使聚酯纤维具有亲水性能;整理改性在聚酯纤维或织物表面进行亲水整理,其实质是要在聚酯纤维或织物的表面加上一层亲水性化合物,达到改变纤维表面亲水性能的目的。可应用的方法主要是亲水性整理剂的吸附固着、亲水性单体的表面接枝以及纤维表面的一些其他处理。
本文采用自制的非离子水溶性聚酯树脂吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-,对聚酯织物亲水整理的工艺进行了研究。
2实验材料与方法
2.1材料与试剂
织物为涤纶长丝织物7.5tex(68D)×7.5tex(68D)×72根/10cm;试剂均为市售AR和CP级;助剂FUNCTEX(菲克斯)F-吸湿排汗剂(自制),主要为非离子水溶性聚酯树脂。
2.2整理方法
工作液由不同浓度的吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-溶液配置,根据实验要求调整溶液的pH值。
整理工艺流程如下。
浸轧法:二浸二轧整理液(轧液率70%-80%)→干燥(℃x2min)→焙烘(-℃,2-3min)。
浸渍法:织物放入整理液(浴比l:30)。升温到60℃,保温10min,然后加热到℃,保温30-60min,热水洗。
2.3测试方法
2.3.1吸水性采用狭条法测毛细高度。将2.5cm×20cm织物试样上端固定在支架上,下端浸在高锰酸钾水溶液中,测定15min后溶液在织物上的上升高度(cm)。
2.3.2透湿性能织物透湿有两种途径:(1)液态水由织物的毛细作用而传递;(2)水分蒸发成蒸汽通过衣服传递出去,或蒸汽在衣服上凝结成水后再蒸发到外界空气中去,其中第二种途径更为普遍。本实验以测试织物湿阻为主,通过费克(Fick)方程计算织物的透湿阻抗R值。实验在JY-型超级恒温槽的内装蒸馏水的烧杯中进行,杯口覆盖织物。水面距织物lcm。
R△=D(△C)At/Q
△C=2.89×10-4·(P1·RH1/T1-P2RH2/T2)
D=0.22+0.m
式中:Q——水汽传递量(g);
△C——织物两面水汽浓度差(g/cm3):
D——传递系数;
A——实验杯口的面积(cm2);
T——蒸发时间(s);
P1、P2——水温、环境温度下饱和水汽压(mmHg);
RH1——饱和蒸汽相对湿度;
RH2——环境温度下相对湿度;
T1、T2——织物两面绝对温度(°K);
M——试验环境温度(℃)。
2.3.3抗静电性聚酯织物的抗静电性可以通过织物的表面电阻来反映。表面电阻越小,它的抗静电性越好;反之,则越差。本实验使用ZC36型高阻计来测定织物的表面电阻。
2.3.4防沾污性称取一定重量经亲水整理后的织物,放入浴比l:40、污液浓度0.7%(owf)的皂洗杯中(其中污液是由碳黑、羊毛脂和石蜡按l:1.5:3混合而成),在SW-8型耐洗色牢度试验机中洗涤lOmin,取出织物,用水洗涤,然后将其放入80℃的烘箱中烘干,用DSBD-1数字白度仪测定织物的白度,通过下式计算经亲水整理的聚酯织物的沾污率。
沾污率:[(B0-B1/B0]×%
式中:B0——沾污前织物的白度;
B1——沾污后织物的白度。
2.3.5耐洗性参照JISO-“家用电气洗涤方法”标准进行,具体为:将含有2g/L洗衣粉的洗涤液和测试织物放入洗衣机中。控制浴比l:30,水温40℃,洗涤5min,脱水,再用冷水洗涤2min,脱水烘干,上述操作为一次洗涤,多次洗涤时重复上述过程即可。
2.3.6其他性能断裂强度采用YG(B)D-型电子织物强力机测定;撕破强度按GB-78,在YG-型织物撕破仪上测定;回复角按国家标准GB-83的垂直法测定。
3实验结果与讨论
3.1整理液pH值对织物整理效果的影响
配制浓度为3%(owf)吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-的整理工作液,溶液的pH值分别为4、5、6、7和8,用浸轧法分别处理聚酯织物后,测得的整理液的pH值对整理效果的影响如表l所示。
表l整理液pH值对整理效果的影响
pH值毛细高度(cm)透湿阻抗R表面电阻(Ω)沾污率(%)
45...4×.75
55...8×.88
66...16×.13
76...9×.13
85...7×.13
未处理1.7l1.×.98
从表l可见,未经处理的聚酯织物毛细高度很小,R值、表面电阻、沾污率均较大。而经吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-整理后的织物,毛细高度与未处理织物相比要提高3~4倍,透湿阻抗在pH=6时,要降低17%,说明经亲水整理后的织物具有良好的亲水性。
这是因为吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-的的主要结构为聚酯和聚醚嵌段共聚物。其中聚酯链段和聚酯分子组成相似,产生共结晶,而聚醚链段起到了亲水的作用,从而改善了聚酯织物的吸湿性。同时从表l看到,经处理的织物的表面电阻最低降为1.16×Ω,沾污率最低降为2.13%,这是因为聚酯纤维的大分子是以共价键为主链的有机化合物,分子基团极性很小,因此疏水性大,导电性能差,织物表面能很高,一旦摩擦产生静电。易引起电荷积聚,易沾污,而经吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-整理后的织物,改变了织物的表面性能,增加了导电性,织物的表面能降低。因此,经亲水整理后的聚酯织物吸水性、透湿性、易去污性和抗静电性得到显著提高。同时,整理液的pH值对织物的整理效果也有影响。综合表l各项测试的指标.在整理液的pH=6时,亲水整理效果为最好,而当pH=8时,亲水整理的效果显著降低,所以一般整理液的pH值应控制在5-7之间。
3.2整理液浓度对整理效果的影响
配制吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-浓度为l%、3%、5%和7%(owf)、pH=6的整理工作液,用浸轧法处理聚酯织物,测得整理液浓度对整理效果的影响如表2所示。
表2整理液吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-浓度对整理效果的影响
浓度(%)毛细高度(cm)透湿阻抗R表面电阻(Ω)沾污率(%)
l5...50×.38
36.2l1..03×1.00
56...25×.75
76...45×.70
表2中聚酯织物随着亲水整理剂吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-浓度的增加,织物亲水整理的效果得到明显提高,这主要是因为随着整理剂浓度的提高,聚酯织物表面的亲水基团聚醚链段分子的增加。但当整理剂吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-浓度超过5%后,织物亲水整理效果提高的幅度不显著,因此,整理剂浓度一般控制在3%-5%较为合适。
3.3不同整理工艺对织物整理效果的比较
在整理工作液的pH=6,吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-浓度为l%、3%和5%(owf)的条件下,分别采用浸轧和浸渍两种不同的整理工艺,处理后测得的聚酯织物各项性能指标如表3所示。
表3不同的亲水整理工艺对织物整理效果的的影响
方法浓度(%)毛细高度(cm)透湿阻抗R表面电阻(Ω)沾污率(%)
浸轧法l5...5×.38
36.2l1..03×1.00
56...25×.75
浸渍法l5...4×.56
35...33×.67
56...39×O.48
末处理1.7l1.×.98
从表3可见,聚酯织物经浸轧法和浸渍法两种不同的工艺整理后,与未处理的织物相比,都能获得良好的亲水整理效果。但浸轧法和浸渍法两种不同的工艺比较.浸轧法的亲水整理效果要好于浸渍法。
3.4整理液整理织物的耐久性能
3.4.1焙烘温度对耐久性能的影响配制整理工作液pH=6、浓度为5%(owf),用浸轧法对聚酯织物进行处理,在不同焙烘温度下测得的织物各项性能指标如表4所示。
从表4可见,随着焙烘温度的提高,织物经吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-整理后的亲水整理效果得到明显提高。织物洗涤5次以后,其亲水整理的效果与未经洗涤的织物相比,随着焙烘温度的提高,各项性能指标降低的幅度逐渐减小,说明随着焙烘温度提高,其耐久性能得到提高,这是因为含有亲水基团的化合物与聚酯纤维的共结晶是提供纤维持久亲水性的有效方法,随着温度升高,聚酯链段可以和聚酯纤维更好地产生共结晶,从而使含有聚酯-聚醚嵌段的吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-整理剂能牢固附着在纤维的表面上,使经亲水整理后的织物亲水性和耐久性能得到提高。但当焙烘温度大于℃,织物亲水整理的效果提高幅度不显著,所以一般焙烘温度控制在℃。
表4焙烘温度对耐久性能的影响
焙烘温度毛细高度(cm)透湿阻抗R表面电阻(Ω)沾污率(%)
(℃)未洗洗5次未洗洗5次未洗洗5次未洗洗5次
4.....00×1.12×lO..5l
5...2ll.3l3.80×7.86×..2l
.....02×1.45×3..35
6.....25×1.50×O..95
..12O.98O..18×.15×O..75
..20O.94O..98×lO76.98×O..24
3.4.2洗涤次数对织物整理效果的影响配制整理工作液pH=6、浓度为5%(owf),用浸轧法对聚酯织物进行处理,经不同洗涤次数后测得织物的各项性能指标如表5所示。
表5洗涤次数对织物整理效果的影响
洗涤次数毛细高度(cm)透湿阻抗R表面电阻(Ω)沾污率(%)
O6...25×O.75
56...5×.95
lO5...5×.65
...5×7.98
...5×10.48
未处理1.7l1.×.98
从表5可见,经FUNCTEX(菲克斯)F-吸湿排汗剂整理后的织物,随着洗涤次数的增加。织物的亲水整理效果有不同程度的降低。但与未经亲水整理剂整理的织物相比,仍具有较好的亲水整理效果,从而说明了FUNCTEX(菲克斯)F-吸湿排汗剂具有良好的耐洗性能。
3.5亲水整理对聚酯织物机械性能的影响
将聚酯织物在pH=6、浓度为5%(owf)的整理工作液中。采用浸轧法的工艺整理后,测得其机械性能的指标见表6。
表6亲水整理对聚酯织物机械性能的影响
亲水整理断裂强力(N)断裂伸长率(%)撕破强度(N)回复角(经+纬)(°)
经向纬向急弹缓弹
整理前...
整理后...O
从表6可见,亲水整理后的聚酯织物的断裂强度仅降低了1.85%,纬向撕破强度降低了2.08%,而经向撕破强度却提高了6.67%,表明了吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-对织物的断裂强度和撕破强度影响不明显;织物的回复角与原布相比,其急弹和缓弹分别提高12.40%和11.79%,说明吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-能明显提高织物的弹性。
4结论
4.1吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-对聚酯织物具有良好的亲水整理效果,能显著改善织物的吸水性、透湿性、抗静电性和防沾污性。
4.2吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-的处理织物的条件一般控制在pH=5~7、浓度在3%~5%(owf)较为合适,并适应浸轧和浸渍两种不同的整理工艺。经吸湿排汗剂FUNCTEX(菲克斯)F-整理后的聚酯织物,具有良好的耐久整理性能,其断裂强度和撕破强度基本没有改变,而织物的弹性得到提高。