親水整理劑顧名思義是能賦予纖維親水性能的一種功能整理(助劑),基于親水整理劑用于原來是疏水性的吸濕排汗纖維后,能生產吸濕排汗(快干)功能,因而,有些這類商品稱謂吸濕排汗或吸濕快干整理劑的,這類助劑按其化學結構大致可歸納成如表9所示(18)
在親水整理劑中,最早的著名商品是Permalose,有Permalose T,TG和TM等品種,據稱這類親水整理劑的主要組分是聚醚酯嵌段共聚物,其分子量約為30000左右,其中聚醚段分子量為1000左右,嵌段共聚物的熔點為50℃左右(?),商品系白色非離子型水分散體。
聚醚酯嵌段共聚物是共晶鏈段(或稱硬段)和親水鏈段(或稱軟段)相間排列的線性高分子。親水性由親水鏈段來實現,耐久性由共晶鏈段來保證,從而使整理效果有良好親水性又有一定的耐久性。
嵌段共聚物結構中的共晶鏈段與聚酯纖維有相同的分子結構,在高溫條件下,可與聚酯纖維分子發(fā)生共晶結合(形成堅牢的錨點),而親水鏈段(聚醚鏈段部分)被拋在聚酯纖維表面形成親水性。按聚合物結晶熱力學理論,聚合物分子鏈段活動能力越強,形成的結合越完善。我們知道普通聚酯纖維的玻璃化溫度(Tg)約為69℃,其結晶熔融溫度(Tm)約為267℃左右。由尹寧等人研究聚醚酯嵌段共聚物親水劑稱:當聚乙二醇的重量百分比為40~70%,其分子量為1540時的嵌段共聚物,經差示掃描熱分析表明:嵌段共聚物的玻璃化溫度為85.82℃,結晶熔融溫度為109.10℃,由此,可認為該嵌段共聚物的整理工藝,理論上溫度不低于110℃即可。
經聚醚酯嵌段共聚物整理的聚酯織物,不僅是表面獲得親水性,同時其抗靜電性和易去污性也得到了改善,這是順理成章的。
最近幾年,為了適應聚酯織物親水整理要求,國內一些助劑廠商和科研單位也陸續(xù)開發(fā)一批嵌段共聚物商品,如:張家港德寶化工的吸濕排汗整理DP—998,富聯精細化工的吸濕排汗整理劑KI,杭州傳化的吸濕排汗劑TF—620,廣東德美精細化工的吸濕排汗劑DM—3402等等。
(1)嵌段共聚物整理(18)(21)(22)
本文以Permalose TM為例說明其應用,Permalose TM為白色水分散體非離子型,可與冷水互溶不能用熱稀釋,可用于純滌綸織物及其與棉或毛混紡織物。其生態(tài)數據如下:
水污染危害級別(WGK):1。
生態(tài)降解度:消除DOC 37%
COD 0.35O2/克;
BOD5<0.1克O2/克;
BOD28<0.1克O2/克;
毒性:(魚)LC50>100毫克/升;
在合理的使用條件下,攝入不會導致中毒問題,嚴重口服實驗(鼠)LD50>25克/千克,對皮膚和眼睛沒有刺激作用。
PermaloseTM要獲得良好的整理效果,織物上施加量應在4%左右,而應用工藝有多種:
浸染工藝:
PermaloseTM可以與滌綸織物分散染料染色同時進行,但有兩種不同的方式:
染前處理——滌綸織物先在40℃左右PH為5~5.5的PermaloseTM稀釋液中處理,逐步升溫到平時加入分散染料的溫度(600~80℃),在此溫度保溫處理10分鐘,使PermaloseTM充分被滌綸纖維吸盡,然后加入分散染料溶液進行常規(guī)的染色。
染色處理——滌綸織物染色還原清洗后,在40℃左右,PH值5~5.5的PermaloseTM稀釋液中處理,并逐步升溫至80℃,并在此溫度保溫處理10~20分鐘,再水洗、烘干需經高溫熱處理。
浸軋工藝:
采用常規(guī)的軋一烘一焙工藝,可以進行濕一濕加工,務必使織物上施加PermaloseTM量。
純滌綸織物經PermaloseTM整理后,一般可達到毛細管效應>6cm,表面電阻(Ω)為107-108,靜電壓<500V半衰期<3秒。
PermaloseTM應用時需注意的問題:
PermaloseTM的熱處理以150~170℃效果好;但染色織物熱處理溫度以140℃為宜,否則染料向纖維外層擴散,影響染色堅牢度,深色尤為明顯;
PermaloseTM用于漂白滌綸織物,可與滌綸螢光增白劑同浴進行,浸軋烘干后,在180~190℃處理30秒即可。
PermaloseTM與免燙整理同浴進行,助劑間的配伍性要注意否則會影響PermaloseTM的效果,交聯劑配伍性好的有:DMEU、DNDHEU、DMPU,乙二醛,氨基甲酸酯等;MF不適用,柔軟劑中PE和有機硅柔軟劑也無妨。事先最好做試驗認可,如欲獲得堅實手感效果,可加入適量的羧甲基纖維素(CMC)或聚乙烯醇(PVA)。
(2)親水整理的新動向(23)(24)
聚硅氧烷類柔軟劑,經聚醚改性后,使整理織物壇加了親水性功能,改變了聚硅氧烷類柔軟劑理織物的疏水性,但由于親水性與柔軟性和耐久性三者之間,很難找到一個確當的平衡點,以使作為親水性功能整理劑的應用,長時以來進展不大。二十世紀90年代,擯棄了原來聚硅氧烷側鏈改性的合成路線,由原威科(Witco)公司的A、M、Cyech等人開發(fā)在硅氧烷骨架(主鏈)中進行氨基與聚醚基嵌段共聚硅氧烷線性聚合新技術,新的線性氨基聚醚基嵌段共聚物(AB)化學結構示意式如下:
CH3

[(si-o)x-si-RNR1-(OCH2CH2)a-(OCHCH2)b-OR1NR]n
線性嵌段共聚物的第一個商品為Magnasoft SRS,作為含氟易去污整理劑(Scotchgard FC-248)配套柔軟劑使用。而后又推出Magnasofr JSS,據稱經JSS整理的織物,如色澤不符可以直接套染和再染,勿需進行有機硅的剝除予處理。不久前Waeker化學公司也開發(fā)不同聚醚鏈長度的嵌段類商品,WetsoftNE。由于這類商品中的聚醚鏈長是可以表示纖維表面親水性的厚度,故聚醚鏈長的手感較鏈短的稍差些,其原因是整個嵌段共聚物中硅原子重量比下降所致。例如:Wetsoft NE810VP/820VP在聚酯針織物上水滴潤濕和芯吸試驗結果,如表10所示:
表10 Wetsoft NE810VP/820VP的親水性
聚酯針織物 | 未處理 | Wetsoft NE810VP | Wetsoft NE820VP |
潤濕性(S) | ≥120 | 1 | 0 |
芯吸(min) | 0 | 8 | 82 |
經WetsoftNE整理的織物干燥速度也快,又有較好的柔軟手感。
線性氨基聚醚嵌段共聚硅氧烷類親水柔軟劑的應用前景,以及對現用聚醚酯嵌段共聚物親水劑的市場占有率的挑戰(zhàn)能力,作者認為首先取決于性/價比和品種適應性(純紡、混紡和交織),其次是它們的整理效果的耐久性。
一些信息資料表明,應用生物酶技術也能提高聚酯纖的親水性。
五、吸濕排汗(快干)功能的測試(25)(26)(27)
吸濕排汗(快干)整理產品的主要功能應是吸濕和排汗(快干)兩個方面,由于提高了織物的吸濕性而其抗靜性和易去污也同時有所改善,這僅是附帶收獲而已。一般吸濕性的測試方法,以布條毛細(管)效應法,滴液(水)法為多,偶而也有用吸水稱重法等,排汗(快干)性的測試以水份蒸發(fā)(失重)法為主。這些測試方法都是摸擬織物在服用過程中吸濕排汗對液態(tài)水的吸收和散發(fā)現象,具有直觀和形象化的特征。但它們都相當局限性,本方不擬對具體測試方法作任何評價,僅指出其存在的不足之處而已。
布條毛細效應法:在FZ/T01071《紡織品毛細效應試驗方法》上有詳細說明,垂直布條一端浸入水中,測定在一定時間內上升的高度或水上升到一定高度所耗的時間,以表征織物的吸水性能,方法簡便,但有方向性,經緯向(或縱橫)有差異,其次僅表示最大的吸水力。再則,在室溫條件下測定,如測試時間長(30min),水份的蒸發(fā)和溫度變化等條件可能會干擾測試結果。所以,有些測試方法規(guī)定時間為10分鐘(如JISL1907—1994的Byreck法)。
液滴法:在平放的試樣上,滴上定量的水滴,開始觀察和記錄水滴鏡面現象消失的時間或潤濕的面積。其優(yōu)點是可測定織物經、緯向(或縱橫向)的最大位移,由擴散的最大面積和完全潤濕所需時間來表征吸濕性。其缺點是受試驗人員主觀影響較大,只是求得水滴在織物上擴散的最大面積,無法表達擴散速率。
吸水稱重法:類似于布條毛細效應法,將布條一端在稱重儀器上,另一端浸入水中,測量一定時間的重量變化,可求得試樣的吸水量,記錄各個時間的稱量值,可求得試樣的吸水速率。其特點是直觀而精確的吸水能力和速率,不足之處,對比試樣準備要求高(寬度和紗線根數影響),以及稱量儀器要連續(xù)記錄和稱量精度要高些。
水份蒸發(fā)(失重法):是將一定大小的試樣,平整地匝緊在燒杯口上,經調濕,置于電子天平(精度為0.001克)上稱重,定量水滴在試樣上,然后,隔一定時間后測定其重量變化,求得水份的蒸發(fā)率,其實,人體汗液蒸發(fā)速度,不僅取決于織物本身,還與外界溫度,濕度和風速等條件密切有關。所以,快干性測試條件也只是相對比較而已。
對吸濕排汗(快干)功能整理產品僅僅檢測其吸水和水份蒸發(fā)二個方面,總覺得不夠完備。因為在服用過程中,如人們的活動量小時,皮膚表面水蒸氣散發(fā)量少或水蒸氣壓小時,穿著純棉或純聚酯服裝都不會感到不舒適的,當皮膚表面與服裝之間濕度增大時,如服裝面料不能及時將濕氣傳遞出去,將影響皮膚表面的正常呼吸作用,服裝就可能粘附在皮膚表使人感到不快。吸濕排汗整理織物也具有將濕氣(氣化水)迅速由內向外傳遞的功能,再由其外表面散發(fā)到外層空間,保持皮膚與服裝之間的干爽狀態(tài)所能承受的溫濕變化的范圍。基于以上考慮,作者認為應增加透濕性測試。吸濕性的“濕”應包括氣態(tài)和液態(tài)兩方面才是。
紡織品透濕性的測試方法。一般有測定水蒸氣傳遞速率(Water vapor Transmission Rate,簡稱WVT)和測定蒸發(fā)熱轉移阻抗兩類測試方法,對紡織品和服裝生產企業(yè)而言習慣采用前者,而研究部門選用后者為多。所謂WVT測定是一定溫、濕度和風速條件下,單位時間內透過織物單面積的水蒸氣量(g/m2、24h或g/m2h),即以透濕量來評價織物的透濕性,詳細參見GB/T12704—1991《織物透濕量測定方法,透濕杯法》。
對采用有色液體測試問題,即在測定織物的毛細效應和液滴濕性時,在水中加入部分水溶性,使液體在織物或紗線中傳遞時更易觀察其前沿部位,這種改進意見很早就是諸于文獻報導(如Minor.F.W等TRJ 1959,29,931;Cary R.T等TRJ 1979,40,691等)。其實水中添加染料也會產生某些情況,一是水中加入染料后,可能會引起水的界面張力和密度變化,直接影響測量的精確度;二是有色液體測得的只是織物表面的傳遞速度,尚不能反映織物內部的傳遞速度,織物內部的傳遞速度往往比表面速度要快些。
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