封端型水系聚氨酯抗静电剂的研制及应用.pdf

纺织学报第2 4 卷第4 期 封端型水系聚氨酯抗静电剂的研制及应用 周向东李纯清桂陆军 ( 湖南工程学院化学化工系，湘潭，4 1 1 l ( ) 4 ) 摘要：以P E G ，加0 和M D I 为主要原料，N a H s 0 3 为封闭剂，台成封端型水景聚氨酯再与抗静电荆1 H 煦相关助剂复配成一种耐久 砸的抗静电整理液，通过该整理液对1 簪纶织物的抗静电整理，探讨了整理效果，优化了整理工艺条件。 关t 词：封端型水系聚氯酯抗静电剂涤纶织物抗静电整理 中圈法分粪号：1 s1 0 38 “文献标识码： 织物用聚氨酯处理除赋予织物柔软性外，还使 织物具有透湿、防水、防缩、防皱、抗静电、抗起球、有 弹性及光泽好等多种功能“1 。早在上世纪5 0 年 代，线型和交联型的聚氨酯纺织助剂已开始工业规 模生产，但绝大部分是溶剂型聚氨酯，而溶剂型聚氨 酯有毒、异昧、易造成空气污染。7 0 年代后，水系聚 氨酯类纺织助剂迅速发展，但主要用于织物涂层整 理。8 0 年代，国外聚氨酯的研究和应用技术出现突 破性进展，水系聚氨酯类纺织助剂已在染整加工中 得到广泛应用。与国外相比”。，国内关于聚氨酯类 纺织助剂的研究相对较晚，最初侧重于织物涂层剂 的开发，近年来已有关于涂料印花粘合剂、防皱整理 剂以及亲水整理剂的报道“。o 。 通过合成封端型水系聚氨酯，再加入配伍性良 好的抗静电剂T N 及有关助剂可制成一种耐久型抗 静电复配物。目前，涤纶织物的抗静电整理普遍存 在耐久性问题，将此抗静电剂用于涤纶织物整理时， 在一定条件下解封闭，于催化剂作用下相互交联形 成三维网状结构固着在织物上，其抗静电效果和耐 久性较好。 1 实验部分 1 1 主要原料 4 ，4 7 、二苯甲烷二异氰酸酯( M D I ) 、抗静电剂T N ( 含固率3 8 3 ) ( 以上均为工业品) ；平均分子量为 4 0 0 的聚乙二醇( P E G 一4 0 0 ) 、丙酮、N a H s O 。、M g c l 2 等 ( 以上均为c P 级) 。经退浆的涤纶细旦丝织物( 斜 纹组织，经、纬丝细度均为0 6 9 4 1 D ) 。 1 2 实验方法 1 2 1 封端型水系聚氨酯的合成”o 及其与抗静电 荆T N 的复配将一定量的M D l 加入到装有搅拌 器、温度计、滴液漏斗和冷凝回流管的四颈瓶中，逐 滴加入P E G 圳，控制反应温度和反应时间，并适当 加入丙酮以降低反应混合物的粘度，再用1 5 的 N 8 H s 0 3 溶液封闭，加入一定量的水使乳液均匀混 合，最后脱去丙酮，得到封端型水性聚氨酯( 含固率 为3 7 ) 。 将封端型水性聚氨酯和抗静电剂T N 按一定比 例混合，高速搅拌，充分混匀，即可得到抗静电剂复 配物，该复配物呈白色乳状，均一、稳定。 l2 2 整理工艺与配方 二浸二轧( 轧余率7 5 ) 一烘干( 9 0 ×2I l l i n ) 一焙烘( 1 6 0 ×3m i n ) 一皂洗 一热水洗一冷水洗一烘干。 整理液配方：抗静电剂复配物3 0 L ，J F c3 L ， K H 一5 6 02 0g ，L ，羟甲基纤维素5 异，L o 123 耐洗性试验 在s W 1 2 型耐洗色牢度试验 机上进行。耐洗条件为：洗衣粉2g ，L ；纯碱2g ，L ；温 度4 0 ；时间1 5m i 一次；浴比l ：3 0 。织物经洗净晾 干后再测定有关指标。 1 3 测试仪器 织物表面电阻( R ，) 的测定，在室温和相对湿度 为6 5 的条件下，按照J B ，眄4 6 6 9 1 行业标准在z c 3 6 型高阻仪上进行测试。白度在z B D 型白度仪上 测定；透气性在Y G 4 6 1 型织物中压透气仪上测定； 折皱回复角在Y G 一5 4 型织物折皱弹性仪上测定；织 物断裂强力按G B ，B 9 2 3 1 1 9 9 7 ，在Y G 7 0 2 6 2 5 0 0 织 物强力仪上测定；红外光谱( I R ) 在P E 5 8 0 B 型红外光 谱仪上测试；扫描电镜( s E M ) 在s 5 7 0 型扫描电镜仪 上测试。 2 结果与讨论 2 1 封端型水系聚氨酯抗静剂的合成反应及作用 机理 聚氨酯的台成反应如下所示： z o c N 泸c 心 泸+ H o E 卜c H 2 寻丁o t H 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark ! ! ! ! ：! ! ! ：堕塑堂塑笙丝堂箜! 塑 一。c 泸c 琏_ ) 一_ L 。 H O _ c H 2 卜吐L ￥三泸c H 2 堋o_ c H 2 卜。七。一下卜c H 2 二卜N c o H 聚氨酯端基( 一N c 0 ) 的封闭反应如下： O C N 、N C 0 + N a H S 0 ，一 “哪) 。 N a S ( L0 C H N N H C O S O ，N a 聚氨酯( P u ) 与抗静电剂( 州) 成膜反应为： 封端基P u 先在加热条件下解封，再与T N 在涤 纶纤维上交联成膜。 O C N 一N C O + C H 2 cH 2 0 H H 0 cH 2 c H ：一Nc 地 + c H 3 0 s O ；一 C H ：C H 2 0 H c H 2 C 璃0 H q s o c 埘 也c N c H 2 cH 2 0 一0 c NH C H 2 C H 2 0 H C H 2 C H 2 0 H N H c O 0 cH 2 c H 2 一f 干一cH 3 + c H 3 0 s 昕 c H 2 cH 2 0 H 涤纶纤维抗静电整理前后扫描电镜照片如图 1 。图1 结果表明，经整理后涤纶纤维上包有整理剂 整理前整理后 圈l 整理耵后蹂纶纤维纵向的s E M 圈 膜，从而增强r 纤维表面抗静电能力。为了考虑封 闭和解封结果，对试样做了红外光谱测试，试验结果 如图2 。图2 结果表明，曲线1 ( 未封闭的P u 谱图) 上一N C O 基的22 8 0c m “特征吸收峰非常明显，而在 完全封闭的P U 谱图( 曲线3 ) 上，观察不到22 8 0 c m “特征吸收峰，受热解封 后的P u 谱图( 曲线2 ) 上， 在22 8 0c m 。1 处又重新出现 了一N c 0 基特征吸收峰。 随着温度升高，22 8 0c m 。1 峰的强度会增大，最后与未 封闭的聚氨酯22 8 0c m 。1 处 峰相当。 2 2 影响水系聚氯酯抗静 电剂对涤纶织物整理效果 的主要因素 2 t 2 ·l 水系聚氨酯与抗静卜未封闭P u ；2 一解封后P U ； 电剂配比 在其它条件相 3 一封闭后P “ 同的情况下，水性聚氨酯和田2P U 封闭前后I R 图 抗静电剂T N 不同配比对涤 纶织物抗静电整理效果的影响如表1 。表1 结果表 明，若聚氨酯含量增加，会造成过多聚氨酯在织物表 面的层积，织物抗静电耐洗性增强，但织物表面电阻 增大，抗静电性有所下降；若抗静电剂含量增加，织 物表面电阻稍有减小，抗静电性增强，但抗静电耐洗 性相对下降。综上所述m ( P u ) ：m ( T N ) = l ：2 时，各 项性能指标相对较好。 裹l 不同配比对抗静电整理效果的影喃 m ( P U ) ：m ( T N ( 质量比) 织物表面电阻，n 整理后 洗2 0 次 注：原样表面电阻为43 5 ×1 0 “n 2 2 2 焙烘温度在其它条件相同的情况下，焙烘 温度对涤纶织物抗静电整理效果的影响如图3 。图 3 结果表明，随着焙烘温度的升高，织物表面电阻下 降，抗静电性及其耐洗性增强，当焙烘温度大于 1 6 0 时，聚氯酯和抗静电剂相互交联成膜已充分， 织物表面电阻下降较大且趋于平稳，抗静电性及耐 久性较好。 2 2 ，3 焙烘时问在其它条件相同的情况下，焙烘 时间对涤纶织物抗静电整理效果的影响如图4 。图 4 结果表明，织物经整理和耐洗试验后的表面电阻 随焙烘时间的增加而下降，织物抗静电性及其耐久 性逐渐增强，当焙烘时间为3 埘n 时，织物表面电阻 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 纺织学报第2 4 卷第4 期 1 3 01 4 0】5 01 6 01 7 0 Z 1 圈3 表面电阻随焙烘温度的变化曲线 围4 表面电阻陋培供时I 司的变化曲线 基本不再变化，织物抗静电性及其耐久性较好。 2 2 4 添加剂为了使水系聚氨酯抗静电剂复配 物发挥出较好的整理效果，在整理液中加入羟甲基 纤维素5 只，L ，渗透剂J F c3 L ，偶联剂K H 一5 6 02 0 g ，L ，按前述工艺条件对织物进行整理，定为试样2 ； 在相同条件下，不加上述添加剂对织物进行整理，定 为试样l 。试验结果如表2 。表2 结果表明，在抗静 电剂混合物中加入一定量的上述助剂，可提高织物 抗静电性及其耐洗性，这是由于加入的少量偶联剂 ( K H 5 6 0 ) 一端的环氧基或卤素与纤维素表面结合， 而分子的另一端活性基团与含极性基团的抗静电剂 分子结合，在基材与极性分子之间起“架桥”作用，从 而加强了抗静电剂与纤维的粘结牢度，起到提高抗 静电耐久性作用；加渗透剂( J F c ) 可提高整理液渗入 到纤维内部的能力，而加入增稠剂( 羟甲基纤维素) ， 则是由于一般情况下直接制备的水性聚氨酯粘度 小，用它对织物等多孔性基材进行整理，需要一定的 粘度，以防止对基材的过分渗透，但应注意增稠剂品 种及用量对所配制整理液稳定性与粘结性能的影 响，增稠剂一般是亲水性的，对聚氨酯抗静电剂来 说，少量的亲水性增稠剂不会影响抗静电膜的性能， 反而因它具有一定的亲水性而达到提高抗静电性能 的目的。 裹2 添加荆对抗静电整理效果的影响 2 3 涤纶织物经抗静电整理后的主要性能指标 采用水系聚氨酯抗静电剂复配物，并添加相关 的助剂，按上述工艺条件对涤纶织物进行抗静电整 理，织物整理前后的主要性能指标变化如表3 。 裹3 织物经水系聚氨酯抗静电剂整理后的主要性能指标 表3 结果表明，涤纶织物经水系聚氨酯抗静电 剂整理后，其抗静电性能明显增强，织物手感变好， 但织物白度、透气性、断裂强力等稍有下降。 3 结论 1 合成了水系聚氨酯，利用其与抗静电剂T N 的良好配伍性，并添加有关的助剂，制成了一类新型 抗静电剂的复配物，其抗静电性、耐久性较好。 2 采用水系聚氨酯抗静电剂复配物整理涤纶 织物，当m ( P u ) ：m ( T N ) = 1 ：2 ( 质量比) ，焙烘温度 为1 6 0 ，焙烘时间为3m i n ，并加入J F c3 异，L ，K H 5 6 02 0g ，L ，羟甲基纤维素5 酊L 时，织物抗静电整理 效果较佳。但织物白度、透气性、断裂强力等稍有下 降。 3 经封端后的水系聚氨酯比较稳定，I R 表明 P u 封闭与解封闭效果明显，s E M 表明P u 分子与1 T N 分子通过化学键结合，在纤维表面形成网状结构的 膜，提高了涤纶织物的抗静电效果及耐久性。 参考 文献 1董永春聚氨酯类纺织助荆及其应用聚氪醋工业，1 9 9 2 ( 4 ) ：1 4 2 0 2王克乾水乳型聚氨酯织物涂层剂的生产和应用印染助剂， 1 9 9 7 ( 5 ) ：2 3 2 6 3 M h 蛐k m n 乳e p 瑚IB S h 幅l s0 fW m 目b o n MP 0 l y u m a 肿 F u n c t i 叩dF i n i 妇s 1 9 9 4 ：1 3 7 1 4 0 4于浩封闭型聚氨酯的制各及性能聚氨酯工业，1 9 9 8 ( 1 ) ：2 0 2 3 5 棘穆卿抗静电整理剂印染，1 9 9 3 ( 4 ) ：4 3 4 5 6山西化工研究所聚氯酯弹性手册北京：化学工业出版社 2 0 0 l 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark