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        一種抗菌聚氨酯仿皮革手感劑的制備方法

        2021-04-21 12:13:10陳麗穎
        皮革與化工 2021年2期
        關(guān)鍵詞:防水劑靜水壓抗菌劑

        陳麗穎

        (丹東優(yōu)耐特紡織品有限公司,遼寧丹東 118303)

        防水透濕織物是通過高支高密的紗線織造或是功能整理、膜貼合等方式使織物具有防護(hù)性能。大雨環(huán)境中,雨水難以潤濕織物,但汗液可通過微孔或“吸附- 擴(kuò)散- 解吸”的方式從整理織物內(nèi)層向外層傳遞,以使織物具備良好的舒適性能,此類織物被廣泛應(yīng)用于戶外用品、防護(hù)服裝、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。目前,對(duì)防水透濕產(chǎn)品的研究大多集中在溶劑型高分子樹脂,例如zhang[1]等學(xué)者將溶劑型高分子涂覆于尼龍面料制備多功能防護(hù)織物,以較低的增重實(shí)現(xiàn)了高防護(hù)性能,為超輕聚氨酯防護(hù)材料的制備提供思路。Moiz 等人[2]制備了TPU 防水透濕棉織物,采用DMF 作為稀釋劑,整理后織物具備良好的防水、透濕、耐摩擦等性能。然而,隨著人民生活水平提高,單純功能織物已不能滿足穿著及使用需求,基于此功能與風(fēng)格并存的織物受到消費(fèi)者的追捧。另一方面,隨著社會(huì)的發(fā)展,人們健康意識(shí)逐漸增強(qiáng),以及服飾、裝飾布等消費(fèi)品貼身穿著的特點(diǎn),綠色無毒產(chǎn)品的開發(fā)得到大量學(xué)者的研究。

        本文以此為基礎(chǔ),采用環(huán)保型水性聚氨酯作為主要原料通過干法涂層工藝制備功能與風(fēng)格兼具的仿皮革手感面料,并分析了面料的防水透濕、透氣、抗菌等功能性能,該面料穿著舒適,尤其適用于鞋材領(lǐng)域,還可廣泛用于功能服飾、戶外用品、醫(yī)療防護(hù)、皮革箱包等領(lǐng)域。

        1 試驗(yàn)部分

        1.1 藥品

        織物:40S× 40S 純棉平紋布。

        試劑:防水劑FK-522KB(北京中紡化工股份有限公司),水性聚氨酯FS-760、交聯(lián)劑DF-810(遼寧恒星精細(xì)化工有限公司),抗菌整理劑SCJ-990(北京潔爾爽高科技有限公司)。

        1.2 儀器

        JY 系列多功能電子天平(上海衡平儀器儀表廠),GZX-9076MBE 電子鼓風(fēng)干燥箱(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠),IKA EURO-ST 60D S25 頂置式電子攪拌器 (廣州儀科實(shí)驗(yàn)技術(shù)有限公司),YG813 織物沾水測定儀(溫州方圓儀器有限公司),YG501D 透濕試驗(yàn)儀(溫州方圓儀器有限公司),ZB01 取樣器(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司),YG812N 抗?jié)B水性測試儀(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司),P-BO XC-22 空壓氣膜式橫式強(qiáng)力壓染樹脂機(jī)(廈門瑞比精密機(jī)械有限公司)。

        1.3 試樣制備

        面料制備過程為:防水整理(一浸一軋180℃,2 min,帶液率40%~50%)→ 涂層→ 焙烘(165℃ ,1min),面料增重為0~40 g/m2。圖1 為涂層過程示意圖。

        圖1 涂層過程示意圖

        1.4 性能測試

        1.4.1 沾水測試

        按GB/T 4745-2012《紡織品防水性能的檢測和評(píng)價(jià)沾水法》標(biāo)準(zhǔn)測定。

        1.4.2 透氣率測試

        按GB/T 5453-1997《紡織品織物透氣性的測定》標(biāo)準(zhǔn)測定。

        1.4.3 透濕測試

        GB/T 12704.2-2009《紡織品織物透濕性試驗(yàn)方法第2 部分_蒸發(fā)法》標(biāo)準(zhǔn)測定。

        1.4.4 靜水壓測試

        GB/T4744-1997《抗?jié)B水性的測定靜水壓實(shí)驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)測定。

        1.4.5 抗菌性能

        按GB/T 20944-2007《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)測定。

        1.4.6 手感評(píng)價(jià)

        5 位工程師主觀評(píng)價(jià)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 防水前處理劑用量的篩選

        防水劑目的即對(duì)面料進(jìn)行前處理,改變防水劑用量,測試織物各項(xiàng)性能,結(jié)果見表1。

        表1 不同用量防水劑對(duì)織物沾水性能影響

        由表1 可以看出,隨著防水劑用量的增加,織物沾水性能逐漸增大,織物防水性能歸咎于氟碳樹脂中的F 可以延伸至織物表面,其本身具有的低表面能特性使織物具備優(yōu)異的防水性能[3]。然而,當(dāng)氟碳樹脂用量為4%時(shí),防水性能等級(jí)沒有增加,且烘干后織物手感略有變硬,綜上,防水劑用量2%為最佳。

        2.2 水性聚氨酯增重量對(duì)織物防護(hù)性能影響

        為了研究織物的防水透濕防護(hù)性能,采用靜水壓及透濕量兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行性能評(píng)估,同時(shí)考察整理后織物的舒適度。在防水劑用量為2%的條件下,改變涂層樹脂用量,考察織物的防水透濕、透氣性能,測試結(jié)果如表2 所示。

        由表2 可以看出,聚氨酯涂層膜的形成使織物具備較好的防水透濕性能,隨涂層膜的厚度增加,織物靜水壓值上升;主要原因?yàn)榕c相對(duì)較厚的涂層膜相比,較薄的涂層膜易存在缺陷。然而,隨著聚氨酯克重增加,涂層膜厚度增加,水汽穿過涂層膜的通道變長,因此,透濕性能及透氣性能下降,手感變差[4]。綜合防水、透濕、透氣性能,聚氨酯增重30 g/m2為最佳。

        2.3 交聯(lián)劑用量對(duì)織物防護(hù)性能影響

        交聯(lián)劑是高分子聚合物交聯(lián)成膜的關(guān)鍵,在具備功能性的織物制備中起至關(guān)重要的作用。在防水劑用量為2%、聚氨酯樹脂增重量30 g/m2的條件下,考察交聯(lián)劑用量對(duì)織物靜水壓和水洗牢度的影響,結(jié)果見表3。

        由表3 可以看出,不加交聯(lián)劑的織物整理后不具備功能性,主要原因?yàn)楦叻肿泳酆衔锊荒苄纬捎行ЬW(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)。隨著交聯(lián)劑用量的上升,整理后織物水壓值上升,當(dāng)交聯(lián)劑用量2%時(shí),水壓值可達(dá)31.3 kPa,五次水洗后水壓保留值最高,仍可達(dá)15 kPa。然而,當(dāng)交聯(lián)劑用量4%時(shí),水洗前后水壓值無明顯增加。另一方面由洗后外觀可以看出,交聯(lián)劑用量過少,聚氨酯成膜連續(xù)性差,水洗后織物膜脫膠嚴(yán)重,但用量過多會(huì)導(dǎo)致手感變差,綜上交聯(lián)劑用量2%最佳。

        2.4 抗菌助劑用量對(duì)織物抗菌性能影響

        在防水劑用量為2%,聚氨酯樹脂增重量30 g/m2、交聯(lián)劑用量2%條件下,考察抗菌劑添加前后織物性能影響,結(jié)果見表4。

        為了使織物具備多重的功能性能,考察了抗菌劑添加前后,織物的防水透濕及抗菌性能,結(jié)果見表4。由表4 可知,添加抗菌劑后織物對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率顯著提升,可達(dá)90%。值得注意的是織物的防水透濕性能并沒有顯著變化。

        表2 不同聚氨酯增重織物防水透濕性能對(duì)比

        表3 不同聚氨酯增重織物性能對(duì)比

        表4 不同用量抗菌劑對(duì)織物抗菌性能影響

        2.5 織物綜合性能評(píng)價(jià)

        在防水劑用量為2%,聚氨酯樹脂增重量30 g/m2、交聯(lián)劑用量2%、抗菌劑用量10%條件下,對(duì)織物的綜合性能進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果見表5。

        制備織物的綜合性能如表5 所示,經(jīng)過水性聚氨酯涂層液整理后,制備織物具備良好的防水透濕及抗菌性能,可達(dá)到戶外服飾及醫(yī)用材料的防護(hù)要求。

        表5 織物綜合性能評(píng)價(jià)

        3 結(jié) 論

        實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:防水劑選擇FK-522KB,用量為2%,水性聚氨酯選擇FS-760,增重量為30 g/m2,交聯(lián)劑選用DF-810,用量2%,抗菌劑選用SCJ-990,用量10%時(shí),制備織物性能為靜水壓≥30 kPa,沾水≥4 級(jí),透濕≥10000 g/(m2·24h),透氣率2~5 mm/s,抑菌率≥90%。該防護(hù)織物可廣泛用于功能服飾、戶外用品、醫(yī)療防護(hù)、皮革箱包、鞋材等多個(gè)領(lǐng)域。尤其適用于戶外運(yùn)動(dòng)鞋材面料,聚氨酯材料中含有一定量的親水集團(tuán),這些基團(tuán)以氫鍵形式“捕獲”人體散發(fā)的水蒸氣分子,由于聚氨酯大分子鏈的熱運(yùn)動(dòng),在分子鏈之間形成瞬間的空隙,加上膠膜內(nèi)外兩側(cè)水蒸氣壓差的推動(dòng),水蒸氣分子沿密集的分子鏈間空隙從蒸氣壓高的一面“傳遞”到另一面,即從接觸皮膚的一面?zhèn)鞯街車h(huán)境。因此,人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的汗液能及時(shí)排出,提升了穿著舒適性。另外其優(yōu)異的抗菌性能,大大提升了產(chǎn)品的服用性能。

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