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        涂覆聚氨酯的聚酯/氨綸復(fù)合織物的定量分析研究

        2021-05-08 01:34:10王佳云
        合成纖維工業(yè) 2021年2期
        關(guān)鍵詞:實驗

        劉 娟,王佳云,沈 紅

        (江蘇省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院,江蘇 南京 210007)

        聚氨酯(PU)涂層劑[1-2]是當今紡織品涂層整理劑的主要種類。PU全稱為聚氨基甲酸酯,是分子結(jié)構(gòu)中含有—NHCOO—單元的高分子化合物,該單元由異氰酸基和多元醚或多元醇反應(yīng)而成。它的優(yōu)勢在于:涂層柔軟并有彈性;涂層強度好,可用于很薄的涂層;涂層多孔性,具有透濕和透氣性能;耐磨、耐濕、耐干洗。

        對于PU涂層的復(fù)合織物的定量分析,GB/T 2910.1—2009《紡織品定量化學(xué)分析 第1部分:試驗通則》提到:為避免引起分析誤差,在分析試樣之前最好去除[3]。目前研究較多的去除PU涂層的試劑主要有二甲基甲酰胺、四氫呋喃、環(huán)己酮等[4],但是二甲基甲酰胺能溶解氨綸,因此并不適用于涂覆PU的聚酯/氨綸復(fù)合織物(簡稱PU涂層復(fù)合織物)的定量分析。作者通過比較四氫呋喃和環(huán)己酮在不同溫度條件下對PU涂層復(fù)合織物中的PU涂層去除效果,得出了適宜的預(yù)處理方法,PU涂層復(fù)合織物經(jīng)過預(yù)處理去除PU涂層后,用質(zhì)量分數(shù)為80%硫酸溶解PU涂層復(fù)合織物中的氨綸后可定量分析其中的聚酯纖維的含量(G)并對其值進行修正,該定量分析方法為PU涂層復(fù)合織物的生產(chǎn)和應(yīng)用提供了參考。

        1 實驗

        1.1 試劑及試樣

        四氫呋喃、環(huán)己酮:分析純,上海久億試劑有限公司產(chǎn);硫酸:分析純,質(zhì)量分數(shù)為80%,南京化學(xué)試劑股份有限公司產(chǎn);氨水:分析純,西隴科學(xué)股份有限公司產(chǎn);PU涂層復(fù)合織物:編號為1#~9#,江蘇澳洋紡織有限公司產(chǎn);未涂覆PU涂層復(fù)合織物:編號為a#~i#(與PU涂層復(fù)合織物相對應(yīng),即PU涂層復(fù)合織物1#與a#為一對,2#與b#為一對,以此類推, 9#與i#為一對),江蘇澳洋紡織有限公司產(chǎn)。

        1.2 儀器與設(shè)備

        YG747快速八籃烘箱、H500恒溫振蕩水浴鍋:南通宏大儀器有限公司制;AL204分析天平:瑞士Mettler Toledo公司制;SHZ-D循環(huán)水式多用真空泵:河南省予華儀器有限公司制;CU-6纖維細度儀:北京和眾視野有限公司制。

        1.3 實驗方法

        1.3.1 PU涂層的去除

        選取1#~9#PU涂層復(fù)合織物1 g,將試樣放入三角燒瓶分別加入一定量的四氫呋喃和環(huán)己酮并分別置于25,50,65 ℃水浴鍋中,將水浴鍋以恒溫振蕩100次/min的速率振蕩30 min。然后用玻璃砂芯坩堝過濾,真空抽吸排液,用水沖洗,最后將坩堝和殘余物真空抽吸排液。吸干試樣表面水分,肉眼觀察PU涂層的溶解情況,觀察纖維上有無殘余物膠著,得出適宜的去除PU涂層的試劑和條件。

        1.3.2 試樣中的G的定量分析及其值的修正

        將第1組的1#與a#,第2組的2#與b#,以此類推,第9組的9#與i#,每個試樣各稱(1±0.2)g,準備2個平行樣,供下一步實驗。

        (1)PU涂層復(fù)合織物

        將1#~9#試樣放入三角燒瓶按照1.3.1實驗所得條件進行溶解處理,用已知干重的玻璃砂芯坩堝過濾溶液。在燒瓶中再加入60 mL試劑,用手搖動后將溶液倒出,用玻璃砂芯坩堝過濾。將試樣轉(zhuǎn)移到坩堝中,用試劑洗滌后真空抽吸排液。最后用熱水清洗真空抽吸排液。將坩堝和試樣放入烘箱(105±5)℃烘干、冷卻、稱重,作為試樣總重。

        繼續(xù)將1#~9#試樣放入三角燒瓶中,加入100 mL質(zhì)量分數(shù)80%硫酸[5],于24 ℃至少攪拌10 min使氨綸溶解,用已知質(zhì)量的玻璃砂芯坩堝進行過濾,將剩余纖維用同溫度、同濃度的硫酸洗滌3次,再用常溫蒸餾水洗5次,用稀氨水中和2次,然后水洗至中性為止,每次清洗后必須用真空泵抽吸排液。將坩堝和試樣放入烘箱(105±5)℃烘干、冷卻、稱重,計算得到G。

        (2) 未涂覆PU的聚酯/氨綸復(fù)合織物

        將a#~i#試樣烘干、稱重后置于三角燒瓶中,加入100 mL質(zhì)量分數(shù)80%硫酸,按照上述(1)PU涂層復(fù)合織物的1#~9#試樣的實驗方法進行溶解、過濾、洗滌后,再烘干、冷卻、稱重,計算未涂覆PU的聚酯/氨綸復(fù)合織物中的聚酯纖維的含量(G0)。則G0作為每組試樣的實際聚酯纖維含量。

        (3)根據(jù)PU涂層復(fù)合織物試樣中的G與未涂覆PU的聚酯/氨綸復(fù)合織物中的G0,計算試樣中的真實聚酯纖維含量的修正值(F)。

        (1)

        1.4 分析測試

        表面形貌:使用纖維細度儀,在一定的放大倍數(shù)下,對試樣進行投影觀察并拍照。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 溶劑對PU涂層的去除效果

        以四氫呋喃和環(huán)己酮為溶劑分別在25,50,65 ℃條件下溶解PU涂層復(fù)合織物試樣,其去除PU涂層的效果見表1。

        表1 不同溫度下四氫呋喃和環(huán)己酮去除PU涂層的效果Tab.1 Removal of PU coating by tetrahydrofuran and cyclohexanone at different temperatures

        從表1可以看出:相同條件下,四氫呋喃對于PU涂層復(fù)合織物的PU涂層去除效果不太理想,而采用環(huán)己酮在65 ℃的條件下大多能較好地去除PU涂層;但是2#,4#,5#,7#,9#試樣的涂層較厚,環(huán)己酮溶解后仍有少許膠狀物質(zhì)殘余在試樣表面。因此,需優(yōu)化以環(huán)己酮作為溶劑去除PU涂層的實驗條件。

        2.2 環(huán)己酮對PU涂層去除的優(yōu)化實驗

        對于上述PU涂層較厚的5個試樣,采用溶解時間30 min、水浴溫度65 ℃不變的情況下,增加環(huán)己酮試劑用量、提高振蕩頻率方式,進行優(yōu)化實驗,其涂層的去除效果見表2。其中5#試樣的紗線優(yōu)化實驗前后的情況見圖1。

        表2 環(huán)己酮對PU涂層去除的優(yōu)化實驗結(jié)果Tab.2 Optimization experimental results of PU coating removal by cyclohexanone

        圖1 5#試樣紗線優(yōu)化實驗前后的表觀形貌照片F(xiàn)ig.1 Apparent morphology images of yarn sample 5# before and after optimization experiment

        由表2、圖1可以看出,在環(huán)己酮用量150 mL,水浴溫度65 ℃,振蕩頻率150次/min,溶解30 min條件下對試樣進行預(yù)處理,可以將試樣的PU涂層去除干凈。

        2.3 試樣中的G測定

        9組PU涂層織物與未覆PU涂層織物試樣在環(huán)己酮用量150 mL,水浴溫度65 ℃,振蕩頻率150次/min,溶解30 min條件下預(yù)處理后,用質(zhì)量分數(shù)為80%硫酸進行試樣中的氨綸溶解實驗,測得試樣中的G,每個試樣測試兩個,結(jié)果取平均值,其結(jié)果如表3所示。

        表3 試樣中的GTab.3 G of samples

        由表3可以看出:所得聚酯纖維含量低于實際聚酯纖維含量。通過纖維細度儀觀察環(huán)己酮預(yù)處理后的纖維,發(fā)現(xiàn)纖維縫隙處仍殘余了少許肉眼無法觀察到的涂層或助劑類物質(zhì)(見圖2),這類物質(zhì)在后續(xù)質(zhì)量分數(shù)80%硫酸實驗中溶解,因此最終聚酯纖維含量偏低。需引入修正值對環(huán)己酮預(yù)處理試樣后用質(zhì)量分數(shù)80%硫酸的溶解實驗所得到試樣中的聚酯纖維含量的結(jié)果進行修正。

        圖2 5#試樣紗線經(jīng)環(huán)己酮溶劑優(yōu)化實驗后的表觀形貌照片F(xiàn)ig.2 Apparent morphology images of yarn sample 5# after cyclohexanone solvent optimization experiment

        2.4 PU涂層復(fù)合織物試樣中的聚酯纖維含量的F

        根據(jù)表3 試樣中的聚酯纖維含量結(jié)果,可計算F,結(jié)果見表4。由表4可看出,PU涂層復(fù)合織物試樣中的聚酯纖維含量的F為1.02,其PU涂層復(fù)合織物試樣中的實際的聚酯纖維含量其質(zhì)量分數(shù)為88.0%~96.7%。

        表4 試樣中的聚酯纖維含量的FTab.4 F of polyester fiber content in samples

        3 結(jié)論

        a. 比較了四氫呋喃和環(huán)己酮試劑在不同溫度條件下對PU涂層復(fù)合織物中的PU涂層的去除效果,其最佳條件為:試樣1 g,環(huán)己酮用量150 mL,水浴溫度65 ℃,振蕩頻率150次/min,溶解時間30 min。在此條件下,可以有效去除復(fù)合織物表面的PU涂層。

        b. 去除PU涂層后的復(fù)合織物,用質(zhì)量分數(shù)為80%硫酸進行溶解復(fù)合織物中的氨綸實驗,得到的聚酯纖維含量普遍低于實際聚酯纖維含量,對聚酯纖維的含量的結(jié)果進行修正,F(xiàn)為1.02。

        c. 環(huán)己酮試劑有毒,須在通風(fēng)櫥內(nèi)進行操作,操作人員需做好防護措施。對PU涂層復(fù)合織物的定量分析方法有待更進一步地研究。

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