水性形狀記憶聚氨酯的合成及其在織物整理上的應用

王建田

(湖南省醫藥學校,湖南長沙 410014)

水性形狀記憶聚氨酯的合成及其在織物整理上的應用

王建田

(湖南省醫藥學校,湖南長沙 410014)

針對傳統的織物防皺整理劑釋放甲醛的缺陷,制備了反應型水性形狀記憶聚氨酯并用來整理織物,提高了織物的耐水洗性,同時賦予織物形狀記憶功能,其在熱水或熱空氣中能恢復日常穿著或洗滌中產生的折皺。

織物防皺整理劑;水性形狀記憶;聚氨酯;合成

0 引 言

目前傳統的織物防皺整理劑大多采用甲醛類樹脂,如DMEHU、2D等,用這類紡織品后整理劑對織物進行整理后,可以一定程度的改善織物的防皺防縮性能;但該類整理劑存在一個很大的缺陷,即在整理和穿著過程會釋放出嚴重損害人體健康的甲醛[1-2]。用環氧樹脂、雙羥乙基砜、有機硅類、乙烯類單體接枝劑等對織物進行整理,雖然可以解決甲醛的釋放問題,但由于這些整理劑與織物纖維形成的交聯度不夠甚至只是簡單的包覆,使織物的防皺防縮耐久性差,特別是不耐高溫水洗。在催化劑條件下用多元羧酸對織物進行交聯整理,可以達到很好的防皺效果。但是交聯的多元羧酸降低了織物的撕裂強度,同時產生泛黃效應[3]。

水性聚氨酯以水為分散介質,具有對環境無污染、不燃、成本低等優點,用來織物可以有效提高其柔順性和防皺防縮性,獲得較佳的防水透性性能,而且還可賦予織物其它特殊功能[4-6]。例如,添加陶瓷粉末,可制成除臭防水透濕織物;采用特殊結構的陽離子型聚氨酯,可賦予織物殺蟲和滅菌等功能;若加入納米級的功能微粒,可賦予織物抗菌、防紫外線和防偽等復合功能。水性聚氨酯對改善織物舒適性、增強織物功能性有著重要意義,但是其對織物改性的效果不能持久,特別是不耐水洗;而且織物的防皺防縮性雖然得到提高,但當織物皺痕形成后則難以恢復,需經熨燙等過程才能恢復到原來的平整狀態,從而限制了其在織物整理方面的應用。

針對以上問題,我們制備了反應型水性形狀記憶聚氨酯,并用來整理織物,希望使織物獲得防皺以及折痕保留等功能,提高其耐水洗性,同時賦予織物形狀記憶功能其在熱水或熱空氣中能恢復日常穿著或洗滌中產生的折皺。

1 結果與討論

1.1 水性形狀記憶聚氨酯的合成及其與棉纖維的反應

本文首先采用封端法制備形狀記憶聚氨酯預聚物,以MEKO為封端劑將預聚體的一NCO基團保護,然后在水中分散,通過選擇結晶型的聚酯二元醇為軟段來賦予聚氨酯的形狀記憶功能,獲得水性形狀記憶聚氨酯(見式1);將上述封端型聚氨酯整理液用一定量的水稀釋后,用二浸二軋法整理織物,軋液率70%～120%,經烘干(80～110℃,1～3min)、烘培(140～170℃,3～5min)后獲得產品。在烘干特別是烘培階段,聚氨酯解封端釋放出異氰酸酯基,異氰酸酯基在一定的催化條件下與織物纖維上的活性羥基發生反應,從而獲得耐久整理效果(見式2)。

Scheme1.Synthesisofblockedshapememorypolyurethane emulsion

Scheme2.Reactionblockedshapememorypolyurethane withcotton

1.2 反應物組成對形狀記憶聚氨酯乳液粒徑的影響

Table1 Compositionandparticlesizeofpolyurethaneemulsion

表1所示為反應物組成對形狀記憶聚氨酯乳液粒徑的影響,可以看出,隨之DMPA的增加聚氨酯的乳液粒徑迅速減小,這主要是因為聚氨酯分子結構中親水的—COOH基團含量增加引起的;增加軟段的含量將導致乳液粒徑的增大,這主要是由于軟段含量越高,聚氨酯結晶性越強,其分子間相互作用力大而難于分散在水中。

1.3 紅外光譜分析

未整理和整理過的棉織物的紅外光譜圖見圖1,可以看出,相對于未整理織物,整理過的樣品,其譜圖上在1712～1731cm-1處出現聚氨酯的CO和—O(C)—NH基團的特征峰,說明聚氨酯已經整理到織物上面;而1335,1312和1201cm-1處織物羥基峰的減小證明了聚氨酯通過與織物羥基的反應而接枝到棉纖維的表面。

圖1 FTIRspectraintheregion1900-500cm.-1of untreatedcotton(spectruma)andPUgraftedcottonwith PUof2.2%(spectrumb)and5.3%(spectrumc)

1.4 織物形狀性能分析

Table2 TheeffectofSMPUonthecreaserecoverypropertyof cotton

表2所示為未整理和整理過的棉織物在不同溫度下的平整度,未整理織物的平整度幾乎不隨溫度的升高而變化,而整理過的棉織物在較高的溫度下平整度顯著增加,說明織物已具有形狀記憶功能,在較高溫度下能恢復日常穿著或洗滌中產生的折皺。

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TQ225.24

A

1003-6490(2010)02-0055-03

2010-04-23

王建田(1972.1-),男,1995年畢業于湖南師范大學化學系,現在湖南省醫藥學校教學,高級職稱,任培訓科科長。聯系電話: 13135211895。