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UV基聚硅氧烷及特殊手感织物整理剂的制备与应用研究

李海波  
【摘要】:在追求健康和舒适的生活方式的同时,人们希望得到具有多种功能的纺织产品。将二苯甲酮类紫外线吸收剂与无机纳米紫外线屏蔽剂相结合,同时加入功能型聚硅氧烷,以期得到具有柔软、滑爽、弹挺等舒适手感的防紫外功能织物。为增强织物的服用舒适度,对改性硅油进行复配,制取具有特殊手感的织物整理剂,以此提高织物的舒适性能,增强人们生活质量,改善生活品质。鉴于此,本文主要的工作及结果如下:(1)本文以含氢硅油(PHMS),4-(3-烯丙氧-2-羟基)丙氧基-2-羟基二苯甲酮(MUV-0),苯乙烯(St),乙烯基三乙氧基硅烷(VTES),烯丙基烷氧基聚醚(F-6)等为原料进行硅氢化加成反应,合成了一种聚醚/UV/烷氧基/苯基硅油(VPE-BUVSi)。对反应的条件进行探讨,采用IR、1H-NMR、UV等方法对VPE-BUVSi的结构进行了表征。结果表明:VPE-BUVSi是预期的目标产物。将VPE-BUVSi进行乳化,得到外观透明、贮存稳定的VPE-BUVSi微乳液。利用纳米粒度及Zeta电位分析仪、扫描电子显微镜(SEM)等仪器对乳液的粒径分布、带电情况及成膜形貌进行测试,并讨论了原料种类与配比、乳液的用量对整理后织物的柔软性、弹性、防紫外等应用性能的影响。结果表明:VPE-BUVSi乳液的平均粒径为65.1 nm,Zeta电位为-2.43 mV;将VPE-BUVSi乳液对棉织物进行整理,当乳液的用量为30 g/L时,整理后的织物具有较好的柔软性、回弹性和抗静电性,但白度和断裂强度稍有下降,且耐洗性能较差;经VPE-BUVSi整理后织物紫外线平均透过率小于3%,UPF值可以达到30+,棉纤维表面呈现平整、光滑的膜形貌。(2)将制得的聚醚/UV/烷氧基/苯基硅油(VPE-BUVSi)与氨基硅油(ASO-1)进行复配并乳化,得到了复合乳液UVAS。将纳米硅溶胶JN-30和UVAS对棉织物进行处理,探讨了不同整理工艺对应用性能的影响,并优化了VPE-BUVSi和ASO-1的质量比,制备了一种纳米复合防紫外有机硅整理剂。研究了不同因素对应用性能的影响,同时对后整理织物的成膜性、膜表面微观形貌进行观测。结果表明:UVAS平均粒径为105.7 nm,Zeta电位为+50.7 mV;纳米硅溶胶JN30的平均粒径为24.1 nm,且具有良好的紫外线吸收性能;经二步法防紫外整理后,织物具有较好的防紫外性能,与仅使用VPE-BUVSi整理相比,二步法处理后织物紫外线总平均透过率小于2%,且UV-A波段平均透过率小于2%,UPF等级能达到50+,可以达到防紫外线产品的要求,同时处理后织物具有一定的耐洗性,疏水性,但柔软度略有下降;与空白织物相比,经二步法处理后织物的断裂强力,白度略有下降。SEM观察发现二步法处理后纤维表面变得紧致,虽有大量微突存在,但整体被一层聚硅氧烷膜所包裹,平整度、光滑度略有改善;AFM图可以看出,二步法处理后的硅膜表面相对不平,呈非均一结构,表面有大小不一的峰包存在。(3)以N,N-二甲基-γ-氨丙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-121)、α,ω-二羟基聚硅氧烷(107)、环氧基封端聚二甲基硅氧烷(ESO)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)等为原料,利用复配技术制备了一种复合型硅油(SHO-1)。选取复合型乳化剂对其乳化,探讨了乳化剂的用量、配比,原料的配比,并将其应用于织物后整理,对影响应用性能的因素进行了讨论。研究表明:当对SHO-1预处理的加热时间为60 min,m(ASO-121):m(107)=6:4,KH-560质量分数为2%,乳化剂用量为20%,m(1350):m(1370):m(1390)=1:1:2时,复合型硅油乳液SH-1外观无色透明,具有良好的稳定性,平均粒径为24.2 nm,Zeta电位为+27.82 mV。当SH-1用量为10 g/L,采用一浸一轧工艺,烘焙温度165℃,烘焙时间90 s,ASO-121的氨值为0.3 mmol/g,黏度为2500 mPa·s,107的黏度为5000 mPa·s时,经整理后的棉织物应用性能最佳,具有一定的耐洗性。与空白织物相比,经SH-1整理后的织物白度变化不大,但是具有柔软,蓬松,活络,挺括等优良风格,存在一定的暖感,达到一种特殊的棉感风格。利用SEM和AFM对处理后织物及单晶硅表面进行观察,发现经SH-1整理后的纤维表面附有一层膜,使得棉织物的表面光滑平整且均匀,处理后的单晶硅表面均方根粗糙度较小。同时,将SH-1应用到二步法防紫外整理配方中,与UVAS乳液复合使用,对二步法织物进行功能性整理,结果表明织物在具有优秀防紫外性能的同时,也获得了一种特殊的手感风格。


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