反应性阳离子聚氨酯对羊绒针织物起球性能的影响

陈建平，李庆文，施伟利，倪丽杰，喻亚格，权 衡＊

（1 武汉纺织大学 化学与化工学院，湖北 武汉430073；2 武汉纺织大学 纺织高分子研究所，湖北 武汉430073）

反应性阳离子聚氨酯对羊绒针织物起球性能的影响

陈建平1，李庆文1，施伟利2，倪丽杰1，喻亚格1，权 衡1＊

（1 武汉纺织大学 化学与化工学院，湖北 武汉430073；2 武汉纺织大学 纺织高分子研究所，湖北 武汉430073）

以自制的反应性阳离子水性聚氨酯对纯羊绒针织物进行抗起毛起球整理，研究整理剂对纯羊绒针织物整理效果及其服用性能的影响。研究结果表明：在整理剂最佳的应用工艺下（整理剂质量浓度50g/L、浴比1∶35、整理液 pH5.5、40℃下处理 20min、100 ℃烘干），可显著提高羊绒针织物的抗起毛起球性能，其起毛起球等级从2.0级提高到4.0级，且织物的手感和白度等风格不受整理剂的影响。

反应性阳离子聚氨酯；羊绒针织物；抗起毛起球

在加工、穿着与洗涤过程中，由于织物间及织物与其他物体摩擦会起毛起球，造成织物外观明显变差。织物起毛起球影响穿着美观，降低服用性能，随着生活水平的提高，人们对织物外观及服用性能的要求也越来越高。因此，对织物进行抗起毛起球整理，提高织物的服用舒适性与品质，日益受到国内外染整工作者的重视[1-4]。

水性聚氨酯（WPU）是一种无甲醛的新型环保性树脂，能在纤维表面形成交联网状薄膜，将涂膜均匀地抹涂在羊绒纤维的表面或者纤维表面，将鳞片层全部包覆，掩盖了毛纤维鳞片结构，以降低或消除鳞片间的相互嵌制，从而降低或消除纤维间的滑动摩擦，防止纤维移动粘合，达到防缩抗起球目的。

选用的聚氨酯树脂应具有优良的粘着性能，固化交链成膜要柔软，不影响羊毛、羊绒手感，不影响色泽，对人体无刺激，无味，树脂性能稳定，应用方便[5-6]。

1 实验

1.1 主要药品

反应性阳离子水性聚氨酯系列（自制）：D-1～D-4，样品的区别在于其反应性和交联度不同；由D-1～D-4，样品的反应性和交联度依次增加。

pH调节剂：纯碱、醋酸。

1.2 实验仪器

表1 主要仪器设备

1.3 织物规格

羊绒织物规格：纯羊绒针织物（16.7tex）

1.4 羊绒织物色差的测定

泛黄指数测定：参照标准GB/T 8424.3-2001《纺织品色牢度试验色差计算》进行，将处理后的试样在100 ℃烘干，再测试整理样的X、Y、Z三值，计算总色差。

1.5 羊绒织物柔软度的测定

试验仪平台表面平整光滑，平台前斜面与平台底面成41.5°夹角；试样压板15cm、宽25cm，并能带动试样同步移动；平台一侧有标尺，用于测量伸出的长度。取试样为25cm×12cm，经纬向各5条。将试样放在平台上部，压上压板，试样一端与压板一端对齐，与标尺的“零”刻度重合。以0.3～0.5cm/s的速度将压板带动布样向斜边推出，直至下垂布条顶端刚好触及斜边为止。记录布条下垂部分长度，并用布条反面再测一次，取平均值。

1.6 织物起毛球的测定

1.6.1 整理工艺流程

工艺条件：羊绒织物测试以不同浓度的乳液浸轧，整理液pH为5.5、40℃下处理20min、脱水、100oC烘干；室温回潮24h后测试。

1.6.2 起毛球性能测试[7]

参照GB/T4802.3-2008《织物起毛起球性能测定 起球箱法》

1.6.3 织物泛黄指数测定

泛黄指数测定：参照GB8424-1987，将处理后的试样在180 ℃焙烘1min，再测试整理样的X、Y、Z三值，计算其泛黄指数。

其中：X , Y , Z表示织物的三刺激值：X：红原色刺激量、Y：绿原色刺激量、Z：蓝原色刺激量

1.6.4 提升剂的结构与红外光谱（FT-IR）分析

扫描范围：400-4000cm-1，提升剂焙烘成膜后测试。

2 结果与讨论

2.1 红外光谱（FT-IR）分析

图1 红外光谱

从图1可以看出：在3650-3590cm-1范围内没有出现中等强度吸收带，说明无游离的醇的-OH吸收峰；在2280-2240cm-1范围内没有出现-NCO的特征吸收峰，以上2点表明无游离的-NCO和-OH存在。在1529.1 cm-1和3312.8cm-1出现的峰应是-CO-NH-中-NH基团的变形和伸缩振动振动峰，在1698.2cm-1出现的峰应是-CO-NH-中-C=O基团的伸缩振动峰，以上3点为氨基甲酸酯基的特征振动峰，表明所测物质为聚氨酯。1097.5cm-1和1032.1 cm-1出现的2个峰应是多元醇中醚键-C-O-C-的不对称伸缩震动吸收峰。779.5 cm-1和1241.9 cm-1出现的2个峰是-Si-O-Si-和-Si-C-的特征吸收峰。

红外光谱分析表明：产品为一种有机硅改性阳离子水性聚氨酯，体系中无游离的-NCO与-OH，反应生成了聚氨酯且有机硅参与了聚合反应。

2.2 不同反应性阳离子聚氨酯用量对羊绒针织物起毛起球应用性能的影响

表2 不同反应性阳离子聚氨酯用量对羊绒针织物起毛起球应用性能的影响

由表2可以看出：随着聚氨酯的提高和助剂用量的增加，助剂对纺织品起毛起球等级提升效果明显。助剂对染色纺织品具有显著的起球等级（提升起球等级在2.0级左右）。

这是因为：一方面，随着反应性的提高，高分子交联程度越高，经过烘干、焙烘后的皮膜更加致密连续，包覆着纤维，把纤维保护起来。另一方面，随着反应性的提高，聚氨酯中高分子有机硅的含量也随之增加。成膜能力也越强。

同时，由于阳离子单体的引入，聚氨酯胶膜的机械性能可获得很好的改善。良好的胶膜机械性能使其包裹纤维后，不易因受到外界机械作用而破坏，从而有利于织物抗起毛球能力的提高。从而致使其抗起毛球能力增强；另外，由于聚氨酯胶膜厚度增加，手感也会产生些许影响，从而使织物的起毛起球等级提高。

2.3 不同反应性阳离子聚氨酯用量对羊绒针织物色牢度应用性能的影响

表3 不同反应性阳离子聚氨酯用量对羊绒针织物色牢度应用性能的影响

由表3可以看出：处理后的羊绒的色差与其反应性的的关系并不明确，但受其用量的影响，这是因为处理后纺织品的亲水性不但受有机硅含量的影响，而且还受其成膜的连续性及成膜缺陷的影响，因此表现得规律性较差。

助剂用量的增加同样将使其皮膜表面富集更加连续和丰厚的有机硅氧烷，因此纺织品的亲水性较差：

（1）随着反应性增高，膜表面富集的有机硅氧烷更加增厚、更加连续，纺织品的亲水性比较差；

（2）整理后的纺织品的亲水性还与助剂烘干、焙烘后所成膜的完整连续性相关，当样品的膜具有较多裂缝、孔隙、厚度不均等，即便是有机硅单体含量较高、助剂用量较大，其亲水性也并不一定就很差；

（3）样品成膜的连续性、完整性及皮膜缺陷不但与助剂用量及其化学结构有关，还与众多如热固条件、织物结构、加热方式、织物张力等众多工艺因素直接相关。且随着反应性的提高：在pH5.5，在40℃下用处理液处理20min、100℃烘干,工艺后不会对织物产生黄变。

2.4 整理剂在纤维上的分布状态

可以看出：当织物经过抗起球整理剂处理后，纤维表面和纤维之间形成一层薄膜，这层薄膜起到了隔离与外界作用、提高纤维表面光滑性和平整度的作用，从而提高了织物的抗起球等级。

图2 处理后纤维显微照片

图3 未处理纤维显微照片

抗起毛起球整理是用涂膜跟纤维点粘结起来，以限制其移动而达到减少起毛起球的目的[8-9]。从图2看出：利用涂膜对羊绒纤维鳞片的包覆作用,以及对表面交联成膜的功能,表面的助剂热交联后使纤维表面包覆一层富集在羊绒纤维光滑、柔软的透明薄膜，从而增加纤维抱合力、减少纤维毛羽、降低摩擦阻力并阻断染料向摩擦湿布表面的转移途径，可全面提高染色纺织品的起毛起球效果;耐磨的涂膜，使得纤维的滑移减弱；与此同时,涂膜均匀地交联凝聚在纱线的表层,使纤维末梢粘附于纱线上，摩擦时不易起球，可显著提升纺织产品的抗起毛起球性能[10]。图3明显未经过抗起球整理剂处理，等级明显较差。

3 结论

由于反应性基团的引入，随着交联度的提高和助剂用量的增加，一方面提高聚合物的交联性以达到良好的成膜性，另一方面也能提高织物的柔软风格并降低表面能，综合了吸附、成膜、拒水等作用，样品对羊绒纺织品湿摩擦牢度以及抗起毛起球等级提升效果持续改善。产品对染色纺织品的固色性能明显优于市场上的同类产品。羊绒针织物的抗起毛起球等级可提升1.0～1.5级；湿摩擦色牢度可提升1.0～1.5级。可以确定的是，助剂的使用对羊绒针织物柔软手感几乎不影响，甚至还会有所改善，因此，产品的应用范围更加广泛。

[1] 何叶丽，陈颖．纺织品起毛起球成因及防止措施[J]．印染，2004，30(21)：51-52．

[2] 施剑，毛志平，袁友飞，等．涤棉针织物抗起毛起球整理[J]．印染助剂，2006，23(6)：27-30．

[3] 王存仓．纺织整理助剂导论[M]．西安：西安交通大学出版社，1993．

[4] 董永春．纺织助剂化学与应用[M]．北京：中国纺织出版社，2007.204-205．

[5] 陆书鹏, 等，抗起毛起球涤纶的研制及抗起球织物性能的评价[J]．合成纤维，1989，(6): 39-43．

[6] 邹小梅，张向华．织物起毛起球的分析与测试[J]. 纺织标准与质量，2007, (2)：34-36．

[7] GB/T4802.3-2008《织物起毛起球性能测定起球箱法》[Z]．

[8] Ryujm, Wakidat. Effect of Corona Discharge on the Surface of Wool and Its Application to Printing[J].Textile Research Journal,1991, 61(6): 595- 601.

[9] Kancw, Chank. The Possibility of Low Temperature Plasma Treated Wool Fabric for Industrial [J]. Autex Research Journal, 2004,4(1): 37-44.

[10] Kancw, Chank. Superface Characterization of Low Temperature Plasm a Treated Wool Fiber [J]. Autex Research Journal,2003,3(4):194-205.

The Effects of Reactive Cationic Polyurethane on Cashmere Knitted Fabric

CHEN Jian-ping1, LI Qing-wen1, SHI Wei-li2, NI Li-jie1YU Ya-ge1, QUAN Heng1
（1 College of Chemistry and Chemical Engineering,Wuhan Textile University,Wuhan Hubei 430073,China;2 Laboratory of High Polymer, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China )

Pure cashmere knitted fabrics was treated for pilling resistance with author-made reactive cationic waterborne polyurethane.The paper studies the effects of pure wool knitted fabric after being treated with finishing agent and its wearability. The result shows that : at the best useful parameters of finishing agent, (the mass concentration of finishing agent is 50 g/L.The bath ratio is 1:35. The pH value of finishing liquid is 5.5. Then treated for 20 min at 40 ℃.And dry at 100℃ . ) The anti-pilling properties of cashmere knitted fabrics have been improved markedly. The anti-pilling rate of which was rised from 2.0 to 4.0, and the styles of textile touching and whiteness were not influenced from the finishing agent.

Reactive Cationic Waterborne Polyurethane ; Wool Knitted Fabric ; Anti-pilling

TS195.2+9

A

1009－5160(2011)06－0020－05

*

权衡（1971-），男，教授，研究方向：新型助剂开发与应用.

中国纺织工业协会科技指导性项目(2007049).