水性形状记忆聚氨酯的合成及其在织物整理上的应用

王建田

(湖南省医药学校,湖南长沙 410014)

水性形状记忆聚氨酯的合成及其在织物整理上的应用

王建田

(湖南省医药学校,湖南长沙 410014)

针对传统的织物防皱整理剂释放甲醛的缺陷,制备了反应型水性形状记忆聚氨酯并用来整理织物,提高了织物的耐水洗性,同时赋予织物形状记忆功能,其在热水或热空气中能恢复日常穿着或洗涤中产生的折皱。

织物防皱整理剂;水性形状记忆;聚氨酯;合成

0 引 言

目前传统的织物防皱整理剂大多采用甲醛类树脂,如DMEHU、2D等,用这类纺织品后整理剂对织物进行整理后,可以一定程度的改善织物的防皱防缩性能;但该类整理剂存在一个很大的缺陷,即在整理和穿着过程会释放出严重损害人体健康的甲醛[1-2]。用环氧树脂、双羟乙基砜、有机硅类、乙烯类单体接枝剂等对织物进行整理,虽然可以解决甲醛的释放问题,但由于这些整理剂与织物纤维形成的交联度不够甚至只是简单的包覆,使织物的防皱防缩耐久性差,特别是不耐高温水洗。在催化剂条件下用多元羧酸对织物进行交联整理,可以达到很好的防皱效果。但是交联的多元羧酸降低了织物的撕裂强度,同时产生泛黄效应[3]。

水性聚氨酯以水为分散介质,具有对环境无污染、不燃、成本低等优点,用来织物可以有效提高其柔顺性和防皱防缩性,获得较佳的防水透性性能,而且还可赋予织物其它特殊功能[4-6]。例如,添加陶瓷粉末,可制成除臭防水透湿织物;采用特殊结构的阳离子型聚氨酯,可赋予织物杀虫和灭菌等功能;若加入纳米级的功能微粒,可赋予织物抗菌、防紫外线和防伪等复合功能。水性聚氨酯对改善织物舒适性、增强织物功能性有着重要意义,但是其对织物改性的效果不能持久,特别是不耐水洗;而且织物的防皱防缩性虽然得到提高,但当织物皱痕形成后则难以恢复,需经熨烫等过程才能恢复到原来的平整状态,从而限制了其在织物整理方面的应用。

针对以上问题,我们制备了反应型水性形状记忆聚氨酯,并用来整理织物,希望使织物获得防皱以及折痕保留等功能,提高其耐水洗性,同时赋予织物形状记忆功能其在热水或热空气中能恢复日常穿着或洗涤中产生的折皱。

1 结果与讨论

1.1 水性形状记忆聚氨酯的合成及其与棉纤维的反应

本文首先采用封端法制备形状记忆聚氨酯预聚物,以MEKO为封端剂将预聚体的一NCO基团保护,然后在水中分散,通过选择结晶型的聚酯二元醇为软段来赋予聚氨酯的形状记忆功能,获得水性形状记忆聚氨酯(见式1);将上述封端型聚氨酯整理液用一定量的水稀释后,用二浸二轧法整理织物,轧液率70%～120%,经烘干(80～110℃,1～3min)、烘培(140～170℃,3～5min)后获得产品。在烘干特别是烘培阶段,聚氨酯解封端释放出异氰酸酯基,异氰酸酯基在一定的催化条件下与织物纤维上的活性羟基发生反应,从而获得耐久整理效果(见式2)。

Scheme1.Synthesisofblockedshapememorypolyurethane emulsion

Scheme2.Reactionblockedshapememorypolyurethane withcotton

1.2 反应物组成对形状记忆聚氨酯乳液粒径的影响

Table1 Compositionandparticlesizeofpolyurethaneemulsion

表1所示为反应物组成对形状记忆聚氨酯乳液粒径的影响,可以看出,随之DMPA的增加聚氨酯的乳液粒径迅速减小,这主要是因为聚氨酯分子结构中亲水的—COOH基团含量增加引起的;增加软段的含量将导致乳液粒径的增大,这主要是由于软段含量越高,聚氨酯结晶性越强,其分子间相互作用力大而难于分散在水中。

1.3 红外光谱分析

未整理和整理过的棉织物的红外光谱图见图1,可以看出,相对于未整理织物,整理过的样品,其谱图上在1712～1731cm-1处出现聚氨酯的CO和—O(C)—NH基团的特征峰,说明聚氨酯已经整理到织物上面;而1335,1312和1201cm-1处织物羟基峰的减小证明了聚氨酯通过与织物羟基的反应而接枝到棉纤维的表面。

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

1.4 织物形状性能分析

Table2 TheeffectofSMPUonthecreaserecoverypropertyof cotton

表2所示为未整理和整理过的棉织物在不同温度下的平整度,未整理织物的平整度几乎不随温度的升高而变化,而整理过的棉织物在较高的温度下平整度显著增加,说明织物已具有形状记忆功能,在较高温度下能恢复日常穿着或洗涤中产生的折皱。

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TQ225.24

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1003-6490(2010)02-0055-03

2010-04-23

王建田(1972.1-),男,1995年毕业于湖南师范大学化学系,现在湖南省医药学校教学,高级职称,任培训科科长。联系电话: 13135211895。