用有机硅化合物改性的非织造纺织材料

В. М. Горчакова等著 王惠中 摘译

用有机硅化合物改性的非织造纺织材料

В. М. Горчакова等著 王惠中 摘译

至2010年，非织造材料在产业用纺织品产量中所占的份额是39%。

世界产业用纺织品(含产业用非织造材料)的市场容量至2010年可达2 380万t，合1 260亿美元，增长率为3.54%。

随着科学的发展，非织造材料的生产规模扩大，技术水平有了质的提升，因此具有了为满足国民日益增长需要和结束依赖进口局面所必要的潜力。

为开发出有特定性能的非织造材料，莫斯科国立А.Н.柯西金纺织大学的科研人员在10年间对制取特定组分和结构的新型有机硅化合物的方法进行了科学研究。该方法适用于纤维材料的改性，并可赋予纤维材料特定的性能，如疏水性、亲水性、强力、电绝缘性、芳香性、馨香性、抗菌性、医疗性、防辐射性、吸收性及其他性能。

准备使用的纤维材料、纤维或成品非织造材料用有机硅聚合物溶液或乳液处理，在被处理材料的表面会形成一层有机硅氧烷薄膜;也可借助于单体有机硅化合物(有机氯硅烷、有机硅氧烷、有机酰氧基硅烷及其他)与纤维材料结合而形成薄膜。

有机硅化合物以薄膜形态涂覆材料(如有机材料、无机材料、元素有机化合物材料、金属材料)表面的能力是不久前被发现的。

有机硅氧烷聚合物表面薄膜不能被有机溶剂去除，也不会在洗涤时被肥皂水洗去，只有活性剂［强碱，强无机酸(H2SO4、HNO3)，HF］会与薄膜发生化学作用。有机硅氧烷聚合物涂层透湿也透气，所以天然纤维材料在保持使用舒适性能的同时，可在薄膜下“呼吸”。

有机硅氧烷聚合物涂层的硅—碳共价键具有进一步发生化学变化的能力。在利用纳米化学和纳米技术的同时，科研人员已于1997年制定了与纤维材料、第二代纳米级的涂层表面共价的有机硅氧烷聚合物涂层表面的分子构造方法。这种涂层可以是有机的、无机的或元素有机化合物的涂层。

为制取第二代涂层，采用了极少量的化学制剂，即在每平方米纤维材料的单位有效表面上获得(10－9～10－3)mol化学制剂。目前科研人员制订了在第二代涂层表面上构造第三代纳米级涂层的方法，还制订了新颖的溶胶凝胶分子分层法。该溶胶凝胶分子分层法以利用综合条件下非织造纺织材料表面与有机硅氧烷低聚物官能团的分子进行不可逆反应为基础。采用该方法可获得新一代挠性成层复合材料，一对一同轴配置的有特定结构、组分的纳米级硅氧烷—有机—无机聚合物涂层处于挠性成层复合材料的表面上。

可用成层纳米级的硅氧烷—有机—无机聚合物涂层赋予非织造纺织材料特殊性能。笔者已经成功地使采用工业化生产的聚酰胺纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、纤维素纤维及其混合物制造的自黏合非织造纺织材料的强力提高数倍(表1)。

在实际使用中，硅氧烷制剂的质量分数只达到0.25%。

在有催化剂(过氧化氢)存在的情况下，纤维上接枝有机硅改性剂的过程可以在室温条件下进行。在成网(改性剂相对于纤维网的质量分数为1%～1.5%)阶段施加催化剂。催化剂加入到改性剂的乳液中，可提高改性剂的效力，并可减少非织造材料的生产工序。

已经制订了在抗菌纤维、非织造材料及其制品表面上使用的生物活性有机硅改性剂的制取方法，该改性剂添加了n酯-羟基苯酸的低聚乙氧基硅氧烷衍生物，其化学结构如下:

表1 用乙氧基硅氧烷低聚物改性的聚酯纤维制造的热固性非织造材料的性能

式中:R=CH3，C2H5，C3H7，C4H9;X=1 ～3。

采用特定成分和结构的低聚物溶液或乳液浸渍纤维、非织造材料及其制品，然后在140℃下干燥、热处理10 min，可以使被浸渍的材料获得抗菌性能。

若纤维的聚合物大分子含有—OH，—COOH，—CO—NH—，—CO—NH2和其他官能团，则改性剂低聚物以化学键固定在其表面;若不含反应官能团，则改性剂低聚物依靠物理结合固定在其表面。

所制取的抗菌纤维、非织造材料及其制品的生物活性由特定数量杀菌剂的逐渐释放所决定。

表2列出了基于4-羟基苯酸和低聚合度酯基制取的化合物抑制细菌和霉菌增殖的浓度数据。从表2可见，涂覆在纤维、非织造材料及其制品表面上的这些低聚物将是最有效的抗菌剂。

低聚物不溶于水，但不易挥发、耐光、耐热，可与药剂混合，抗菌防霉范围规范。

已确定，在纤维、非织造材料及其制品的表面上含有0.4% ～0.7%质量分数的上述低聚物时，纺织品在湿洗15～20次后仍能保持抗菌活性。

表2 不同改性剂抑制细菌和霉菌的适用浓度(化合物质量分数/%)

所研究的实例有力地证明，采用纳米化学和纳米技术新方法进行整理，可以在很大程度上提高非织造材料的实际利用效率，并可改善材料性能及其服用性能。

资料来源:Текстильная Промышленность 2010(5):50-52.