喷涂技术在纺织面料功能化整理领域的发展及应用

郝云娜，曲丽君

(1.青岛大学，山东 青岛 266071；2.纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地，山东 青岛 266071)

喷涂技术在纺织面料功能化整理领域的发展及应用

郝云娜1,2，曲丽君1,2

(1.青岛大学，山东 青岛 266071；2.纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地，山东 青岛 266071)

文章主要综述了喷涂技术在纺织面料功能化整理领域的几种具体应用，包括阻燃整理、疏水处理以及与电晕预处理相结合。分析了喷涂技术相较于其它处理方法在效率和效果方面的优势，指出喷涂技术可极大地满足现代纺织面料功能性的要求，为相关研究提供一定参考。

喷涂技术；热喷涂；阻燃整理；疏水处理；功能化整理

1 引言

纺织面料的功能化整理是为了满足纺织品在不同领域的应用要求，包括美观、安全性以及特殊功能性，从而增加织物的附加值。这就要求功能化整理方法不断改善，从而能够适应纺织面料的功能要求。随着对纺织面料功能要求越来越高，对其功能化整理方法的要求也越来越高，不仅要求涂层薄且牢固，也要求整理速度快，效率高。目前常用的有浸渍法[1]、浸轧法和涂层法。浸渍法制备工艺简单，一般适用于多孔材料的处理。浸轧法所需设备较为复杂，但是效率较浸渍法高[2]。近年来，涂层技术赋予面料以华丽的外观、多样的风格特征和各种各样的功能性，广泛应用于纺织面料功能性整理[3]。其中，由于涂层法的成本低，耐用性好，结合牢度较高，应用较为广泛。而涂层法之中，喷涂法的操作简单，效率高，因此更受欢迎。

2 喷涂技术的原理及分类

喷涂是指通过碟式雾化器或喷枪，利用压力(或离心力)，把喷枪内的液体分散，形成均匀、细小的雾滴，然后喷涂到零部件表面的一种涂装方法。

喷涂分为两种类型：冷喷涂和热喷涂。冷喷涂利用空气动力学原理，先将预热过的压缩气体以超高速从喷管中喷出，利用高速气体使粉末粒子沿高速气流轴向加速，以高速撞击基体，从而产生剧烈的塑性变形，在基体表面沉积为涂层。由于在整个喷涂过程中，粉末粒子温度始终低于其本身的熔点，因此这种喷涂方式称为冷喷涂[4-6]。热喷涂技术则是用专门的设备，将熔化的固体材料加速喷射到被涂物的表面，从而形成一层极其薄的薄层，从而提高耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性等[7-8]。热喷涂技术有其独特的特点：它能够在几乎所有固体材料的表面进行涂层；操作要求较低，不需要很高的机体温度，一般在30℃～200℃，所以热影响区浅，变形也较小；操作较为简单，灵活性高，能够适应大面积涂层要求以及野外作业；可制备的涂层厚度范围较广，一般在几十微米到几毫米之间；成本低，操作可控性高，喷涂效率高，可达每小时几公斤到几十公斤[9]。

3 喷涂技术在纺织面料功能性整理领域的应用

在纺织领域中，不同的纤维及织物都有其它纤维所无法比拟的独特特点。在对织物进行一些特定的表面处理后，会使其具有更优异的性能。近年来，人们对不同纤维材料的织物进行改性，以满足人类越来越多的需求，使用较多的一类方法就是喷涂。

3.1 阻燃整理

苎麻纤维具有良好的透气性、吸湿性以及防霉、防菌、防腐等其他天然纤维无法比拟的独特特性，是一种常见的重要纺织纤维[10]。但是，苎麻纤维作为天然纤维，具有所有天然纤维所共有的易燃性，这就在一定程度上制约了苎麻纤维的应用及其拓展，因此要通过织物后处理来解决这一问题。赵黎等[11]利用聚磷酸铵(APP)的负电荷性和聚醚酰亚胺(PEI)的正电荷性，将层层浸泡组装方法与采用喷枪辅助层层喷涂的方法相结合，在多孔且柔顺的苎麻织物表面构筑了聚醚酰亚胺/聚磷酸铵的膨胀型复合阻燃涂层。

由苎麻织物的燃烧过程研究得知，第二个热分解峰是纤维素脱水后产生的残炭被氧化降解形成的，这个过程生成了CO、CO2和H2O。苎麻织物经过阻燃处理后，在第一个热分解阶段APP受热脱水，生成聚磷酸，从而催化纤维素脱水成炭，与PEI相作用，分解释放N2、NH3和CO2等气体，在燃烧面上形成连续的膨胀炭层，阻碍了热量的传递和氧气的渗透。同时，不燃性气体降低了可燃性气体的浓度，增强了阻燃作用。与传统的层层浸泡的方法相比较，这个方法更加简单易操作，所需时间更短。因此，在组装层数相同的条件下，更为有效地增加了织物表面阻燃剂的吸附量，优化了阻燃效果。

除了苎麻外，也有人利用喷涂的方法对黄麻织物进行阻燃处理[12]，也能达到很好的效果，并且操作极为简便。

聚酯作为一种聚合物，它的最大缺点之一是它的易燃性和易熔滴燃烧的趋势，导致它很容易使火蔓延到其他材料[13]。因此，有必要提高聚酯的防火性能使其阻燃。为了使聚酯的阻燃性有效提高，通常采用三种方法：在单体共聚过程中添加阻燃单体(FR)；在挤压成型过程中混入FR添加剂；将FR直接喷涂到织物表面[14-15]。但是，FR有毒性，并且不可循环利用，因此，一般采用纳米结构涂层的方法来改性聚酯[16-18]。

3.2 疏水整理

Jeong S A等[19]通过喷涂的方法，在棉织物表面喷涂一层含有疏水二氧化硅纳米悬浮粒子的酒精，从而得到防水的纺织面料。经检测，处理后的棉纺织品的水接触角大于160°，接触角滞后低于10°，具有较好的防水性，基本形成分层，实现超疏水形态。

Q Zeng等[20]利用涂层技术，简单的使用聚丙烯酸酯(PA)胶粘剂、单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸)(P(St-MMA-AA))胶体微球和炭黑(CB)等材料，制成耐磨、耐水洗、具有自我修复能力的超疏水织物。经过该处理的织物颜色可以通过只改变微球的大小调整为紫色、绿色或红色，这种方法能够有效地提高织物的色牢度。例如，该涂层织物可以反复承受标准洗衣，加快洗衣，甚至超声振动清洁，均无明显的褪色现象。此外，该处理过的织物还能保持较高的疏水性，水接触角大于150°，并且能够在很短的时间内恢复其本身由于短时间加热处理或室温老化后被暂时破坏的良好的拒水性。因此，喷涂这种简单但有效的涂层方法可促进纺织领域的各种特殊功能服装的发展。

Ivanova N A等[21]将含有壳聚糖纳米颗粒的超疏水溶液喷涂到棉织物上，然后在空气中干燥，用蒸馏水冲洗后再次干燥。溶剂蒸发后，将织物放在真空炉中110℃烘干，从而得到疏水织物。

3.3 抗静电整理

田永明等[22]采用活性炭织物作为研究对象，利用热喷涂技术在碳织物表面镀镍，将经过热喷涂处理的碳织物作为双电层电容器电极材料，提高了织物的导电性，进而降低了电阻值。

3.4 与其他整理方法的结合

最近，Dinkelmann等[23]发明了一种新的喷涂方法，该方法是通过结合电晕预处理方法，对织物的单侧喷涂最少量的水溶性助剂进行的。这种新的喷涂方法与普通的浸渍加工方式相比，使用很少量的水就能够达到织物后整理所需的效果，如图1所示。协同设计的织物材料是由氟碳化合物改进而来的，将树脂均匀地分散在水中，由水将功能组分带到材料表面，然后使功能组分渗透并且均匀地分布到材料的表面。

图1 旋转板旋转将化学试剂滴到织物上(不使用压力空气)

除此之外，喷涂技术在非织造面料改性方面的应用也开始广泛起来，蒋颖刚等[24]采用空压机和喷笔喷涂，先将适量蒸馏水在非织造衬上喷涂均匀，渗透5 min，然后将喷涂液均匀地垂直喷涂到非织造衬中，最后，将非制造衬在阴凉处挂置晾干。经过多次试验，在涂层复合、浸轧复合、热粘合和喷涂复合这几种复合方法中，喷涂复合的固着效率是最高的。因此，喷涂技术不失为一种前景广阔的织物表面改性处理方法。

4 结语

随着经济发展越来越迅速，人们对各种功能性纺织品的要求越来越多，喷涂作为一种操作简单的高效方式，在纺织面料整理的应用极为广泛。近年来，对喷涂方面的研究投入越来越多，国内外的喷涂设备及技术正朝着高速、高能、高效的方向发展[25]，在纺织面料功能化整理方面的应用也越来越普遍，不仅喷涂方式有所改善，也采用其它织物整理方法相结合，以显著改善纺织面料的性能。未来喷涂技术将向高效、耐用、无毒发展[26]，实现喷涂技术在各个领域的广泛应用。

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The Development and Application of Spray Technology in theField of Functional Finishing of Textile Fabric

HaoYunna1,2，QuLijun1,2

(1.Qingdao University， Qingdao 266071, China; 2.Laboratory of New Fiber Materials and Modern Textile,The Growing Base for State Key Laboratory, Qingdao University, Qingdao 266071, China)

This article mainly summarized the applications of spray technology in flame treatment, corona treatment and water retardant finishing in the area of functional finishing of textile fabric. The advantages in efficiency and effect of spray technology used in functional finishing of textile fabric were analyzed. It pointed out that spray technology can greatly meet the functional requirements for modern textile to provide references for relative researches.

spray method; thermal spray; flame retardant finishing; hydrophobic treatment; functional finishing

2017-06-29

郝云娜(1994—)，女，山东烟台人，硕士研究生。

TS195.5+9

A

1009-3028(2017)04-0047-04