涂覆聚氨酯的聚酯/氨纶复合织物的定量分析研究

2021-05-08王佳云

合成纤维工业 2021年2期

刘娟，王佳云，沈红

(江苏省纺织产品质量监督检验研究院，江苏南京 210007)

聚氨酯(PU)涂层剂[1-2]是当今纺织品涂层整理剂的主要种类。PU全称为聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有—NHCOO—单元的高分子化合物，该单元由异氰酸基和多元醚或多元醇反应而成。它的优势在于：涂层柔软并有弹性；涂层强度好,可用于很薄的涂层；涂层多孔性，具有透湿和透气性能；耐磨、耐湿、耐干洗。

对于PU涂层的复合织物的定量分析,GB/T 2910.1—2009《纺织品定量化学分析第1部分：试验通则》提到：为避免引起分析误差，在分析试样之前最好去除[3]。目前研究较多的去除PU涂层的试剂主要有二甲基甲酰胺、四氢呋喃、环己酮等[4]，但是二甲基甲酰胺能溶解氨纶，因此并不适用于涂覆PU的聚酯/氨纶复合织物(简称PU涂层复合织物)的定量分析。作者通过比较四氢呋喃和环己酮在不同温度条件下对PU涂层复合织物中的PU涂层去除效果，得出了适宜的预处理方法，PU涂层复合织物经过预处理去除PU涂层后，用质量分数为80%硫酸溶解PU涂层复合织物中的氨纶后可定量分析其中的聚酯纤维的含量(G)并对其值进行修正，该定量分析方法为PU涂层复合织物的生产和应用提供了参考。

1 实验

1.1 试剂及试样

四氢呋喃、环己酮：分析纯，上海久亿试剂有限公司产；硫酸：分析纯，质量分数为80%，南京化学试剂股份有限公司产；氨水：分析纯，西陇科学股份有限公司产；PU涂层复合织物：编号为1#～9#，江苏澳洋纺织有限公司产；未涂覆PU涂层复合织物：编号为a#～i#(与PU涂层复合织物相对应，即PU涂层复合织物1#与a#为一对，2#与b#为一对,以此类推， 9#与i#为一对)，江苏澳洋纺织有限公司产。

1.2 仪器与设备

YG747快速八篮烘箱、H500恒温振荡水浴锅：南通宏大仪器有限公司制；AL204分析天平：瑞士Mettler Toledo公司制；SHZ-D循环水式多用真空泵：河南省予华仪器有限公司制；CU-6纤维细度仪：北京和众视野有限公司制。

1.3 实验方法

1.3.1 PU涂层的去除

选取1#～9#PU涂层复合织物1 g，将试样放入三角烧瓶分别加入一定量的四氢呋喃和环己酮并分别置于25，50，65 ℃水浴锅中，将水浴锅以恒温振荡100次/min的速率振荡30 min。然后用玻璃砂芯坩埚过滤，真空抽吸排液，用水冲洗，最后将坩埚和残余物真空抽吸排液。吸干试样表面水分，肉眼观察PU涂层的溶解情况，观察纤维上有无残余物胶着,得出适宜的去除PU涂层的试剂和条件。

1.3.2 试样中的G的定量分析及其值的修正

将第1组的1#与a#，第2组的2#与b#，以此类推，第9组的9#与i#，每个试样各称(1±0.2)g，准备2个平行样，供下一步实验。

(1)PU涂层复合织物

将1#～9#试样放入三角烧瓶按照1.3.1实验所得条件进行溶解处理，用已知干重的玻璃砂芯坩埚过滤溶液。在烧瓶中再加入60 mL试剂，用手摇动后将溶液倒出，用玻璃砂芯坩埚过滤。将试样转移到坩埚中，用试剂洗涤后真空抽吸排液。最后用热水清洗真空抽吸排液。将坩埚和试样放入烘箱(105±5)℃烘干、冷却、称重，作为试样总重。

继续将1#～9#试样放入三角烧瓶中，加入100 mL质量分数80%硫酸[5]，于24 ℃至少搅拌10 min使氨纶溶解，用已知质量的玻璃砂芯坩埚进行过滤，将剩余纤维用同温度、同浓度的硫酸洗涤3次，再用常温蒸馏水洗5次，用稀氨水中和2次，然后水洗至中性为止，每次清洗后必须用真空泵抽吸排液。将坩埚和试样放入烘箱(105±5)℃烘干、冷却、称重，计算得到G。

(2) 未涂覆PU的聚酯/氨纶复合织物

将a#～i#试样烘干、称重后置于三角烧瓶中，加入100 mL质量分数80%硫酸，按照上述(1)PU涂层复合织物的1#～9#试样的实验方法进行溶解、过滤、洗涤后，再烘干、冷却、称重，计算未涂覆PU的聚酯/氨纶复合织物中的聚酯纤维的含量(G0)。则G0作为每组试样的实际聚酯纤维含量。

(3)根据PU涂层复合织物试样中的G与未涂覆PU的聚酯/氨纶复合织物中的G0，计算试样中的真实聚酯纤维含量的修正值(F)。

(1)

1.4 分析测试

表面形貌：使用纤维细度仪，在一定的放大倍数下，对试样进行投影观察并拍照。

2 结果与讨论

2.1 溶剂对PU涂层的去除效果

以四氢呋喃和环己酮为溶剂分别在25，50，65 ℃条件下溶解PU涂层复合织物试样，其去除PU涂层的效果见表1。

表1 不同温度下四氢呋喃和环己酮去除PU涂层的效果Tab.1 Removal of PU coating by tetrahydrofuran and cyclohexanone at different temperatures

从表1可以看出：相同条件下，四氢呋喃对于PU涂层复合织物的PU涂层去除效果不太理想，而采用环己酮在65 ℃的条件下大多能较好地去除PU涂层；但是2#，4#，5#，7#，9#试样的涂层较厚，环己酮溶解后仍有少许胶状物质残余在试样表面。因此，需优化以环己酮作为溶剂去除PU涂层的实验条件。

2.2 环己酮对PU涂层去除的优化实验

对于上述PU涂层较厚的5个试样，采用溶解时间30 min、水浴温度65 ℃不变的情况下，增加环己酮试剂用量、提高振荡频率方式，进行优化实验，其涂层的去除效果见表2。其中5#试样的纱线优化实验前后的情况见图1。

表2 环己酮对PU涂层去除的优化实验结果Tab.2 Optimization experimental results of PU coating removal by cyclohexanone

图1 5#试样纱线优化实验前后的表观形貌照片Fig.1 Apparent morphology images of yarn sample 5# before and after optimization experiment

由表2、图1可以看出，在环己酮用量150 mL，水浴温度65 ℃，振荡频率150次/min，溶解30 min条件下对试样进行预处理，可以将试样的PU涂层去除干净。

2.3 试样中的G测定

9组PU涂层织物与未覆PU涂层织物试样在环己酮用量150 mL，水浴温度65 ℃，振荡频率150次/min，溶解30 min条件下预处理后，用质量分数为80%硫酸进行试样中的氨纶溶解实验，测得试样中的G，每个试样测试两个，结果取平均值，其结果如表3所示。

表3 试样中的GTab.3 G of samples

由表3可以看出：所得聚酯纤维含量低于实际聚酯纤维含量。通过纤维细度仪观察环己酮预处理后的纤维，发现纤维缝隙处仍残余了少许肉眼无法观察到的涂层或助剂类物质(见图2)，这类物质在后续质量分数80%硫酸实验中溶解，因此最终聚酯纤维含量偏低。需引入修正值对环己酮预处理试样后用质量分数80%硫酸的溶解实验所得到试样中的聚酯纤维含量的结果进行修正。