新型功能聚氨酯PYX的合成及应用yd11608
冯仑仑，习智华，王雪燕，李维，郭捷茹 西安工程大学，陕西西安710048
收稿日期：
作者简介：冯仑仑，西安工程大学在读研究生，主要从事纺织品功能整理与技术的研究
原载：染整技术2009/9;11-14
【摘要】本文是在以中间单体聚醚多元醇为起始剂的基础上依照聚氨酯的合成工艺和技术，合成出新型功能聚氨酯PYX，用于麻织物的功能整理，与传统的整理剂对比，在折皱恢复及强力等方面取得了优良的整理效果。
【关键词】聚氨酯；功能整理；折皱恢复；强力
【中图分类号】YSl95，
1 引言
在纺织品加工中，克服纺织品存在的缺点，改善其服用性，提高其附加值，采用功能整理剂进行处理，是目前最行之有效的方法之一。本实验研究基于水溶反应性聚氨酯树脂(简称WPU)的特性和纺织品功能整理的基本要求，在以中间单体聚醚多元醇为起始剂的基础上依据聚氨酯合成工艺和技术，合成出新型功能聚氨酯PYX，用于麻织物的功能整理，在满足麻织物各种服用性的同时，解决传统功能整理剂所存在的释放甲醛及功能单一等问题，
本实验研究在以三元醇为起始剂的聚醚多元醇(YE)的基础上合成无甲醛功能整理剂聚氨酯(PYX)，并用于麻纤维织物的化学整理。
2 实验
2.1 实验药品
YE聚醚多元醇(分析纯，自制)；异氰酸酯(工业品，西安化学试剂厂)；有机硅KLD2325(工业品，西安克力达化工有限公司)；渗透剂JFC(工业品，陕西华润印染有限公司)；碳酸氢钠(分析纯，西安化学试剂厂)；Fixapret
F-CL(工业品，巴斯夫公司)；醇胺(分析纯，西安化学试剂厂)。
2.2 实验材料及仪器
纯大麻织物(10/10，30×30，
有机合成装置(自制)；LA-250气压电动轧车(北京机械厂)：NW-450热定型机(日本神户设备厂)：YC
2.3 PYX合成工艺
聚醚多元醇+异氰酸酯(TDI)(
通过以下反应形成的整理剂PYX含有强亲水性基团，并有高分子表面活性剂的特征，有乳化和分散性能，能快速渗入织物内部和纤维分子中活性基团反应，发生交联，从而赋予织物功能性。
合成的功能整理剂PYX的主要技术指标如表l所示：
表l PYX的主要技术指标
|
名称 |
外观形态 |
离子性 |
含固量 |
pH值(1%) |
稳定性 |
溶解性 |
|
PYX |
淡黄色液体 |
阴离子 |
18±2% |
5.5-6.5 |
一年(常温) |
溶于水 |
2，4工业应用
2，4，1整理剂工艺处方：
整理剂(PYX)
渗透齐4JFC
有机硅KLG2325
DH值
7～8
催化剂
织物→浸轧(二浸二轧，轧余率80%)→预烘(
2.5 测试标准
防缩(GB／8603-1988)，缩水率(GB／T8630-1988)，折皱回复角(CB/T3819-1997)，拉断强力(GB／T3923.1-1997)，毛效(FZ/T01071-1999)，白度(CB/T5885-1986)。
3 结果与讨论
整理剂PYX对织物服用性的影响包括抗皱防缩性、强力、毛效、白度等，其中最重要的是抗皱防缩性(以折皱回复角表示)，以下重点讨论整理剂PYX加工过程的工艺因素对织物折皱回复角大小的影响。
3.1 整理剂用量对织物折皱回复角的影响
用不同用量的整理剂PYX分别对不同麻织物进行整理，浓度对织物折皱回复角的影响如图l所示。
|
|
|
图1
PYX用量对织物折皱回复角的影响 |
由图1可以看出，织物的折皱回复角随整理剂用量的增加不断增加，在用量达到
3.2 焙烘温度对织物折皱回复角的影响
PYX浓度不变时，整理的织物采用不同的温度进行焙烘，焙烘温度对麻织物折皱回复角的影响如图2所示。
|
|
|
图2 焙烘温度对PYX整理织物折皱回复角的影响 |
焙烘温度主要影响整理剂与纤维大分子上羟基的反应速率，因此，焙烘温度是织物获得良好折皱回复角的重要参数之一。由图2可以看出，用整理剂PYX整理后的织物，随焙烘温度的增加，折皱回复角不断增加，在
焙烘温度对织物的白度有明显的影响，温度过高，整理剂中的芳环电子分布将发生变化，产生色变。考虑织物的折皱回复角，本实验采用焙烘温度为
3.3 焙烘时间对织物折皱回复角的影响
对PYX整理的麻织物进行不同时间的焙烘，焙烘时间对麻织物折皱回复角的影响如图3所示。
|
|
|
图3 焙烘时间对PYX整理织物折皱回复角的影响 |
整理剂与纤维大分子上活性基团羟基反应，需要足够的反应时间。由图3可以看出，整理剂PYX整理的织物焙烘时，随焙烘时间的增加折皱回复角逐渐增加，焙烘时问在2
min时，整理剂与纤维大分子上的大部分羟基已发生了交联，在3 min左右，已达到最大值，此时延长焙烘时间，已无助于织物折皱回复角的提高，反而造成了织物白度下降。实验采用焙烘时间为3
min。
3.4 pH值对织物折皱回复角的影响
调整整理剂PYX的pH值，对不同麻织物进行整理，pH值对不同麻织物折皱角的影响如同4所示。
|
|
|
图4
pH值对PYX整理织物折皱回复角的影响 |
整理剂在整理麻织物时，pH提供整理剂参与反应的条件，由图4可以看出，整理剂PYX在不同pH值下，织物的折皱回复角稍有差异，但总体趋势相同。当DH值在7～8时，整理剂分子具有较高的活性，和纤维大分子上的羟基发生充分反应，进行交联，使折皱回复角达到较高值。此后随pH值增加，折皱回复角逐渐下降。当pH值较高时，整理液的稳定性下降，整理剂分子向纤维内部的渗透能力降低，造成折皱回复角也随之降低。本实验采用有机碱性物质醇胺调节整理液的pH值，醇胺在调节pH值的同时，也能催化异氰酸酯与麻纤维大分子上羟基的反应，加快反应的速率，而且，醇胺分子中具有羟基，能与整理剂发生反应，成为整理剂结构的一部分，有利于整理剂整理效果的提高。实验发现，利用醇胺作为整理液的pH值调节剂，也能使织物的白度有所提高。
4
PYX与传统整理剂应用结果对比
整理剂PYX按照最佳工艺处方，在对麻织物进行应用，麻织物整理后的各项指标与传统整理剂Fixapret F-CL整理后的指标进行对比，结果如表2、表3所示。
表2 PYX整理麻织物的各项指标
|
织物 |
回复角° |
缩水率% |
强力(N) |
毛效(cm) |
白度(%) |
|
|
纯大麻 |
整理样 |
150 |
1.7/0.15 |
708.3/703.5 |
8.8 |
69.8 |
|
原样 |
76 |
4.0/0.2 |
722.2/799.5 |
7.2 |
74.3 |
|
|
大麻棉 |
整理样 |
160 |
1.5/1.0 |
472.9/402.1 |
11.0 |
12.8 |
|
原样 |
110 |
3.1/2.8 |
381.6/316.3 |
11.0 |
15.6 |
|
注:强力和缩水率为(T+W),回复角为缓弹(T+W)
表3 Fixapret F-CL整理麻织物的各项指标
|
织物 |
回复角° |
缩水率% |
强力(N) |
毛效(cm) |
白度(%) |
|
|
纯大麻 |
整理样 |
167 |
1.6/0.1 |
512.9/555.5 |
4.7 |
71.4 |
|
原样 |
76 |
4.0/0.2 |
722.2/799.5 |
7.2 |
74.3 |
|
|
大麻棉 |
整理样 |
186 |
1.6/0.1 |
271.2/200.1 |
7.1 |
13.6 |
|
原样 |
110 |
3.1/2.8 |
381.6/316.3 |
11.0 |
15.6 |
|
注：Fixapret
F-CL，
由表2和表3全面性能测试的各项技术指示可以看出，整理剂PYX整理麻织物的折皱回复角和传统的整理剂整理效果相比，完全能满足麻织物服用性要求，整理后织物的缩水率好于传统的整理剂，织物的白度两者基本相近，整理后织物的毛效也明显好于传统的整理剂，这主要是由于整理剂PYX具有很好亲水链段结构，在水溶液中具有极强的阴离子性和水溶性，对水分子有极强的结合能力，从而提供麻织物较高的毛效。表2和表3表明，用整理剂PYX整理麻织物后的强力,明显高于传统整理剂整理的麻织物，强力损失一般达到30％～40％，有的甚至接近60％，而用PYX整理的麻织物，强力损失很小，基本接近原样值，大麻棉经PYX整理后的强力比原样值略有提高，这主要是由于整理剂除和纤维大分子上的羟基发生交联反应外，自身也可以发生交联，附着在纤维表面，从而改善了传统整理剂造成的麻织物强力 损失。
5 结论
(1)合成的新型整理剂PYX在麻织物上的应用改善了织物强力及缩水率，折皱回复角完全满足麻织物服用性要求，整理后织物的毛细管效应也有一定改善。
(2)采用了有机碱作为整理剂的催化剂，替代了传统树脂整理的酸性催化剂，避免了对纤维素纤维的损伤。同时，有机碱作为催化剂对整理剂与纤维大分子的交联以及织物整理后白度的提高，都有很好的辅助作用。
(3)整理剂不含甲醛，在织物加工和服用过程中，亦不会产生甲醛，安全、环保，完全克服了传统树脂整理剂所存在的缺点。
5 参考文献
[1]陈耀祖著,有机分析[M]北京,高等教育出版社，1983，
[2](美)H.马克等著,水估人译,屠仁溥校,纺织物化学整理[M]北京,纺织工业出版社,1984
[3]朱诚身编,聚合物结构分析[M]北京,科学出版社,1995
[4]杨定国,毛纺织物防皱树脂合成及其整理工艺[J]西北纺织工学院,1995,9(4);316-318
[5]张泉译,整理剂的化学性及应用[J]印染译丛,1987(3);18-26
[6]王光旷,提高苎麻织物的服用性能[J]印染,2000(12);19-21
[7]吴明之等,聚氨酯工业[M]1994;40-41
[8]邱圣军,吴晓青等,水性聚氨酯乳液的制备与性能研究[J]胶体与聚合物,2006(1)