辐射固化有机硅涂层织物的研究yd18114

周晓洁 吴海燕 王晓广 武汉纺织大学纺织科学与工程学院，武汉，430200

收稿日期：2012-06-18

作者简介：周晓洁，女，在读硕士研究生。研究方向为纺织材料及纺织品设计。

通信作者：王晓广，E-mail：wangxg1978@163.com

原载：产业用纺织品2013/10；31-34

【摘要】：采用乙烯基硅油、辐敏剂及SiO2纳米粉体配制不同的涂层剂对纯涤纶织物进行整理，并采用辐射技术对涂层进行固化。对涂层前后的织物进行表面形态、抗渗水性能、透湿性能、透气性能、拒水性能进行研究对比，结果表明：辐射能很好地将乙烯基硅油涂层剂固化，并在织物表面形成一层薄膜；整理后的织物抗渗水性好，拒水性强，并保持一定的透湿和透气性能。

【关键词】乙烯基硅油，涂层织物，辐射，固化，抗渗水性

【中图分类号】TS195．5 文献标志码：A 文章编号：1004-7093(2013)10-0031-04

织物的涂层整理是近年来发展起来的一种高速、有效的纺织品加工技术。涂层整理的主要目的是改变织物的外观和风格，使织物增加许多新的功能，如防水、透气、透湿、防污、阻燃等，使织物的用途大为拓宽，并提高产品的附加价值[1]。涂层织物的种类众多，其中有机硅涂层织物由于具有良好的拒水性、耐热性好、耐气候性好、力学性能优良、无毒等众多优点，备受亲睐[2]。但由于有机硅黏合性较差，很难用传统的热烘方式对其进行很好的固化，且其热固化成本很高[3]。近年来，由于辐射固化技术具有固化速度快、污染少、节能、固化产物性能优异等优点，是一种环境友好的绿色技术，广泛运用于各个领域[4-8]。热固化为目前我国织物涂层固化的唯一方式，近年在国外已出现辐射固化织物涂层技术，但处于严格保密状态，我国辐射固化织物涂层技术仍处于研究阶段，迄今几乎没有一台电子加速器用于实际生产[9-11]。本文采用乙烯基硅油对织物进行涂层整理，并利用辐射固化方式对涂层进行固化，对整理前后织物的性能，如外观形态、抗渗水压力、透气性、透湿性、表面张力等进行测试分析。

1 试验部分

1．1 试验材料及试剂

纯涤纶织物240T(昆山市英杰纺织品进出口有限公司)；乙烯基硅油(黏度为10 000 cs，上海鼎绍化工有限公司)；辐敏剂(季戊四醇三甲基丙烯酸酯，广州谛科复合材料技术有限公司)；SiO，纳米粉体(粒径为30 nm，南京海泰纳米材料有限公司)。

1．2 试验设备

⁶⁰Co-γ 辐射源，湖北省农业科学院辐射加工研究所；JSM-6510型扫描电子显微镜；YG(B)812D-20型织物抗渗水压测试仪；YG(B)61D型数字式织物透气量仪；jY-PHb型接触角测定仪；马丁代尔耐磨仪；电热恒温鼓风干燥箱；透湿杯。

1．3 试验工艺及参数

本文中采用的技术路线为：配制涂层整理剂→涂层(刀涂)→辐射固化(氮气保护)→卷装→取样→测试分析。

本文分别采用不同的涂层配方及辐射工艺，其详细参数如表1所示。

表1 试样及其涂层工艺

2 测试结果与分析

2．1 涂层前后织物表观形态的变化

涂层前后织物的表观形态如图1所示。

图1 涂层前后织物的表观形态

由图l(a)可知，纯涤纶织物在涂层层前，纤维表面十分光洁，纤维与纤维之间缝隙较明显，由此决定其涧湿性能较好，且具有良好的透湿、透气性能。由图1(b)及图1（c）可知，由乙烯基硅油涂层后，利用60Co-γ辐射技术不仅可以很好地将硅油涂层剂固化，而且涂层剂能在织物表面形成一层较连续的薄膜，纤维与纤维之间互相黏结，缝隙减少。采用纯有机硅整理后的织物，其表面的膜比较光洁，而加入辐敏剂及SiO2纳米粉体后所形成的膜则表现不仅粗糙而且相对较致密。膜的增加必然会影响材料的表面能以及透湿、透气等性能。

2．2 抗渗水性能

涂层前后织物的抗渗水性能(静水压力)测试结果如表2所示

表2涂层前后织物的静水压力 单位：Pa

注：“涂层面向上”是测试时，非涂层面向下，接近水面，水压从非徐层面向上透过织物：“涂层面向下”是指测试时．涂层面向下．接近水面，水压从涂层面向上透过织物

由表2 可知，涂层前的涤纶织物完全不抗静水压力，其静水压力值不到100 Pa；而经乙烯基硅油涂层后织物的抗静水性能明显增强。这是由于有机硅分子在辐射条件下．交联固化，在织物的表面形成了膜，使得纤维与纤维之间几乎没有缝隙 在膜存在的情况下，织物的缝隙孔洞极小，其静水压力增大，由表2还可知，添加了辐敏剂的涂层织物的抗静水压力更好。这是由于辐敏剂的加入，在同等的涂层量下，辐射时乙烯基硅油分子的活性增强，分子之间能很好地交联固化，所形成的膜性能更优异、更稳定，使织物的抗渗水性能更强。．

2．3 透气性能

涂层前后织物的透气性能测试结果见表3。．

表3涂层前后织物的透气量 单位：立升/平米·每秒

注：“涂层面向上”是测试时，非涂层面向下，气压从非徐层面向上透过织物：“涂层面向下”是指测试时．涂层面向下．气压从涂层面向上透过织物

由表3可知，涂层前织物的透气量达46．1 2 L／(m2·s)，织物表现出良好的透气性能；涂层后的织物由于膜的增加，透气性能均下降，由添加了辐敏剂及SiO2纳米粉体的涂层剂整理后的织物，由于其成膜较致密，透气性能相对纯有机硅涂层的织物要差．但仍具有一定的透气性能。

2．4 透湿性能

涂层前后织物的透湿性能测试结果见表4。

表4涂层前后织物的透湿率WVT 单位：g/m2·24h

注：“涂层面向上”是测试时，非涂层面向下，水汽从非徐层面向上透过织物：“涂层面向下”是指测试时．涂层面向下．水汽从涂层面向上透过织物

由表4 可知，涂层前织物的透湿率达7 832 g／(m2·24 h)，织物表现出良好的透湿性能；涂层后的织物由于膜的增加，透湿性能均下降经纯有机硅涂层后的织物，虽在其表面形成了一层膜，似其透湿率仍高达6 000 g／(m2·24 h)以上；而经添加了辐敏剂及SiO2纳米粉体的涂层剂整理后的织物，由于其成膜较致密，透湿率则不到500 g／(m2·24h)。

织物在采用不同配方的有机硅涂层剂整理后，仍能表现出一定的通透性。主要原因在于，构成聚硅氧烷主链的Si-O-Si链的键角较大，原子与原子间的距离较长，具有较大的自由度，Si-O键长达0．193nm，使得硅氧烷类化合物不易发牛结晶。因此，其容易透过氧气、氮气甚至水蒸汽分子，用其处理后的织物仍具有一定的通气透湿性。

2．5 表面张力

涂层后织物的接触角如图 2所示。

涂层前的涤纶织物具有良好的润湿性，当在织物的表面滴上一定量的水滴后，水滴逐渐将织物润湿，其接触角为零。而由图2(a)可知，在采用纯乙烯基硅油对织物进行涂层整理后，其拒水性增强，接触角为100°；由图2(b)可知，在乙烯基硅油中添加辐敏剂及SiO2纳米粉体，由其整理后的织物的拒水性能更为优良，接触角为115°。原因在于，经有机硅涂层剂整理后的织物，其表面存在一层有机硅薄膜，有机硅分子表面能很低，决定了其涂层织物的拒水性较好。而在整理剂中添加了辐敏剂及SiO2纳米粉体后，最终形成的膜相对较粗糙，更进一步增强了织物的拒水性。

(a) 试样B涂层面	(b)试样C涂层面
图2 涂层后织物的接触角

3 结语

本文采用乙烯基硅油、辐敏剂及SiO2纳米粉体配制不同的涂层剂对纯涤纶织物进行整理，并利用辐射技术对涂层进行固化。通过扫描电镜观察可知，乙烯基硅油涂层整理剂能在织物的表面形成一层良好的较较的薄膜。而通过其他相关性能测试对比分析可知，涂层后的织物抗静水压力高，表面张力小，拒水性能好，并且还具有一定的通气透湿性能。该涂层织物可泛用于衣料(雨衣类、仿皮革、防水耐热衣)，日用 (防水布)，杂品(雨天帐篷布、海滨太阳伞)，工、农业用（电气散热材料、印刷布、制版布)，医疗卫生用 (护伤膏)，室内装璜用(贴墙材料、天花板材料、铺底材料)，装饰用(家具面料、遮光帘、暗幕等)，建筑用(顶盖板材、帐篷等)等产品中。

参考文献

[1]吴红玲，蒋少军．涂层织物的开发及应用[J]．济南纺织化纤科技，2002(2)：20-22．

[2]章杰．环保节能型织物涂层胶的发展和应用[J]．印染，2010(24)：4l45．

[3]李正雄．浅谈织物涂层剂[J]．印染助剂，2003，20(1)：7-10．

[4]HISATOMO Yonehara．The status of radiation curing markets and technology in Japan[C]．Conference Proceedings Rad Tech Asia，2001：115-119．

[5]GIESSMANN A． Muhipu,'pose production line for the coated textile industry [J]．Journal of Coated Fabrics，1998，28(1)：56-62．

[6] MEHNERT R．Radiation curing technology＆equipment[M]．Chiehester and New York，John Wiley＆Sons 1998：129-134．

[7] MENEZES T．Radiation curing：Looking back，Looking forward[J]．Radtech Report，1998(10)：14-18．

[8] UWE F．Radiation curable coatings[M]．SRI Consdting，2004：257-261．

[9] 金养智．高速发展中的中国辐射固化行业经济信息统计分析[J]．中国化工信息，2002(43)：13-17．

[10]TAKASHI U，TORU O，NORIYASU S，et a1．Radiation curing technology progress and its industrial appliin Japan[C]．Shanghai：Proceedings of Rad Tech Asia，2005：15-23．

[11]吕延晓．我国辐射固化产业发展特点与现状[J]．精细与专用化学品，2003(17)：6-10．