改性氯丁胶乳用于涂层技术的探讨
胡伯康 张旭东 总后军需装备研究所
原载：染整涂层及其他整理学术论文、资料选辑/1990
提要
本文介绍了氯丁胶乳经改性后用于涂层的方法与性能，试验证明了改性氯丁胶乳涂层胶(简称RC-3涂层胶)具有优异的耐寒性和透气透湿性，适用于做防风防寒或防羽绒面料的涂层。
一、前言
羽绒服和羽绒被已在国内外流行，是一种高档保暖被服。由于羽绒很细，又有刚性和润滑性，很容易从织物孔隙中钻出来。为阻止羽绒钻出，往往采用高密织物，但生产高密织物对纤维原料、织机及生产技术的要求很高，而且生产效率低，原料消耗高，染色困难等，因此高密布的成木高、利润低。
目前，国内外已广泛采用涂层技术做防寒服、防羽绒制品面料。涂层技术用于防羽绒钻出，必须满足三点要求：(1)涂层胶膜即要填塞织物孔隙，又能让蒸汽(汗)透出来；(2)涂层织物必须柔软，而且不随温度的变化而有明显变化，即在冬季室外(低温)仍保持柔软；(3)涂层有较好的耐磨、耐洗性。现在流行的涂层布多数不能同时满足这些要求。
我们把上述三点要求作为研制涂层胶和涂层布应遵循的原则，并取得了成功。
二、涂层胶的研制
国内外涂层胶的品种很多，目前常用的有聚丙烯酸酯类、聚氨酯类、橡胶类、聚烯烃类，但几乎没有一种能同时满足上述三点要求，最难的是低温下保持柔软。据查，美国军用冬季装备中有氯丁橡胶、聚氨酯涂层布[1]。我们根据国内资源，曾用氯丁橡胶进行试验，涂层布在-l5℃左右手感比较柔
软，温度更低就见硬了。氯丁胶作为溶剂型涂层胶使用很不方便、不安全、有毒性，因此我们决定探索新的涂层胶。最后研制成功了改性氯丁胶乳涂层胶(简称为RC-3涂层胶)，并申请了国家专利[2]，已由北京市飞龙阻燃材料总公司组织工业化生产。
1·氯丁胶乳改性
氯丁橡胶的分子量大致在20000-950000之间。氯丁二烯在聚合时生成反式-1,4、顺式-1,4、1,2和3,4等四种结构的聚合体，其中反式-1,4结构决定氯丁胶的结晶度，所占比例为7-12%，比例越大，结晶度越高[3]。若在聚合时在氯丁二烯单体中加入适量的苯乙烯，可以抑制反式-1,4结构的比例，同时由于苯乙烯引进聚氯丁二烯分子链，便降低了分子的规整度，使结晶度和结晶速度大大降低[4]。事实证明，这种聚合物的低温性能良好，而且粘接性和弹性均有提高。根据配制涂层胶的需要，先合成改性氯丁乳胶，再配制成水乳型涂层胶。
2·增稠剂的选用
上述胶乳粘度较低，必须使用增稠剂，下表为---些试验的对比情况。
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增稠剂 |
用量(%) |
工艺性能 |
存放半年 |
其它 |
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羟乙基纤维素 |
6-5.5 |
成膜好，流动好 |
粘度下降 |
有不溶物 |
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聚丙烯酸钠 |
4-4.5 |
流动性差 |
稳定 |
相容性差 |
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羧甲基纤维素 |
5-5.5 |
成膜好，流动好 |
粘度下降 |
有不溶物 |
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海藻酸钠 |
5-5.5 |
成膜好，流动好 |
较稳定 |
价格偏高 |
聚丙烯酸钠增稠剂的增稠效果虽佳，但因流动性差而不适合用于涂层胶。两种纤维素衍生物作增稠剂往往因为其中含有未醚化物(不溶性纤维)，生产时在刀口处越积越多影响开车。因此，选用了海藻酸钠。
3·交联剂的使用
交联剂的加入可提高涂层织物的耐洗牢度。涂层耐洗性的测试方法是；涂层布放入2克/升的洗衣粉水溶液中，浴比为1:30，在家用洗衣机中按标准强度洗5分钟，甩干，再用冷水洗2遍，甩干、晾或烘干，算洗1次。洗后测涂层织物的透气量。下表是四次重复试验的平均数。显然，用量以8%为好。
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交联剂用量(%) |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
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透气量 (毫升/厘米2·秒) |
洗前 |
3.84 |
3.61 |
4.40 |
4.18 |
4.00 |
|
机洗3次 |
4.44 |
4.40 |
4.72 |
4.34 |
4.62 |
|
|
机洗6次 |
5.64 |
5.02 |
5.28 |
4.49 |
5.02 |
|
4·其它助剂
防老剂、促进剂、稳定剂、硫化剂等的使用，基本参照氯丁胶乳使用的助剂和用量，并根据涂层胶的机械性能和加工土艺性能作了调整。
5·粘度
涂层胶粘度显著影响涂层布的透气量，及涂层生产的工艺性能。据研究[5]，涂层胶粘度越大，涂层越薄，易成连续膜，则透气量小。多次试验得到以下平均数。粘度以旋转粘度计测定。
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涂层胶粘度(厘泊) |
8000 |
12000 |
15000 |
|
透气量(毫升/厘米2·秒) |
4.21 |
2.13 |
0.61 |
根据以上试验，最后制成的RC-3涂层胶是一种乳白色水乳胶，粘度在15000厘泊
左右，含固量为27%，pH值为9。
三、涂层布的研锚
前言中所说三点要求，要在涂层布上体现，涂层布的加工工艺也会影响这三方面的性能。
1·涂层前浸渍催化剂
为了加速涂层胶在织物上成膜、交联成型，需要借助催化剂的作用。由于催化剂接触涂层胶会很快起反应，而不能直接加入涂层胶。为了克服这一矛盾，只好在基布染色后的最后一格平洗槽中加入适量的催化剂。烘干后布上带有催化剂，涂层时催化剂即在布上促使涂层胶迅速成膜、交联。下表是说明催化剂作用的证据。基布为45×45涤棉平布(密度133×72)，以下同。
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比较项目 |
基布吃催化剂2% |
未吃 |
|
上胶量(克/米2) |
8-10 |
12-13 |
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透气量(毫升/厘米2·秒) |
0.63-1.02 |
3.34-4.40 |
2·涂层前防水
布在涂层前，先做轻度防水处理，可以降低上胶量，阻止胶料渗透到织物的另一面，手感柔软，低温性能好，但耐洗性稍差。
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未防水 |
涂前防水 |
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透气量(毫升/厘米2·秒) |
初始 |
1.43 |
0.20 |
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洗三次 |
1.93 |
0.72 |
|
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-30℃硬挺度(厘米) |
7.3 |
6.9 |
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但是，涂层布若要求有防雨性能，最好在涂层后再做一次防水处理。
3·涂层后的水洗
涂层后烘干、焙烘即可得到成品。如果能在焙烘后进行一次平洗，对提高产品质量是有好处的。洗涤时能将未反应物和可溶性低分子物洗掉，使布的手感柔软，性能稳定，请见下表的对比数据。
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工艺 |
涂层后水洗 |
不洗 |
|
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透气量(毫升/厘米2·秒) |
初始 |
0.86 |
0.57 |
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机洗三次 |
1.02 |
1.03 |
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机洗6次 |
1.12 |
1.27 |
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防羽绒(拍打法) |
初始 |
无羽绒钻出 |
无羽绒钻出 |
|
机洗三次 |
无羽绒钻出 |
无羽绒钻出 |
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透湿量(克/24小时·米2) |
3595 |
3412 |
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低温硬挺度(厘米) |
-20℃ |
5.5 |
6.0 |
|
-10℃ |
5.0 |
5.5 |
|
|
-30℃ |
6.0 |
6.6 |
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根据上述工艺研制的结果，分别在熊岳印染厂、武汉印染厂等单位进行了扩大试验，最近又在三五三二工厂进行了120万米布的试生产，均证明效果良好。
四、结论
(l)RC-3涂层胶在织物上形成微孔膜，既能透气、又有效地阻止了羽绒的钻出，而且在经受6次洗衣机强洗后，透气量仍能稳定在1-2毫升/厘米2·秒，表明它具有高密织物(透气量在1-3毫升/厘米2·秒)相似的防羽、防风、透气性能。
(2)RC-3涂层胶的涂层布其透湿量高达3500克/米2·24小时，能满足人们穿用过程中排汗、透气的要求。这是目前市上流行的涂层胶所难以达到的。
(3)RC-3涂层胶的涂层布在-30℃下仍保持柔软的手感，从-lO℃至-30℃的低温硬挺度变化仅在1厘米左右，这也是目前各种涂层胶所难以达到的。
因此，改性氯丁胶乳制成的RC-3涂层胶用于羽绒制品以及其它防寒服面料是合适的。
参考文献
[1]美国"军用规范MIL-C1969C(SA)"、"MIL-C-20696D"、"MIL-C-14366D"等。
[2]"耐寒透气涂层胶及其应用"，专利申请号为88101574.1
[3]《橡胶工业手册》，石油化学出版社，1978年版
[4]《氯丁橡胶应用技术》，天津橡胶工业研究所编
[5]胡伯康;"织物涂层技术分析"，《纺织学报》1987年1O月