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聚酯织物吸湿排汗亲水整理工艺的研究 张惠芳 沈勇 赵阿金 孙楠 上海工程技术大学化学化工学院孙启佳 上海海欣集团股份有限公司【摘要】对亲水整理剂 GX-l2 在聚酯织物上的应用工艺进行了研究实验结果表明，经亲水整理剂 GX-l2 整理后的聚酯织物的吸水性、透湿性、易去污性和抗静电性得到显著提高，并能获得良好的持久性的亲水整理效果同时提出了亲水整理剂 GX-12 整理聚酯织物的最佳工艺条件关键词】聚酯织物 亲水整理 亲水整理剂 吸湿排汗l 前言 聚酯纤维是当今合成纤维中最大的品种之一，由于聚酯纤维具有断裂强度大，耐磨性好，又耐虫蛀、耐霉菌等优良性能，且纤维可染性好，故聚酯织物受到人们喜爱[1]但聚酯织物的疏水性，使吸湿排汗性能差，产生的静电效应又使其存在易沾污、织物表面易起毛起球等缺点，穿着舒适性比天然纤维差作为服用面料，在实际应用中受到限制，为此人们在改善聚酯织物亲水性能方面做了大量的研究[1-3]聚酯织物的亲水整理就是在保留聚酯纤维优良性能的基础上，提高织物的吸湿性，改善其抗静电性能和易去污性，使聚酯织物具有优良的服用性能聚酯织物亲水整理的方法很多，主要是在纺丝和整理两个过程中进行改性。

纺丝改性是指在合成纤维制造过程中，使聚酯纤维具有亲水性能；整理改性指在聚酯纤维或织物表面进行亲水整理，其实质是要在聚酯纤维或织物的表面加上一层亲水性化合物，达到改变纤维表面亲水性能的目的可应用的方法，主要是亲水性整理剂的吸附固着、亲水性单体的表面接枝以及纤维表面的一些其他处理[2]本文采用自制的非离子水溶性聚酯树脂亲水整理剂 GX-l2，对聚酯织物亲水整理的工艺进行了研究2 实验材料与方法2·1 材料与试剂织物：涤纶长丝织物(68D，l44×72)试剂：均为市售 AR 和 CP 级助剂：GX-l2 亲水整理剂 (自制)，主要为聚酯-聚醚嵌段共聚的水溶性物质2·2 整理方法2·2·1 工作液的组成配制不同浓度的 GX-l2 溶液，根据实验要求调整溶液的 pH 值2·2·2 整理工艺流程浸轧法：二浸二轧整理液(轧液率 70-80%)→干燥 (l00℃ ，2min)→ 焙烘 (120-150℃ ，2-3 min).浸渍法：织物放入整理液(浴比 1:30)，升温到的 60℃ ，保温 10min，然后加热到 130℃ ，保温 30-60min，热水洗2·3 测试方法2·3·1 吸水性性能测试采用狭条法测毛细高度[4]。

将 2.5×20cm 织物试样上端固定在支架上，下端浸在高锰酸钾水溶液中测定 15 分钟后溶液在织物上的上升高度(cm) 2·3·2 透湿性能测试[4]织物透湿有两种途径：(1)液态水由织物的毛细作用而传递；(2)水分蒸发成蒸汽通过衣服传递出去，或蒸汽在衣服上凝结成水后再蒸发到外界空气中去，其中第二种途径更为普遍本实验以测试织物湿阻为主，通过费克(Fick)方程计算织物的透湿阻抗 R 值实验在W-501 型超级恒温槽的内装蒸馏水的烧杯中进行，杯口覆盖织物，水面距织物 l 厘米R = D（△ C）At/Q△ C = 2.89×lO-4×(Pl×RHl/Tl-P2×RH2/T2)D = 0.22 + 0.00147m式中：Q-水汽传递量(g)；△C-织物两面水汽浓度差(g/cm 3)；D-传递系数；A-实验杯口的面积(cm 2)；t-蒸发时间(s)；P l、P 2-水温，环境温度下饱和水汽压 (mmHg)；RH l -饱和蒸汽相对湿度；RH 2 环境温度下相对湿度；T l、T 2-织物两面绝对温度 (K)；m-试验环境温度(℃ ）2·3·3 抗静电性测试聚酯织物的抗静电可以通过织物的表面电阻(Ω) 来反映。

当织物的表面电阻越小时，则它的抗静电性越好；反之，则越差本文实验是使用 ZC36 型高阻计来测定织物的表面电阻2·3·4 防沾污性测试称取一定重量经亲水整理后的织物，放入浴比 1:40，污液浓度 0.7%(owf)皂洗杯中(其中污液是由碳黑、羊毛脂和石蜡按 1:1.5:3 混合而成) ，在 SW-8 型耐洗色牢度试验机中洗涤10min，取出织物，用水洗涤，然后将其放入 80℃的烘箱中烘干，用 DSBD-l 数字白度仪测定织物的白度，通过下式计算经亲水整理的聚酯织物的沾污率沾污率(%) = [(B0-B1)/ B0]×l00其中： B0-未沾污前织物的白度； B1-沾污后织物的白度2·3·5 耐洗性测定参照 JIS0217-103 "家用电气洗涤方法"标准进行，具体为：将含有 2g/L 洗衣粉的洗涤液和测试织物放入洗衣机中，控制浴比 1:30，水温 40℃，洗涤 5min，脱水，再用冷水洗涤2min，脱水烘干，上述操作为一次洗涤，多次洗涤为重复上述过程即可2·3·6 其它性能测试断裂强度：采用 YG(B)O26D-250 型电子织物强力机测定撕破强度：按 GB428-78，在 YG-033 型织物撕破仪上测定。

回复角：按国家标准 GB3819-83 的垂直法测定3 实验结果与讨论3·1 整理液 PH 值对织物整理效果的影响配制浓度为 3%(owf)GX-12 的整理工作液，溶液的 pH 值分别为 4、5、6、7 和 8，用浸轧法分别处理聚酯织物后，测得的整理液的 pH 值对整理效果的影响如表 1 所示表 1 整理液 pH 值对理事效果的影响pH 值 毛细高度 cm 透湿阻抗 R 表面电阻 Ω 沾污率%4 5.78 l.32 4.4×108 14.755 5.93 1.15 1.8×108 5.886 6.53 1.07 1.16×108 2.l37 6.05 1.29 8.9×108 8.138 5.98 1.33 2.7×109 12.13未处理织物 1.71 1.39 9×109 14.98从表 1 可见，未经处理的聚酯织物毛细高度仅为 1.7lcm，R 值为 1.39，表面电阻为9×109Ω，沾污率为 14.98%，而经 GX-12 亲水整理剂整理后的织物，毛细高度与未处理织物相比要提高 3.4 倍，透湿阻抗在 pH=6 时，要降低 17%，说明经亲水整理后的织物具有良好的亲水性。

这是因为 GX-l2 亲水整理剂的的主要结构为聚酯和聚醚嵌段共聚物，其中聚酯链段和聚酯分子组成相似，产生共结晶而聚醚链段起到了亲水的作用，从而改善了聚酯织物的吸湿性同时从表 1 看到，经处理的织物的表面电阻也从 9×109Ω 最低降为1.16×108Ω，沾污率由 14.98%最低降为 2.13%，这是因为聚酯纤维的大分子是以共价键为主链的有机化合物，分子基团极性很小，因此疏水性大，导电性能差，织物表面能很高，一旦摩擦产生静电，易引起电荷积聚，易沾污，而经 GX-l2 亲水整理剂整理后的织物，改变了织物的表面性能，增加了导电性，织物的表面能降低，因此，经亲水整理后的聚酯织物吸水性、透湿性、易去污性和抗静电性得到显著提高同时，整理液的 pH 值对织物的整理效果也有影响综合表 1 各项测试的指标，在整理液的 pH=6 时，亲水整理效果为最好，而当 pH=8 时，亲水整理的效果显著降低，所以--般整理液的 pH 值应控制在 5-7 之间3·2 整理液浓度对整理效果的影响配制浓度为 1%、3% 、5%和 7%(owf)、pH=6 的整理工作液，用浸轧法处理聚酯织物，测得整理液浓度对整理效果的影响如表 2 所示。

表 2 整理液浓度对整理效果的影响GX-12 浓度(owf)(%) 毛细高度 cm 透湿阻抗 R 表面电阻 Ω 沾污率%1 5.72 1.19 4.5×108 5.383 6.21 1.09 1.03×108 1.005 6.39 1.04 5.25×107 0.757 6.42 1.02 4.45×107 0.70从表 2 可见，聚酯织物随着亲水整理剂 GX-l2 浓度的增加，织物亲水整理的效果得到明显提高，这主要是因为随着整理剂浓度的提高，聚酯织物表面的亲水基团聚醚链段分子的增加但当整理剂 GX-12 浓度为超过 5%时后，织物亲水整理效果提高的幅度不显著，因此，整理剂 GX-12 浓度一般控制在 3-5%较为合适3·3 不同整理工艺对织物整理效果的比较将聚酯织物在整理工作液的 pH=6，浓度为 1%、3%和 5%(owf)的条件下，分别采用浸轧和浸渍二种不同的整理工艺，处理后测得的织物各项性能指标如表 3 所示表 3 不同的亲水整理工艺对织物整理效果的影响工艺方法 GX-12 浓度(owf)(%)毛细高度(cm)透湿阻抗 R 表面电阻(Ω) 沾污率(%)1 5.72 1.19 4.5×108 5.383 6.21 1.09 1.03×108 1.00浸轧法 5 6.39 1.04 5.25×107 0.751 5.67 1.24 4.4×109 2.563 5.93 1.18 2.33×109 0.67浸渍法5 6.13 1.10 1.39×109 0.48末处理织物 1.71 1.39 9.109 14.98从表 3 可见，聚酯织物经浸轧法和渍法两种不同的工艺整理后，与未处理织物相比，都能获得良好的亲水整理效果。

但浸轧法和浸渍法两种不同的工艺比较，浸轧法的亲水整理效果要好于浸渍法3·4 整理液整理织物的耐久性能3·4·1 焙烘温度对耐久性能的影响配制整理工作液 pH=6、浓度为 5%(owf)，用浸轧法对聚酯织物进行处理，在不同焙烘温度下测得的织物各项性能指标如表 4 所示表 4 焙烘温度对耐久性能的影响毛细高度(cm) 透湿阻抗 R 表面电阻(Ω) 沾污率(%)焙烘温度 ℃ 未洗 洗 5 次 未洗 洗 5 次 未洗 洗 5 次 未洗 洗 5 次120 4.86 4.12 1.30 1.43 6.00×108 1.12×109 10.35 13.51130 5.25 4.65 1.21 1.31 3.80×108 7.86×108 8.38 11.21140 5.73 5.23 1.12 1.20 1.02×108 1.45×108 3.28 6.35150 6.39 6.04 1.04 1.10 5.25×107 1.50×108 0.75 2.95160 6.44 6.12 0.98 0.92 4.18×107 7.15×107 0.68 2.75170 6.50 6.20 0.94 0.98 3.98×107 6.98×107 0.54 2.24从表 4 可见，随着焙烘温度的提高，织物经亲水整理剂 GX-12 整理后的亲水整理效果得到明显提高,同时从表 4 可以看出，经亲水整理后的织物洗涤 5 次以后，其亲水整理的效果与未经洗涤的织物相比，随着焙烘温度的提高，各项性能指标降低的幅度逐渐减小，说明随着焙烘温度提高，其耐久性能得到提高，这是因为含有亲水基团的化合物与聚酯纤维的共结晶是提供纤维持久亲水性的有效方法[2,5]，随着温度升高，聚酯链段可以和聚酯纤维更好地产生共结晶，从而使含有聚酯-聚醚嵌段的 GX-12 整理剂能牢固附着在纤维的表面上，使经亲水整理后的织物其亲水性和耐久性能得到提高。

但当焙烘温度大于 150℃，织物亲水整理的效果提高幅度不显著，所以一般焙烘温度控制在 150℃3·4·2 洗涤次数对织物整理效果的影响配制整理工作液 pH=6、浓度为 5%(owf)，用浸轧法对聚酯织物进行处理，经不同洗涤次数后测得织物的各项性能指标如表 5 所示表 5 洗涤次数对织物整理效果的影响从表 5 可见，经 GX-12 亲水整理剂整理后的织物，随着洗涤次数的增加，织物的亲水整理效果有不同程度的降低但与未经 GX-l2 亲水整理剂整理的织物相比，仍具有较好的亲水整理效果，从而说明了 GX-l2 亲水整理剂具有良好的耐洗性能3·5 亲水整理对聚酯织物机械性能的影响将聚酯织物在整理工作液的 pH=6、浓度为 5。