摘要：利用正硅酸四乙酯及长链烷烃硅氧烷,采用溶胶-凝胶法及自组装方式对棉和涤纶织物进行拒水整理,通过先浸轧二氧化硅溶胶、再浸渍烷烃硅氧烷的方式赋予织物拒水性能.考察了烷烃硅氧烷结构和浓度及皂洗次数对接触角的影响,并利用扫描电子显微镜对二氧化硅溶胶整理前后棉和涤纶织物的表面形态进行比较.结果表明:以不同碳链长度的硅氧烷对经溶胶整理后的织物进行整理,均能提高拒水性能.随着碳链长度的增加,接触角增大;随着水解硅氧烷浓度的增加,拒水性能也得到提高.整理后的棉织物经30次皂洗后,与水的接触角为95°,涤纶织物为110°,仍保持一定拒水性能.性能测试表明整理前后织物的物理机械性能变化较小.
关键词：棉织物;涤纶织物;溶胶-凝胶法;无氟;拒水
织物拒水整理历史悠久,已研究或使用过的拒水剂种类繁多,目前常用的拒水剂主要是有机硅和含氟化合物.其中含氟拒水剂既有拒水性,又有拒油性,添加少量即可获得显著的拒水效果,且不损害纤维原有的风格,得到了迅速普及和推广,成为拒水剂的主流.[1]然而含氟类化合物价格昂贵且存在生态问题[2-4],影响了其进一步的发展.因此,采用新型的无氟整理技术已成为当今拒水整理的研究热点之一.将溶胶-凝胶技术应用于纺织品拒水整理是当前国内外研究的热点[5-7],然而应用于涤纶织物拒水整理的报道不多.通过溶胶-凝胶技术可以赋予纺织品纤维表面一定的粗糙度,提升拒水效果.本文以正硅酸四乙酯为前驱体,氨水作为催化剂制备了二氧化硅溶胶,并将其整理到棉和涤纶机织物上,而后将水解后的长链烷烃硅氧烷通过自组装方式赋予织物拒水性能.
1实验
1.1材料与试剂
材料:纯棉平纹机织布(548×284),涤纶平纹机织布(646×478).
试剂:正硅酸四乙酯、冰醋酸、氨水、无水乙醇均为分析纯;辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷均为工业品.
仪器与设备:Nano-ZS型纳米粒度与电位分析仪(英国马尔文仪器公司),OCA40型视频接触角测量仪(德国Dataphysics公司),JSM-5600LV型扫描电子显微镜(日本电子株式会社),RoachesWashwheel型皂洗牢度试验仪(RoachesEngineeringLTD.),H10K-S型双臂万能材料试验机(美国TiniusOlsen公司),WSB-Ⅱ型白度计(温州仪器仪表有限公司),YG461E型电脑式透气性测试仪(宁波纺织仪器厂).
1.2二氧化硅溶胶的制备
向圆底烧瓶中加入乙醇、氨水,在一定温度下搅拌30min,然后滴加一定量正硅酸四乙酯,搅拌90min,取出陈化60min后,测试粒径,并对织物进行整理.
1.3整理工艺
一浸一轧(1.2制得的二氧化硅溶胶,带液率70%~80%)→烘干(80℃,3min).
1.4烷烃硅氧烷的水解及自组装过程
将不同碳链长度的烷烃硅氧烷加入一定量乙醇中,而后加入适量的冰醋酸和去离子水,在室温下搅拌60min.将经二氧化硅溶胶整理后的布样浸入该水解液中60min,取出室温晾干后,再放入120℃的烘箱中烘60min.
1.5测试
接触角:使用OCA40型视频接触角测量仪进行测试,水量为6μL,当水滴与织物接触60s后读数,在同一样品的不同位置测量5次,取平均值;耐洗性:按AATCC测试方法61-2003《洗涤不褪色,家用和商用:加速》测试;断裂强力:根据GB/T3932-1997《纺织品织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长的测定-条样法》测试;白度:将试样叠成8层,在WSB-Ⅱ白度计上按GB8425-1987标准方法进行测试;透气性:根据GB/T5453-1997《纺织品织物透气性的测试》标准测试.
2结果与讨论
2.1二氧化硅溶胶的粒径及分布
通过改变反应物的用量,制备了一系列不同粒径的二氧化硅溶胶,得到最佳条件为:乙醇100mL、氨水5mL、正硅酸四乙酯6mL.由Nano-ZS型纳米粒度与电位分析仪测试其平均粒径为52.33nm,多分散系数(PDI)为0.135.其数量分布如图1所示.
由图1可以看出,制备的二氧化硅溶胶粒径主要集中在30~50nm,表明该溶胶的粒径在纳米级别范围内.同时通过改变各反应物的用量,可以方便快捷地控制二氧化硅溶胶的粒径.
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