水性热反应型聚氨酯固色剂还具有以下优异特性[15]:1)低温加工——水性聚氨酯固色剂往往在其分子结构中引入了羟基、羧基、氨基、酰胺基等活性基团,不但本身能够形成大量的氢键,而且还能够与纤维发生交联反应。此外,使用焦硫酸钠或者亚硫酸氢钠封端的水性聚氨酯固色剂,具有很低的解封温度;
2)柔软作用——水性聚氨酯具有的“软段”结构增加了分子的柔韧性,因此在一定程度上能够赋予织物柔软性;
3)摩擦性能——聚氨酯其本身的柔韧性可改善织物的断裂伸长、断裂强度和摩擦性能;
4)环保性——生物降解性强且不存在金属盐,完全满足“ECO”(生态)标签的要求。
此外,阳离子性水分散型聚氨酯还可用于改善织物或无纺布的可染性。
3.2印花用聚氨酯助剂
目前,在涂料印花中广泛使用的是添加了羟甲基丙烯酰胺为自交联单体的PA类黏合剂。它透明性好,对涂料和纤维的黏附力强,可降低硬单体的比例和印花浆中黏合剂的用量以改善手感。但在印制大面积花纹时,其手感还不够柔软;同时,羟甲基丙烯酰胺的使用还带来了甲醛释放问题。若单纯提高PA软单体比例,则其吸尘性及黏搭性亦会提高。对针织物印花时,由于聚丙烯酸酯黏合剂的断裂延伸率较小,易产生露花现象。
在许多方面PU/PA-IPN均表现出了极佳的性能,可以克服PA黏合剂延伸性差、湿摩擦牢度低、易吸尘和黏搭的缺点,能够明显改善涂料印花织物的柔软性和耐磨性[19]。含有—NCO的水溶性聚氨酯,还能够与纤维中的活性基团及聚氨酯大分子重复单元上的氨基甲酸酯基发生交联反应,进一步提高涂料印花的各项牢度。研究表明[20]:用聚氨酯黏合剂印制的涂料印花产品手感柔软、得色量高且摩擦牢度明显高于涂料印花的国标(干2~3/湿2)及其他染料印花织物的国标要求(干3/湿2~3),可与染色织物相媲美,甚至超过后者。崔锦峰等人[21]合成的单组分常温氧化交联型水性聚氨酯树脂可深度交联,克服了线性聚氨酯涂膜在基布上的附着牢度差、耐水性低和耐磨性差等缺陷。完全满足丝网涂料印花的工艺要求,固化所形成的印膜高光、耐水、附着强、色彩鲜艳、手感好,是一种优良的环境友好型涂料丝网印花助剂。
3.3聚氨酯功能整理剂
3.3.1防缩整理
水溶性热反应型聚氨酯与绝大多数的阴离子助剂具有优良的相容性,主要应用于非氯化的聚合物“一步法”羊毛“加法”防缩加工,省工省时、对羊毛损伤小且避免了有害物质的排放。若将其与适量的聚氨酯乳液或羟基/氨基硅乳拼用,可最大限度地保持纺织品的原有风格和手感。
如今,水性聚氨酯羊毛防缩剂已被国际羊毛局(IWS)推荐使用。国内有许多毛纺厂都在使用Bayer公司的SynthappretBAP和日本达一琦公司的ElastronBAP羊毛防缩剂。
BAP羊毛防缩整理剂是一种水溶性热反应型聚氨酯甲酰磺酸酯盐,其合成方法是用三羟甲基丙烷和环氧丙烷在催化条件下聚合成低聚物,然后与过量5%~10%的异氰酸酯(如HDI)反应,得到端基为异氰酸酯的聚氨酯预聚体,最后在低级醇和水的混合溶剂中以焦硫酸钠进行封端而得[22]。
BAP为三官能度支化结构,其在碱性条件下通过加热形成的网状聚合物膜能够将羊毛鳞片紧紧包覆起来;另外,其分子中的—NCO也可与羊毛纤维表面的—OH、—NH2、—SH发生反应,在聚合物膜与羊毛纤维之间形成牢固的化学结合,使毛织物的防缩效果更加持久、耐洗。
以亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠封端的聚醚型聚氨酯预聚体羊毛防缩剂的成膜性和分散性好、表面张力小且储存稳定,可使羊毛织物的毡缩率下降90%~95%以上(防毡缩标准IWSTMNO.31,羊毛织物的面积毡缩率应≤6%),完全达到IWS机可洗标准[23-25]。处理后的羊毛织物手感柔软、色光仅发生轻微变化且对浅色织物具有比较明显的增深效果[26]。
吴明元等人[27]将氨丙基聚硅氧烷与聚醚多元醇和HDI预聚体中部分的异氰酸酯基反应,生成了含硅氧烷的PU预聚体,再以NaHSO3封端并分散于水中。此有机硅改性热反应型水性聚氨酯羊毛防缩整理剂具有比普通水溶性封端聚氨酯明显优异的手感。
3.3.2抗起毛起球整理
聚氨酯在织物表面具有较强的成膜性,且成膜强韧,耐低温、耐脆化、耐摩擦、强度高、弹性好并有一定亲和性。织物处理后可提高纤维的抱合力,减少纱线毛羽及静电荷的产生和积聚,有利于织物抗起毛起球性的提高。
以水性聚氨酯处理纯棉针织物,其表面抗起毛起球等级由原来的1~2级提高到4级以上,整理织物无游离甲醛释放。以其与改性2D树脂拼用,不但可减少织物上游离甲醛的产生而且能够有效地防止合纤织物产生毛球。德国拜耳的ElastronBAP水分散聚氨酯不仅可用于羊毛的防毡化加工,还有助于提高羊毛织物的抗起毛起球性能。
3.3.3抗皱整理
有文献报道[22,28]:水溶性热反应型聚氨酯可显著提高棉织物的折皱回复角,用于丝织物,可获得柔软、耐磨和抗皱等优良的服用性能。
王文在研究中还发现[29]:在全棉薄型织物的免烫整理中,将水溶性聚氨酯交联剂与树脂复配,能够在保证织物强力的同时明显提高其抗皱性。
以羟乙基木质素磺酸盐(HELS)与芳香族异氰酸酯反应制得的木质素聚氨酯,能显著提高棉织物的免烫性能[30]。
3.3.4抗静电整理
阳离子水性聚氨酯中的季铵阳离子及其吸湿性具有显著的抗静电作用,且具有较羧基型聚氨酯明显较好的耐水性。同时,阳离子聚氨酯还可使织物的耐磨及透气性大幅提高[26]。朱建平及周向东等人[31-32]则利用封端的脂肪族水性聚氨酯与阳离子表面活性剂中的活泼氢基团反应,制备了耐久型抗静电剂。该抗静电剂耐洗性好,且能改善染料的染色牢度。同时,其渗透性强、使用量低,再加上聚氨酯固有的耐磨性,使得此类抗静电剂具有广阔的发展前景。适用于涤纶、锦纶和腈纶织物的抗静电整理。
3.3.5外观风格整理
聚氨酯类整理剂用于仿麂皮整理,织物皮感强、手感丰满厚实、韧性好且通气透湿。与一般的织物仿麻整理剂相比,水分散热反应型聚氨酯分子量较低、对织物渗透力强,且能与纤维反应并自身交联成膜,因此整理织物的仿麻效果持久、耐洗。以天然多糖制得的水分散聚氨酯,不仅能改进整理织物的吸水性,还不会引起染料褪、变色,是一类高档的织物仿麻整理剂[30]。
3.3.6芳香整理
聚氨酯芳香微胶囊克服了明胶/阿拉伯树胶、脲醛树脂微胶囊存在甲醛的问题,同时还克服了环氧树脂微胶囊的变味、变色问题。
Bayer公司新近开发的“BayscentAromatheapy”技术便是一种基于聚氨酯微胶囊香味整理剂的纺织品香味整理新技术。据称该产品适用于纺织品所有的整理工艺,意大利一些主要的女式内衣和运动服生产商已使用该技术生产出了具有香味疗效的产品[33]。
我国天津工业大学的学者也利用界面聚合的方法,在水包油体系中以聚氨酯为壁材制得了芳香微胶囊,并讨论了微胶囊的性能及其影响因素,给出了芳香整理的参考工艺[34]。尽管聚氨酯芳香微胶囊具有诸多优点,但其留香时间却相对较短。
3.4聚氨酯涂层剂
作为织物整理领域中的突破性新技术,涂层整理技术打破了传统纺织品在花色品种、风格特征、使用功能等方面的局限性。通过涂层整理,可赋予织物拒水防污、防风保暖、阻燃、遮光和防辐射等原本并不具备的功能,使织物具有高回弹和柔软丰满的风格,或使织物具有天然皮革的外观并呈现悦目的光泽。与其他涂饰材料相比,聚氨酯以其分子结构可调性强、手感好、黏附力强、韧性高、抗疲劳、耐磨、耐寒及优良的环保性等优点异军突起,并取得了商业成功[35]。
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