化工行业人员经常接触酸、碱等强腐蚀物质,一旦发生意外,就会引起严重伤亡事故。采用橡胶或PVC涂层布做成的劳保服装,虽抗酸、碱性优良,但由于此类织物不透湿,穿着闷热不适。采用聚丙烯酸酯类涂层布,虽能达到良好的防水、透湿功能,但抗酸、碱性差。“七·五”期间我们曾研制了一种防酸防碱透湿涂层布,但其防护功能和耐洗性尚不能满足用户要求。为此我们采用聚丙烯酸酯共混改性技术和耐久性拒酸碱液整理工艺,制得的涂层织物防强酸性能由10分钟提高到60分钟以上,耐强碱性达10小时以上;耐洗性由5次提高到50次,较好地满足了用户要求。
1.理论部分
众所周知,组成织物的纤维素大分子在酸或碱的作用下会引起分解而使纤维素破坏。酸性水解使纤素大分子中1-4甙键断裂,降解成低分子醣类。纤维素虽然对碱比较稳定,但在强碱长时间作用下,也会发生水解反应,使纤维素具有还原基的葡萄糖剩基逐个脱落下来。织物中如含有涤纶纤维成分,则会被碱剥皮腐蚀,最终被破坏。
? 显然,要防止纤维素大分子在酸碱作用下的降解和聚酯大分子被碱剥皮腐蚀,必须设法防止酸、碱直接接触纤维。为此,我们采取防、拒结合的技术措施如下:
(1)以涂层方法在织物表面形成具有一定透湿功能的阻挡层,以阻止酸碱对纤维的侵蚀。
? 选用一种其主链全为碳-碳键结构,具有抗酸、碱性强的卤素侧基而又不含易水解侧基和合成高分子物CR-1,对聚丙烯酸酯类涂层剂AR502进行共混改性,同时选用具有表面活性的亲水性高分子增混剂进行增混,既提高了高分子膜的抗酸、碱性,又由于焙烘成膜时发生微相分离而产生的分子级通道而“传导”水汽分子,同时借助亲水性基团“传递”水汽分子,赋予阻挡层一定的透湿功能,实现了抗酸、碱与透湿的统一。这层薄膜构成了防止酸碱溶液破坏纤维,侵犯人体的第二道防线。
?(2)通过表面整理,降低织物表面的界面张力,使酸、碱溶液难以在织物表面润湿,渗透。
? 已知水的界面张力为72.8×10-5N/cm。酸、碱溶液都以水为介质,其界面张力一般都大于这一数值。为此,以含氟聚合物乳液对涂层织物进行耐久拒水整理,使其表面的界面张力大幅度降低,其值大约为24~25×10-5N/cm[1],极限值甚至可达10.6×10-5N/cm[2],从而达到防止酸、碱溶液润湿的目的。由Young氏方程:
COSθ=(γSG-γSL)/γLG
式中:γSG为固体、大气界面张力;γLG为液体、大气界面张力;γSL为固体、液体的界面张力。
?由方程知,γSG越小,则θ越接近于完全不润湿的180°。显然,经含氟聚合物乳液整理而使界面张力大大降低的涂层织物,难以为界面张力很大酸、碱溶液润湿。实际上,经如此整理的涂层织物的拒酸、碱溶液的性能,可达90%甚至95%以上。这种对酸、碱溶液的优良的拒沾性,形成了防酸、碱功能的第一道防线。
2.工艺和测试
2.1工艺
? 基布:全棉线卡,密度为450×230根/10厘米。
?共混改性:先将溶剂型聚丙烯酸酯涂层剂AR502(上海浦东新区蔡路化工厂生产)用乙酸乙酯进行适当稀释,然后边搅拌边加入抗酸、碱改性剂CR-1(甲苯溶液,本室研制)进行共混改性,加入异氰酸酯类交联剂铁锚101乙组分(上海新光化工厂生产),加入增混剂A(本室研制)。继续搅拌30分钟。
?涂布:基布?刮刀涂刮?烘干(90℃,3分钟),涂布2~3次。
?拒水整理:工作液AG710 30~40g/l(明成化学工业株式会社);AR512?交联剂(本室研制);AR512促进剂10~15g/l(本室研制)。
?工艺:涂层布→两浸两轧→烘干→焙烘(160℃,3~5分钟)→成品
2.2测试
2.2.1耐水压:GB4744-84,采用KYOTO(JAPAN)织物耐水压测定仪。
2.2.2拒水性:ASTM(1)1913-63
2.2.3透湿量:JISZ-208
2.2.4防酸、碱性:将98%的硫酸或40%的烧碱溶液于涂织物表面(各3滴),记录透过织物的时间,其平均值即为防酸或防碱指标。