1、聚烷基硅氧烷水溶胶改性聚酰胺的结构与性能印染（2023 No.2）聚烷基硅氧烷水溶胶改性聚酰胺的结构与性能肖燕1，施清岛1，王维明2，3()1.吴江福华织造有限公司,江苏 苏州 215228;2.绍兴文理学院 纺织服装学院,浙江 绍兴 312000;3.浙江省清洁染整技术研究重点实验室,浙江 绍兴 312000摘要：采用聚甲基硅氧烷水溶胶对聚酰胺面料进行改性，分析了工艺参数对聚酰胺面料拉伸断裂强力的影响，并探讨了改性对纤维结构、热稳定性、色光及面料服用性能的影响。结果表明：改性聚酰胺面料的拉伸断裂强力可通过调整整理液pH、整理剂浓度、焙烘温度和焙烘时间进行控制；聚甲基硅氧烷可在纤维表面形成一层
2、致密的疏水性粗糙结构；改性可赋予聚酰胺面料良好的疏水性和抗静电性，而对纤维的主要热分解温度和面料的染色深度无明显影响，但会轻微影响面料的透气性和透湿性，并使染色色光略向红光和蓝光偏移。关键词：改性；聚烷基硅氧烷；水溶胶；聚酰胺织物；结构；服用性能中图分类号：TS195文献标志码：A文章编号：1000-4017（2023）02-0007-05Structure and properties of polyalkylsiloxane hydrosol modified polyamideXIAO Yan1,SHI Qingdao1,WANG Weiming2,3()1.Wujiang Fuhua
3、Weaving Co.,Ltd.,Suzhou 215228,China;2.Department of Textile and Apparel Engineering,Shaoxing University,Shaoxing 312000,China;3.Key Laboratory of Clean Dyeing and Finishing Technology of Zhejiang Province,Shaoxing University,Shaoxing 312000,ChinaAbstract:Polyamide fabric is modified with polymethyl
4、siloxane hydrosol.The influence of process parameters on the tensilestrength of polyamide fabric is analyzed,and the influence of modification on fiber structure,thermal stability,color and wearability of the fabric is discussed.The results show that the tensile strength of the modified polyamide fa
5、bric can be controlledby adjusting the pH of the finishing solution,the concentration of the finishing agent,the baking temperature and time.Polymethylsiloxane can form a dense,hydrophobic rough structure on the fiber surface.The modification can make the polyamidefabric have good hydrophobicity and
6、 antistatic properties,but has no obvious effect on the main thermal decomposition temperature of the fiber and the dyeing depth of the fabric,but slightly affect the air permeability and moisture permeability ofthe fabric,and slightly shift the color of the dyed fabric to red light and blue light.K
7、ey words:modification;polyalkylsiloxane;hydrosol;polyamide fabric;structure;wearability收稿日期：2022-11-23；修回日期：2023-02-11基金项目：中国博士后科学基金资助项目（2020M681735）。作者简介：肖燕（1971），女，四川营山人，高级工程师，主要从事功能性纺织面料开发。E-mail：。通信作者：王维明，男，副教授，硕士生导师。E-mail：。0前言SiO2薄膜因优良的光学性能、电学性能、抗腐蚀性、耐磨性和耐高温性等特性，备受材料界的青睐1-2。目前，SiO2薄膜的制备方法主要有物理
8、气相沉积法3、化学气相沉积法4、热氧化法5、液相沉积法6和溶胶凝胶法7。其中，溶胶凝胶法具有设备简单、适用范围广、成本低廉和工艺可控等优点，已成为纺织品功能整理研究的重要方法之一。文献报道，SiO2水溶胶涂层可赋予纺织品多种功能特性，如耐热性、耐磨性和疏水性等2，8-9。众所周知，功能整理的重要原则之一是赋予纺织品特殊功能时不影响织物的机械性能、色光和服用性能等。然而，目前关于聚烷基硅氧烷水溶胶改性对织物功能特性之外性能的研究鲜有报道。本文以聚甲基硅氧烷水溶胶（即杂化SiO2水溶胶）为改性剂对聚酰胺进行处理，分析改性工艺对织物拉伸断裂强力的影响，并探讨改性对织物结构、热稳定性、色光和服用性能的
9、影响。1试验1.1材料、试剂和仪器材料半漂聚酰胺织物和染色聚酰胺织物（70 D70 D）试剂聚甲基硅氧烷水溶胶（粒径及粒径分布系数PDI分别为77.2 nm和0.27，实验室自制），氢氧化钠（分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）仪器UF75 型强制对流烘箱（德国美墨尔特有限公司），P-AO型立式轧染树脂机（厦门瑞比有限公司），C20 型连续式定形烘干机（台湾 LABORTEX 有限公司），Instron3365 型万能材料试验机（美国 Instron 公7印染（2023 No.2）司），OCA50Micro 型全自动纤维接触角测试仪（Dataphysics 公司），TG/DTA6300 型
10、热重/差热综合分析仪（日本精工仪器有限公司），WSB-3A型智能式数字白度计（温州大荣纺织仪器有限公司），IRPrestige-21型傅里叶变换红外光谱仪（日本岛津株式会社），SU3800型扫描电子显微镜（日本株式会社日立高新技术有限公司），Datacolor 600 型测色配色仪（美国 Datacolor 公司），YG501D-型透湿试验仪（温州方圆仪器有限公司），RT-5300 型透气试验仪（英国 Roaches 公司），YG401型织物感应式静电测试仪（宁波大禾仪器有限公司）1.2聚酰胺织物改性用10 g/L NaOH溶液将2060 g/L聚甲基硅氧烷水溶胶的pH调节至27，在室温条件下
11、，采用二浸二轧法对聚酰胺织物进行改性，将改性聚酰胺织物在80 预烘2 min，再于130170 焙烘15 min，充分水洗后烘干，备用。1.3测试方法1.3.1断裂强力保留率采用 Instron3365型万能材料拉伸仪测试聚酰胺织物的拉伸断裂强力，隔距为 100 mm，拉伸速度为 200mm/min，每个试样测试 3 次，取平均值。断裂强力保留率按式（1）计算：断裂强力保留率=改性织物断裂强力未改性织物断裂强力100%（1）1.3.2抗静电性采用YG401型织物感应式静电测试仪测定聚酰胺织物的表面感应静电压和静电压半衰期，每个试样测试 3 次，取平均值。1.3.3疏水性采用 OCA50Micr
12、o型全自动纤维接触角测试仪测试聚酰胺织物的静态接触角，每个试样测试 3 次，取平均值。1.3.4红外谱图采用IRPrestige-21型傅里叶变换红外光谱仪对聚酰胺纤维的ATR全反射光谱进行测试，测试条件为：波数范围5004 000 cm-1、扫描次数32、分辨率4 cm-1。1.3.5表面形态结构经真空镀金后，采用SU3800型扫描电子显微镜观察聚酰胺纤维的表面形态结构。1.3.6热稳定性采用TG/DTA6300热重/差热综合分析仪测试聚酰胺织物的热稳定性。1.3.7光学性能采用WSB-3A智能式数字白度计测试聚酰胺织物的白度，Datacolor 600型测色配色仪测试染色聚酰胺织物的色差与
13、Lab值。1.3.8透湿性参照GB/T 12704.12009纺织品 织物透湿性测试方法 第1部分：吸湿法，在YG501D-III透湿试验仪上测试聚酰胺织物的透湿性，透湿率按式（2）计算：透湿率=（m0-m1）/（At）（2）式中：m0为同一试验组合体两次称量质量之差，g；m1为空白试样的同一试验组合体两次称量质量之差，g；A为有效试验面积（本部分中的装置为0.002 83 m2），m2；t为试验时间，h。1.3.9透气性参照 GB/T 54531997 纺织品 织物透气性的测定 在RT-5300型透气试验仪上测试聚酰胺织物的透气性，透气率按式（3）进行计算：透气率=167qv/A（3）式中：
14、A为试验面积，cm2；qv为平均气流量，dm3/min；167为dm3/（mincm2）换算成mm/s的换算系数。2结果与讨论2.1整理工艺参数对聚酰胺织物力学性能的影响本文以拉伸断裂强力保留率为评价指标，对聚甲基硅氧烷水溶胶改性工艺参数进行分析。2.1.1整理液pH对织物强力保留率的影响聚酰胺属于耐碱不耐酸的高聚物，在酸性条件下，酰胺键会发生降解，进而影响织物的机械性能。本文探究了整理液pH对聚酰胺织物断裂强力的影响，结果如图1所示。处理条件：整理剂质量浓度40 g/L、轧余率100%，焙烘温度和焙烘时间分别为140 和4 min。1OO 9O 8O 7O 6O 5O 4O 3O 2O 1O
15、断裂强力保留率/%23 34 45 56 67SH图1整理液pH对聚酰胺织物断裂强力保留率的影响Fig.1Effect of pH of finishing solution on the breaking strengthretention of polyamide fabric由图1可见，聚酰胺织物的断裂强力保留率随整理液pH的增大而增大。这是因为质子（H+）可攻击聚酰胺分子中的酰胺键（CONH），并使其断裂，这个过程会降低聚酰胺分子的聚合度，进而使纤维的断裂强力下降。由此可见，在制得要求尺寸的溶胶之后，将聚8聚烷基硅氧烷水溶胶改性聚酰胺的结构与性能印染（2023 No.2）甲基硅氧烷水溶
16、胶整理液pH调整为56，可显著减小聚酰胺纤维的强力损伤。2.1.2整理剂浓度对织物强力保留率的影响聚甲基硅氧烷浓度对聚酰胺织物断裂强力保留率的影响如图2所示。处理条件：整理剂质量浓度为2060 g/L、轧余率 100%，焙烘温度和焙烘时间分别为140 和4 min。1OO 9O 8O 7O 6O 5O断裂强力保留率/%2O 3O 4O 5O 6O整理剂质量浓度/(gL-1)图2整理剂浓度对聚酰胺织物断裂强力保留率的影响Fig.2Effect of concentration of finishing solution on the breaking strength retention of polyamide fabric由图2可见，聚酰胺织物的断裂强力保留率随整理剂浓度的增加而逐渐增大。这可能是因为采用聚甲基硅氧烷水溶胶进行整理时，虽然整理液酸性较弱（pH为6），但在高温焙烘时，仍可对纤维造成一定的损伤。当整理剂浓度较小时，附着到织物上的溶胶不足以形成致密的薄膜，纤维降解对断裂强力的影响起主导作用；当整理剂浓度超过一定值并继续增大时，聚甲基硅氧烷水溶胶可在纤维表面形成一层致密的薄膜
