1、第 卷 第 期 年 月现代纺织技术 .:.超纤填充型聚酰胺涂层织物的制备及工艺优化柏健壮虞一浩蒋继康陈智杰孙阳艺戚栋明(.浙江理工大学纺织学院杭州 .浙江凯瑞博科技股份有限公司浙江湖州.现代纺织技术创新中心(鉴湖实验室)浙江绍兴 .浙江省绿色清洁技术及洗涤用品重点实验室浙江丽水)摘 要:为提高聚酰胺涂层织物的服用性能将开纤后聚酰胺聚乙烯()超细纤维短纤与甲醇氯化钙存在下的聚酰胺高分子溶液共混制得超纤填充型聚酰胺涂层浆 涂层浆在涤氨纶混纺基布上经过双面刮涂、相转化、烘干等湿法涂层工艺操作得到超纤填充型聚酰胺涂层织物 对涂层浆的黏度、相转化时间、焙烘温度等工艺条件进行设计和优化分析比较不同制备工艺
2、下涂层织物的微观形貌、干湿摩擦、硬挺度和掉粉情况确定最佳涂层织物制备工艺 结果表明:涂层浆适宜的放置时间为 涂层最佳厚度区间为 当相转化时间和焙烘温度分别为 和 时涂层织物的性能最优关键词:超细纤维聚酰胺涂层湿法涂层工艺优化中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:网络首发日期:基金项目:浙江省“尖兵”“领雁”攻关计划项目()作者简介:柏健壮()男安徽滁州人硕士研究生主要从事功能涂层整理方面的研究通信作者:陈智杰:.伴随着服装行业不断发展的同时商标涂层织物的开发应用日益高涨为在织物表面进行精细的印刷或喷绘图案通常需要在织物表面涂覆一层或多层聚合物膜以形成平整、统一的表面 采用聚酰胺()作
3、为涂层剂制得的涂层具有价格低廉、手感柔软舒适、结构平整等诸多优点被广泛用于商标布、商标织带等领域 目前利用甲醇氯化钙体系溶解废弃聚酰胺纤维并通过湿法涂层法在织物表面成膜是制备商标布、商标织带等涂层产品的主要手段 该方法可赋予涂层织物较好的手感、透气、透湿性、吸墨性以及弹性等优点被业内广泛认为是一种绿色、高效回收利用废弃聚酰胺纤维的加工方法 目前常规的聚酰胺湿法涂层制备体系需要添加大量的高岭土、碳酸钙等无机粉末颗粒作为填料无机粉末颗粒虽然有助于提升聚酰胺涂层的白度和孔隙率但是无机粉末本身易团聚、质地刚硬且容易导致聚酰胺涂层耐磨性能差、手感不佳 以纤维作为填料来共混增强材料基体性能的研究愈发受到关
4、注诸如碳纤维、纤维素纤维、聚酰胺纤维等材料均得到了广泛应用 等和 等利用不同种类纤维材料(碳纤维、丝超细纤维)对复合材料进行增强证实了纤维填料对复合材料的热性能以及冲击和散裂行为起到了稳定作用 等以氢化丁腈橡胶为基体短链芳香族聚酰胺超细纤维和硅酸纳米纤维为填料制备了短纤维增强橡胶复合材料()测试表明少量的超细纤维便可使复合材料的机械性能得到显著改善 超细纤维作为一类环保材料因本身细度原因具有出色的力学性能及耐摩擦性能但将其应用到聚酰胺涂层中却鲜有报道本文采用 超细纤维取代传统无机粉末作为聚酰胺湿法涂层填料添加到氯化钙甲醇聚酰胺体系中制成湿法涂层浆而后通过织物涂覆、相转化、烘干等湿法工艺流程制得
5、超纤填充聚酰胺涂层织物 重点对超纤添加量、涂层厚度、相转化时间、焙烘温度等关键工艺因素进行了对比优化并且在实验范围内获得各方面性能最佳的超纤填充型聚酰胺涂层织物 实 验.实验材料无水甲醇()由湖南宏建化工有限公司提供无水氯化钙()由济南耀达化工有限公司提供聚酰胺 废丝由浙江凯瑞博科技股份有限公司提供涤氨混纺基布()由晋州市明尚织布厂提供 海岛超纤短纤由传化集团有限公司提供甲苯购自上海阿拉丁试剂有限公司.实验方法.超纤预处理将聚酰胺聚乙烯()海岛短纤与甲苯按质量比为 依次加入单口烧瓶中在 油浴条件下反应 待反应完毕后将产物过滤处理使用无水甲醇洗涤 次在 烘箱条件下烘干得到 超纤.超纤填充型聚酰胺
6、涂层浆的制备分别称取 甲醇和 氯化钙将二者放入 三口烧瓶中于室温条件下进行低速搅拌直至氯化钙完全溶解 称取 尼龙 废丝加入到上述混合液中于 水浴下静置反应 待尼龙 废丝溶解完毕搅拌过程加入预先剪碎处理的 超纤均匀分散后制得超纤填充型聚酰胺涂层浆.超纤填充型聚酰胺涂层膜的制备取适量超纤填充型聚酰胺涂层浆倒入刻有 凹槽的 聚四氟乙烯模具中将模具置入水浴中待涂层充分凝固成膜后将模具取出于烘箱中充分干燥即可制得聚酰胺涂层膜.超纤填充型聚酰胺涂层织物的制备将涤氨纶混纺基布裁剪出 尺寸大小 将基布充分浸入到超纤填充型聚酰胺涂层浆中在 下保持 后取出利用刮刀涂膜机在.的压力条件下对织物进行双面刮涂 将刮涂所
7、得织物放入水中进行相转化织物经过去离子水清洗后平整固定于针板上 织物经烘箱充分干燥后得到超纤填充型聚酰胺涂层织物.测试与表征.流变性能测试分别制备超纤添加量为、和 的填充型聚酰胺涂层浆样品依次将样品置于 烧杯中在同等温度条件下使用 型旋转流变仪(北京宏昌信科技有限公司)在 的转速下进行流变性能测试.微观形貌表征将超纤填充型聚酰胺涂层织物裁剪出 尺寸 将织物粘在贴有导电胶的样品台上进行喷金处理随后利用 场发射扫描电子显微镜(钢研纳克检测技术股份有限公司)在 倍放大倍率下对样品进行观测.耐摩擦性能测试磨损测试:将超纤填充聚酰胺涂层织物裁剪出 大小的样品采用 型摩擦色牢度测试仪(杭州百铭仪器有限公司
8、)对样品进行摩擦测试记录聚酰胺涂层出现磨损情况的临界磨损次数 临界磨损次数为聚酰胺涂层在摩擦过程中表面出现肉眼可见的磨损或细粉时的摩擦次数掉粉情况:取上述磨损测试样条进行 次摩擦实验取黑布对摩擦后的样条进行 压力挤压统计黑布上细粉黏附情况.硬挺度测试按照 .纺织品弯曲性能的测定第 部分 斜面法准备 块尺寸为 的超纤填充聚酰胺涂层织物样品其中径向 块纬向 块而后采用 型织物硬挺度测试仪(杭州德为仪器科技有限公司)对织物样品进行硬挺度测试.表面微观裂缝测试将不同焙烘温度下制得的超纤填充聚酰胺涂层织物裁剪为 大小的样品依照.的测试方法进行观测 每块样品选取五处观测位置统计分析涂层表面微观裂纹的分布.
9、抗弯折性测试将不同条件下制得的超纤填充聚酰胺涂层织物裁剪为 的样条 对样条进行 次的反复弯折而后观察涂层弯折处附近的裂缝产生情况评估其抗弯折性 结果与分析.超纤添加量对涂层浆流变性及涂层性能影响超纤添加量是超纤填充聚酰胺涂层织物制备工艺中的一项重要参数本文优先探究超纤添加量对涂层浆流变性及涂层性能的影响 由图 可知随着超纤添加量的提高涂层浆黏度整体呈上升趋第 期柏健壮 等:超纤填充型聚酰胺涂层织物的制备及工艺优化势由.逐步上升至.这是由于超纤分散于涂层浆中降低了涂层浆的流动性使涂层浆黏度上升 值得一提在实际工业生产中涂层浆在施胶辊的作用下被拖起再经过刮刀双面刮涂均匀分散于织物表面 涂层浆黏度过
10、大时不易被施胶辊拖起致使漏涂的几率增大 而当涂层浆黏度过小时在织物表面留存量过少无法得到高质量涂层织物在服装、内饰等应用领域聚酰胺涂层织物通常作为商标布的主体材料 因此聚酰胺涂层织物在喷墨印花后的耐磨损性能就显得尤为重要 通过探究超纤添加量对涂层掉粉情况及抗弯折性的影响由表 可知 超纤的加入在涂层浆相转化过程中起到了网状连接作用提升了涂层结构的稳定性与连续性从而减少了掉粉情况 随着超纤添加量增大涂层抗弯折性增强 这是由于超纤在相转化过程中迁移至涂层表面形成较为致密的结构层便于弯折时产生的应力分散图 超纤添加量对涂层浆黏度的影响.表 超纤添加量对聚酰胺涂层织物掉粉及抗弯折性对比.超纤添加量是否掉
11、粉黏附情况抗弯折性否几乎无细粉轻微裂痕否几乎无细粉轻微裂痕否几乎无细粉无裂痕否几乎无细粉无裂痕否几乎无细粉无裂痕以临界磨损次数作为评判标准针对不同超纤添加量的超纤填充型聚酰胺涂层织物进行摩擦测试 由图()可知不论在干、湿摩擦条件下超纤填充聚酰胺涂层织物的临界磨损次数均随着超纤添加量的增加而得到提升 当超纤添加量提高至 超纤填充型聚酰胺涂层织物耐摩擦性能的提升趋势渐缓 这可能是由于刮涂过程中能留存于基布上的超纤量存在上限使得其对超纤填充聚酰胺涂层织物的增强作用不能无限上升 涂层织物摩擦性能提升的主要因素是由于 超细纤维本身轻质高强高长径比的独特性质 超细纤维的存在可削弱超纤填充型聚酰胺涂层内部因
12、相转化引起的应力拉扯有效减少蜂窝结构 在遭遇外力摩擦时超细纤维可分散应力阻止微裂缝的发生和扩展 此外超细纤维聚集于涂层表面后在表层起到一定的缠结作用有助于涂层整体连续性的提升对掉粉情况有着极大改善作用由图()可知随超纤添加量的提高超纤填充聚酰胺涂层织物的硬挺度在较小范围内呈现渐缓的上升趋势 主要是由于超纤的加入会增大涂层浆的黏度导致涂层厚度略微增大不易弯折使得硬挺度提高 结合涂层浆流变性及涂层性能的分析超纤填充聚酰胺涂层织物制备工艺中最佳的超纤添加量为 图 不同超纤添加量下涂层织物的性能对比.现代纺织技术第 卷.涂层厚度的影响因素在最佳超纤添加量下涂层织物的性能受涂层厚度影响较大考虑到涂层织物
13、的制备可分为前置涂覆和后置湿法处理两个部分针对这两部分工艺对涂层厚度的影响进行分析 在工业生产条件下涂层浆以刮涂的方式整理至基布上刮涂压力通常为一定值(.)涂层膜的厚度主要与涂层浆黏度相关 由图 可知当静置时间延长涂层浆黏度呈上升趋势由 逐步上升至 这是由于涂层浆在放置过程中体系温度逐渐降低且随着溶剂甲醇的挥发聚酰胺分子链间的缠绕作用增强引起浆体黏度增大图 放置时间对涂层浆黏度的影响.进一步考察了不同涂层浆黏度条件下所制得涂层织物的厚度由图 可知随着涂层浆黏度的增大涂层厚度呈现出明显的上升趋势由 增大至 伴随着涂层浆黏度增大的过程涂层浆在固定的刮涂压力下的流平延展性能下降导致涂覆于织物表面的涂
14、层浆增多引起涂层厚度增大图 涂层浆黏度对涂层厚度的影响.表面孔隙结构及内部蜂窝状结构是超纤填充型聚酰胺湿法涂层织物的重要形貌特征决定此类性状的关键因素是相转化过程的持续时间 不同相转化时间下超纤填充型聚酰胺涂层织物的表面形貌及内部结构如图 所示 当相转化持续时间较短()时涂层表面孔洞结构较少内部蜂窝状结构较小 当相转化时间延长至 后涂层表面孔洞直径变大孔隙数目增多蜂窝状结构明显 这是由于涂层织物浸入到水溶液中后甲醇与水互溶涂层浆与凝固浴间会进行小分子交换 这一相互扩散的过程并非瞬时完成而是一个动态过程 随着相转化时间的增长涂层内部膨化程度增大最终导致结构稳定性下降图 相转化过程涂层织物的表面和
15、截面形貌.对不同相转化时间下制得的超纤填充型聚酰胺涂层厚度进行测试分析如图 所示 涂层厚度均随相转化时间的增长而呈现上升趋势由 增大至 且曲线逐渐平滑 这是由于在相转化第 期柏健壮 等:超纤填充型聚酰胺涂层织物的制备及工艺优化过程中随着甲醇分子的不断析出涂层内部的蜂窝状结构增多增大涂层整体膨化程度不断提升导致涂层厚度的增加 此外甲醇量一定相转化过程存在终点故上升曲线的斜率逐渐下降 相转化时间的长短对于超纤填充型聚酰胺涂层织物的表面孔隙结构及内部蜂窝状结构具有显著影响图 相转化时间对涂层厚度的影响.涂层厚度对涂层性能影响针对同一工艺配方下不同厚度的超纤填充型聚酰胺涂层织物进行掉粉测试 经历 次摩
16、擦试验后在 压力下利用黑布对摩擦后的超纤填充聚酰胺涂层织物进行挤压随后对比细粉沾附情况 由表 可知当涂层厚度达到 后涂层开始出现明显掉粉 这是因为当涂层过厚在相转化成膜过程中表面和内部凝固速度差距过大导致涂层表面和内部的内应力大涂层连续性遭到破坏出现掉粉表 不同厚度的超纤填充聚酰胺涂层织物掉粉及抗弯折性对比.涂层厚度是否掉粉黏附情况抗弯折性否几乎无细粉无裂痕否几乎无细粉无裂痕是少量细粉轻微裂痕是较多细粉较多裂痕是大量细粉极多裂痕由图()可知随着涂层厚度的增大超纤填充聚酰胺涂层织物的干湿摩擦性能均呈现下降趋势 这是由于涂层的厚度增大内部膨化程度增大涂层连续性变差在受到外部应力时易损坏 涂层厚度对于超纤填充聚酰胺涂层织物掉粉和干湿耐摩擦性能的影响是显著的 当涂层厚度过大时掉粉现象严重 当涂层过薄时基布存在裸露情况影响了涂层织物基础性能 由图()可知随涂层厚度增大超纤填充聚酰胺涂层织物的硬挺度呈上升趋势 这是由于涂层厚度的增大主要体现在内部蜂窝状支撑层这一结构的存在使涂层织物不易弯曲柔软性及手感下降而硬挺度得到提高 综合分析涂层厚度应控制在 为宜图 不同涂层厚度下涂层织物的性能对比.焙烘温度
