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標(biāo)題: 織物涂層對無紡布耐靜水壓的影響分析 [打印本頁]

作者: standard123 時間: 2019-9-3 17:22
標(biāo)題: 織物涂層對無紡布耐靜水壓的影響分析
織物涂層劑是在織物表面均勻涂覆后形成薄膜的一類高分子聚合物,，它可以使織物擁有獨特的手感和功能,，提高產(chǎn)品的實用性和附加值。主要的聚合物涂層劑有聚氨酯、聚丙烯酸酯以及聚氯乙烯等,。聚氨酯和聚氯乙烯具有優(yōu)良的成膜性和較高的機械強度，但兩者的耐靜水壓較差,；聚丙烯酸酯則具有易成膜和耐靜水壓良好等特點,。聚丙烯酸酯涂層劑分為溶劑型和水基型。溶劑型涂層劑是以有機溶劑(如甲苯,、丙酮等)為分散劑,，有機溶劑的使用會傷害人體和污染環(huán)境；水基型涂層劑制造成本低,、安全環(huán)保以及不燃,，逐漸替代了溶劑型涂層劑。耐靜水壓涂層劑一般采用短烷基鏈的單體共聚,，鮮有采用長鏈單體的,。

本文采用復(fù)配型的AEO-3和AEO-9水性乳液，熱穩(wěn)定性良好的PP無紡布作為基材,，較長烷基鏈的丙烯酸十八酯(SA)為單體,，借助紫外輻照，制備水基型聚丙烯酸酯涂層劑,。探究交聯(lián)劑對SA成膜的作用,，增重率對織物耐靜水壓的影響。

1 實驗部分
1.1 材料與儀器
丙烯酸十八酯(SA),、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA),、無水乙醇、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-3,，AEO-9)乳化劑,、二苯甲酮均為分析純,；聚丙烯(PP)無紡布，工業(yè)品,。
Gemini SEM500型掃描電子顯微鏡,；ZN-TX型紫外光箱；CJJ79-1型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器,；SDT Q600型熱重分析儀,；HW-6080型靜水壓測試儀；RH-C型手動噴槍,。
1.2 水性SA乳液的制備
在溫度40 ℃的磁力攪拌器上放兩個同等規(guī)格的燒杯,，分別標(biāo)記A和B。向A中加入2.0 g SA單體,、一定量和配比的AEO-3與AEO-9表面活性劑以及少量去離子水,，強烈攪拌，加入不溶于水的二苯甲酮(引發(fā)劑),，繼續(xù)恒溫攪拌,，直至完全融化，加入EGDMA交聯(lián)劑,，使其均勻地分散在乳液中,，制得預(yù)乳化液。
燒杯B中加入規(guī)定量的去離子水,，用一次性滴管取A中的預(yù)乳化液滴入其中,，速度控制在10滴/min左右，滴加完畢后,，繼續(xù)恒溫攪拌30 min,，即得到水性丙烯酸十八酯乳液。
1.3 SA乳液涂覆PP無紡布
采用手動噴槍,，控制噴嘴與無紡布之間的距離15 cm左右,，將水性丙烯酸十八酯乳液均勻的噴涂到無紡布表面，將無紡布固定在聚四氟乙烯板上,，將其正面朝上放入紫外輻照箱內(nèi),。采用紫外輻照的方法在織物表面制備水基型聚丙烯酸十八酯涂層劑，紫外燈管的功率500 W,，輻照時間4 min,。將輻照后的織物放入烘箱內(nèi)，在60 ℃加熱12 h即可,，得到PP-c-SA無紡布,。
1.4 材料性能表征
采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察PP-c-SA無紡布的表面形貌；采用熱重分析儀(DTG)分析PP-c-SA無紡布的熱力學(xué)性能,。

2 結(jié)果與討論
2.1 SA乳液的穩(wěn)定性
乳化劑用量是影響單體分散增容的一個主要因素,，乳化劑用量越大,，膠液中的乳膠膠束和乳膠粒子越多，增容作用也就越顯著,。單體濃度會影響乳化劑的效果,，當(dāng)單體濃度較低時，乳化劑會浮到溶液的表面,，形成富集[12],，導(dǎo)致乳液的表面能較高，當(dāng)單體濃度偏高時,，乳液液滴會發(fā)生相互凝結(jié)作用,，導(dǎo)致乳化的體系不穩(wěn)定。
探討乳化劑用量,、乳化劑比例,、單體濃度對乳液穩(wěn)定性的影響，設(shè)計正交實驗,，因素與水平見表1,，結(jié)果見表2。

由表2可知,，最佳條件為A4B2C3,，即在SA單體用量2.0 g的條件下,，乳化劑用量15%,，乳化劑AEO-9∶AEO-3復(fù)配比1∶2，單體濃度15%時,，乳液穩(wěn)定性最佳,。選用穩(wěn)定性最佳的水性乳液制備聚丙烯酸酯涂層劑，進而對涂層之后的無紡布進行耐靜水壓測試,。

2.2 PP-c-SA表征
由圖1可知,，原PP無紡布的粗糙度低，纖維表面光滑,，經(jīng)SA涂覆后,，粗糙度明顯提高，單絲纖維則變得粗糙,，其表面被類似鱗片狀的物質(zhì)所包覆,。由于SA單體具有較長的烷基長鏈，所以涂覆后能夠明顯提高PP無紡布的耐靜水壓,。
由圖2可知,，原PP無紡布在456.5 ℃處出現(xiàn)一個峰；PP-c-SA無紡布則有兩個峰,，分別對應(yīng)406.8 ℃和464.4 ℃,。406.8 ℃大致與SA聚合膜的分解溫度吻合,。在程序升溫過程中SA聚合膜優(yōu)先發(fā)生分解反應(yīng)，溫度464.4 ℃左右時,，殘余的PP無紡布開始分解[13],。殘余的PP無紡布分解溫度高于原PP高的主要原因是，紫外輻照導(dǎo)致了纖維結(jié)晶度的提高,，分解速率也比原PP無紡布偏低,。

2.3 交聯(lián)劑用量對PP無紡布的耐水壓性能影響
以0，0.1%,，0.3%,，0.5%，0.7%和1%的交聯(lián)劑為自變量,，選用穩(wěn)定性最佳的水性乳液制備涂層劑,，對PP-c-SA無紡布進行耐靜水壓測試，結(jié)果見表3,。

由表3可知,，PP無紡布的耐水壓值隨著交聯(lián)劑用量的增大逐漸增加，說明交聯(lián)劑在織物涂層劑的制備過程中起著重要的作用,，它可以與單體發(fā)生共聚反應(yīng),，改變聚合物的微觀結(jié)構(gòu)。在無交聯(lián)劑的情況下單體聚合成的膜為線性結(jié)構(gòu),，交聯(lián)劑的添加將會改變這種結(jié)構(gòu),，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的性能(如機械性能,、致密性,、化學(xué)穩(wěn)定性)會明顯高于線性的。隨著膜結(jié)構(gòu)的改變,，無紡布的耐水壓發(fā)生了變化,，而且自身的柔軟度也有所改變。無紡布的柔軟度可分為很柔軟,、柔軟,、較柔軟、較硬,、硬,、很硬六個等級[14]。當(dāng)交聯(lián)劑濃度為0.5%時,，PP無紡布不僅耐水壓增大到120 cm水柱,，而且柔軟性較好；當(dāng)交聯(lián)劑濃度進一步增大時,，雖然耐水壓進一步增大,，但此時織物的柔軟性不佳,。由上述可知，交聯(lián)劑的量與膜結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系,，交聯(lián)劑可以改變膜的交聯(lián)密度,，當(dāng)膜的交聯(lián)密度較大時，鏈段高分子的運動就會受到約束,，織物的手感就會偏硬,，不利于其進一步應(yīng)用[15]。

2.4 增重率對PP無紡布的耐水壓性能影響
采用穩(wěn)定性最佳的水性SA乳液為原料,，在0.5%的交聯(lián)劑作用下制備不同增重率的PP-c-SA無紡布,，考察增重率對無紡布耐水性能的影響，結(jié)果見圖3,。

由圖3可知,，PP無紡布的耐靜水壓隨著增重率的增大逐漸增大，增重率超過80%以后,，無紡布的耐靜水壓受增重率的影響趨于平緩,。在SA聚合膜完全覆蓋PP纖維之前，隨著覆蓋率的增大,，PP無紡布的耐靜水壓逐漸增大,。當(dāng)SA薄膜將PP無紡布覆蓋完全以后，增重率的繼續(xù)增大對織物耐靜水壓就不會產(chǎn)生明顯的影響,。

3 結(jié)論
以復(fù)配型的SA乳液為原料,，PP無紡布為基體，采用紫外固化成膜的方法直接在PP無紡布表面制備水基型織物涂層劑,。在單體濃度15%,，交聯(lián)劑濃度0.5%的條件下,，織物涂層劑的成膜性最好,；當(dāng)增重率80%時，PP-c-SA無紡布的耐水性最佳,，可承受高達(dá)120 cm的水柱,，并且質(zhì)地柔軟。

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作者: 遠(yuǎn)祥 時間: 2019-9-4 19:19
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