織物涂層對無紡布耐靜水壓的影響分析

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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(dú)特的手感和功能,，提高產(chǎn)品的實(shí)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(jī)械強(qiáng)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(diǎn),。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(jī)溶劑(如甲苯,、丙酮等)為分散劑,，有機(jī)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,。
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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,。
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3 V2 a7 i! K' @1 實(shí)驗(yàn)部分
7 _% |7 O/ t! K- K1 K1.1 材料與儀器
: s8 C! ]* D. W2 s* q  c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,。
/ H2 O& q5 e# jGemini 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,。
  G, o& T0 H# _: l* \; Z! c# G" j# d1.2 水性SA乳液的制備
3 _1 u* c$ F2 w/ N在溫度40 ℃的磁力攪拌器上放兩個(gè)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(qiáng)烈攪拌,，加入不溶于水的二苯甲酮(引發(fā)劑),，繼續(xù)恒溫?cái)嚢瑁�直至完全融��,，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,。
( Y2 T& m5 h) ~$ A8 E1 r( f( Y- y1 {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?cái)嚢?0 min，即得到水性丙烯酸十八酯乳液,。
1 \. S9 a# i4 X+ I! J1.3 SA乳液涂覆PP無紡布
) Z" ?5 y: y4 }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(shí)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
3 k% G4 W" q! J' T. t乳化劑用量是影響單體分散增容的一個(gè)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(shí),，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(shí),，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,。
, _; J* y5 q, h7 z% \  m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(jì)正交實(shí)驗(yàn),，因素與水平見表1，結(jié)果見表2,。
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! h- I9 g$ M9 a( {& U8 i2 k9 z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(shí),，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(jìn)而對涂層之后的無紡布進(jìn)行耐靜水壓測試,。

/ v- k; V- B1 B; y7 |# F: r2.2 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,。
( j  C+ }" _; g6 s* D4 G7 p由圖2可知,，原PP無紡布在456.5 ℃處出現(xiàn)一個(gè)峰；PP-c-SA無紡布則有兩個(gè)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(shí),，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。

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2.3 交聯(lián)劑用量對PP無紡布的耐水壓性能影響
/ D; y; E1 J3 V# u. N9 U' U* L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(jìn)行耐靜水壓測試,，結(jié)果見表3,。

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; N2 [7 @* k" j3 [, `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(jī)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(gè)等級[14],。當(dāng)交聯(lián)劑濃度為0.5%時(shí),，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(jìn)一步增大時(shí),，雖然耐水壓進(jìn)一步增大,，但此時(shí)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(shí),，鏈段高分子的運(yùn)動就會受到約束,，織物的手感就會偏硬，不利于其進(jìn)一步應(yīng)用[15],。
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3 a2 X$ X/ [5 l" m2.4 增重率對PP無紡布的耐水壓性能影響
  M6 q! ~) p6 @9 s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,。

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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,。

& G; R( s% |4 [# h) a3 結(jié)論
5 ?8 L, ]# Q% L; g; P  ]! x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(shí)，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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遠(yuǎn)祥

學(xué)習(xí)了！