活性染料因其優(yōu)良的染色性能一直是纖維素纖維染色的重要染料之一， 但經(jīng)其染色的中、深色產(chǎn)品的濕摩擦牢度普遍較差。

      本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種具有適度化學(xué)活性、相對(duì)分子質(zhì)量較小、手感柔軟的有機(jī)硅改性陽(yáng)離子聚氨酯類活性染料濕摩擦牢度提升劑， 并評(píng)價(jià)了其主要應(yīng)用性能。  

1 試驗(yàn)

1． 1 織物、試劑及儀器

      織物 純棉織物13． 1 tex × 13． 1 tex， 120 根 /10 cm× 100 根 /10 cm， 活性紅 B-3BF 染色織物( 未使用固色劑， 染料用量 5% )。

      試劑 聚乙二醇 2000、N-甲基二乙醇胺、1， 4-丁二醇、溴丁烷( 均為化學(xué)純) ， 異氟爾酮二異氰酸酯、聚四氫呋喃 2000、氨基硅烷偶聯(lián)劑、二丁基錫二月桂酸( 均為工業(yè)品)。

      儀器 SDM-20L 中樣染色機(jī)， Y571N 摩擦刷洗色牢度儀， BT6300S 激光粒度分析儀。

1． 2 聚氨酯固色劑的制備

      將混合聚醚二醇( 聚乙二醇 2000 和聚四氫呋喃二醇 2000 的混合物) 在真空條件下加熱脫水1． 5 ～ 2 h，體系降溫至 60℃ 后， 投入二異氰酸酯和催化劑二丁基錫二月桂酸并逐漸升溫至 90℃ ， 反應(yīng) 3 h; 再降溫至40℃ ， 并于 1 h 內(nèi)分多次加入混合擴(kuò)鏈劑( 陽(yáng)離子擴(kuò)鏈劑 N-甲基二乙醇胺與非離子擴(kuò)鏈劑 1， 4-丁二醇的混合物) ; 升溫至 60 保溫反應(yīng) 1.5 h， 然后在 40℃ 勻速加入氨基硅烷偶聯(lián)劑， 升溫至 50℃ ， 保溫反應(yīng) 0． 5 h; 最后，升溫至 55 ～ 60 ℃， 并加入季銨化試劑溴丁烷， 反應(yīng) 0． 5h 左右; 中和、乳化。

1． 3 固色工藝

      二浸二軋工作液( 40℃ ) →脫水→100℃ 烘干→140℃焙烘 3 min。

1． 4 性能測(cè)試

      摩擦色牢度 參照 GB /T 3920—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》進(jìn)行測(cè)評(píng);

      織物柔軟度 參照文獻(xiàn)的斜面法進(jìn)行測(cè)定;

      織物親水性 參照文獻(xiàn)的滴水法進(jìn)行測(cè)定;乳液粒徑 采用 BT6300S 激光粒度分析儀測(cè)定。

      活性封端率( 偶聯(lián)劑質(zhì)量比) 通過(guò)計(jì)算合成配方中各種聚合單體和反應(yīng)物的用量得到， 即在各種參與和異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)的官能團(tuán)之和與異氰酸酯基團(tuán)摩爾分?jǐn)?shù)比為 1 的前提下， 用于對(duì)剩余異氰酸酯基團(tuán)進(jìn)行活性封端的硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量，占反應(yīng)單體總質(zhì)量的百分比

2 結(jié)果與討論

2． 1 固色劑的化學(xué)活性及主要應(yīng)用性能

      通過(guò)改變擴(kuò)鏈之后異氰酸酯基團(tuán)的預(yù)留量， 并以硅烷偶聯(lián)劑對(duì)其進(jìn)行活性封端， 獲得具有不同活性封端率( 9． 4% ～ 14． 8% ) 的樣品。其原料配比、粒徑分布和主要應(yīng)用性能見(jiàn)表 1 ～ 表 3。

      從表 1 ～ 表 3 可以看出， 活性封端率較高的固色劑相對(duì)分子質(zhì)量較小， 親水性較好， 表現(xiàn)為乳液粒徑小，粒徑分布窄。由于固色劑分子中的叔胺型陽(yáng)離子擴(kuò)鏈劑含量并無(wú)明顯變化， 并且被全部季銨化， 因此， 分子的正電性及由此帶來(lái)的親水性化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)介質(zhì)的酸堿性變化并不敏感， 表現(xiàn)為在較寬的 pH 值范圍內(nèi)粒徑分布相近。

      固色劑分子的活性封端率越高， 其交聯(lián)性越強(qiáng)， 固色后在纖維上成膜的彈性、強(qiáng)度、連續(xù)性和黏附性增強(qiáng)， 從而提高了紡織品的濕摩擦牢度。封端用偶聯(lián)劑用量達(dá)到 13% 時(shí)， 紡織品濕摩擦牢度提升 1 ～1． 5 級(jí)。隨著有機(jī)硅偶聯(lián)劑用量的增加， 有更多的有機(jī)硅鏈節(jié)富集在高分子薄膜表面， 起到一定的疏水作用， 進(jìn)一步提高了織物的濕摩擦牢度。但是， 若有機(jī)硅偶聯(lián)劑封端率過(guò)高， 在皮膜表面分布的有機(jī)硅鏈節(jié)將會(huì)連續(xù)化， 導(dǎo)致皮膜的親水性急劇惡化。

      試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)， 隨著固色劑用量和活性封端率的提高， 處理后織物的柔軟度先提高后下降。適當(dāng)?shù)姆舛寺蕦?duì)助劑的綜合性能十分重要， 故偶聯(lián)劑用量以 13%為宜。

2． 2 固色劑的季銨化及其主要應(yīng)用性能

      助劑分子的陽(yáng)離子性不但決定了其乳液性能， 而且對(duì)分子與纖維之間的親和性和吸附能力也至關(guān)重要。為適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)踐中多種印染工藝， 必須對(duì)助劑分子的叔胺擴(kuò)鏈劑進(jìn)行季銨化處理， 見(jiàn)表 4。

      表 4 和表 5 中， 隨著水性聚氨酯親水性基團(tuán)( 季銨化陽(yáng)離子) 增加， 助劑分子的親水性增強(qiáng)， 粒徑減小; 另一方面， 總離子濃度上升， 又會(huì)導(dǎo)致總雙電層厚度和離子流動(dòng)動(dòng)力學(xué)體積增加， 導(dǎo)致乳膠粒粒徑增大。

      固色劑分子的正電性不僅決定分子的親水性， 而且對(duì)其與纖維的吸附性能也有很大影響。若分子的正電性較強(qiáng)， 盡管纖維對(duì)助劑分子的吸附較快， 但平衡吸附量卻可能較低( 適用于浸軋固色工藝) ; 相反， 若助劑分子的正電性較弱， 纖維對(duì)其的吸附雖然較慢， 但平衡吸附量卻可能較高( 適用于浸漬固色工藝)見(jiàn)表6 。

      染色織物濕摩擦牢度的提升取決于助劑成膜的連續(xù)性， 即對(duì)助劑吸附量的要求較高。因此， 在確保充分吸附的前提下， 季銨化時(shí)間較短有利于提高助劑分子的吸附量， 以及改善皮膜的連續(xù)性， 從而使織物的親水性降低。但另一方面， 季銨化程度提高， 織物手感柔軟， 可明顯改善皮膜的親水性， 尤其在助劑用量較高時(shí)更加明顯。因此， 固色劑分子陽(yáng)離子性過(guò)高或過(guò)低， 都難以獲得優(yōu)良的綜合性能。

2． 3 活性封端及其主要應(yīng)用性能

      采用三乙氧基單氨基硅烷偶聯(lián)劑對(duì)陽(yáng)離子水性聚氨酯初聚體進(jìn)行活性封端， 賦予較小分子質(zhì)量的聚氨酯初聚體分子以適度的化學(xué)活性， 使其乳液具有粒徑小、滲透性強(qiáng)和易熱固成膜的特點(diǎn)。

      由表7 8 可以看出， 季銨化的固色劑分子乳液粒徑幾乎不受介質(zhì)酸堿度的影響， 具有較強(qiáng)的工藝波動(dòng)耐受性; 同時(shí)， 乳液粒徑隨封端溫度的降低有所增大， 且分布變寬。這可能是由于較低的封端溫度導(dǎo)致固色劑分子的封端率降低， 乳化時(shí)未封閉的異氰酸酯基團(tuán)與水發(fā)生反應(yīng)， 故助劑分子增大、親水性降低。

      盡管較高的封端溫度可賦予乳液較小的粒徑尺寸和較窄的粒徑分布， 但助劑的穩(wěn)定性不高， 儲(chǔ)存過(guò)程中易凝膠， 助劑的吸附和擴(kuò)散能力明顯變差; 而較低的封端溫度則會(huì)導(dǎo)致封端率降低， 助劑成膜性較差， 對(duì)織物濕摩擦牢度的提升能力有限。適中的封端溫度可得到成膜性較好、粒徑較小的助劑乳液， 在助劑的成膜性、親水性和柔軟手感之間取得平衡，見(jiàn)表9。

3 結(jié)論

     ( 1) 對(duì)于陽(yáng)離子水性聚氨酯初聚體， 適當(dāng)?shù)陌被袡C(jī)硅烷偶聯(lián)劑封端率( 13% 左右) 有助于使助劑乳液在成膜性、親水性和柔軟手感三者間取得較好的平衡，處理后的中深色紡織品濕摩擦牢度可提升 1 ～ 1． 5 級(jí)。

     ( 2) 季銨化可提高固色劑對(duì)印染工藝波動(dòng)的耐受性， 其適中的陽(yáng)離子強(qiáng)度是保證助劑分子在適宜的時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高吸附量的前提。適宜的季銨化條件為:溫度( 55 ～ 60℃) ， 時(shí)間( 30 ～ 40) min。

( 3) 陽(yáng)離子水性聚氨酯初聚體的封端溫度以 50℃左右為宜， 封端時(shí)間為 40 min。

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