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	纯棉篷盖布涂料染色拒水拒油阻燃复合涂层

发佈时间：2015.02.05 新闻来源： 流览次数：

随着篷盖布应用范围不断扩大，传统功能单一的篷盖布难以满足军用、产业用、民用等使用要求，篷盖布的发展趋向于多功能性。涂层法是实现纺织品多功能的重要方法，多功能化［1］、智能化［2］、绿色环保化是纺织品涂层整理［3 － 5］研究的热门课题。徐旭凡［4］采用转移涂层法，在聚氨酯涂层浆中加入壳聚糖，制得了具有防水透湿、抗菌效果的多功能织物。马晓光等［6］以T /C 高强平纹织物为基布，采用改性的聚丙烯酸酯TP 为涂层整理剂，制得具有阻燃、防水透湿、拒油、耐化学腐蚀、耐老化、防近红外探测等多种功能的涂层织物。张健飞等［7］在聚氨酯涂层剂中加入阻燃剂对涤纶基布进行涂层整理，制得具有防水透湿和阻燃效果的多功能涂层织物。郑今欢等［8］结合抗紫外线屏蔽剂，采用多种涂层剂对纯棉漂白布和尼丝纺织物进行涂层加工，制成了具有防水透湿和良好紫外线防护性能的多功能涂层织物。而结合涂料染色的同浴复合功能涂层整理研究未见文献报道。
另外，随着全球对环保、节能减排的关注，传统的“先染料染色再单一防水整理”分步生产技术受到了严重的挑战，本文采用同浴涂层法对纯棉篷盖布进行涂料染色、拒水拒油整理、阻燃整理等复合多功能加工，大大缩短生产工序，节约用水，降低能耗，减少污水排放，具有较好的实用价值。
1 ·实验部分
1. 1 实验材料与试剂
纯棉篷盖布，经纬纱线密度均为27. 8 tex × 2，经纬密为232 根/ 10 cm × 200 根/ 10 cm( 芜湖强力纺织品有限公司) 。
无光涂层剂PU-801 ( 工业品，辽宁恒星精细化工有限公司) ; 阻燃剂PES-M、阻燃粉PD( 工业品，杭州伊联化工有限公司) ; TG-435 ( 工业品，上海大金) ; 水性聚氨酯黏合剂( 自制) 。
1. 2 实验仪器与设备
MATHISLTF 型涂层机( 瑞士) ，JMU 型针板拉幅热定型机( 北京纺织机械器材研究所) ，M214 型表面抗湿性能试验仪( 山东省纺织仪器有限公司) ，YG815A 型织物阻燃性能测试仪、YG812D 型织物渗水性测定仪( 温州方圆仪器有限公司) ，S-4800 型冷场发射扫描电子显微镜及附件X-射线能谱分析仪( 日本日立) ，DTG-60H 热重分析仪( 日本岛津) ，YG815 垂直法织物燃烧性能测试仪。
1. 3 同浴涂层法复合功能整理工艺
涂层配方: 涂层浆65 份，涂料( 自配军绿色)8 份，自制黏合剂20 份，加水适量合成100 份。工艺流程: 篷盖布半制品→ 涂层→ 烘干( 100 ℃) → 涂层→ 烘干( 100 ℃) → 焙烘( 160 ℃ /3 min) → 测试。
涂层浆组成: 主要由涂层剂PU-801、阻燃剂PES-M、阻燃粉PD、防水剂等组成，设计5 种组分不同的涂层浆，见表1。

1. 4 测试方法
1. 4. 1 阻燃性能测试
参照GB /T 5455—1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》进行测试。
参照GB /T 17591—2006《阻燃机织物》的阻燃性能指标进行评价。B1 级: 损毁炭长≤15 cm，续燃时间≤5 s，阴燃时间≤5 s。B2 级: 损毁炭长≤20 cm，续燃时间≤15 s，阴燃时间≤10 s。
1. 4. 2 拒水拒油性能测试
在M214 型织物沾水仪上进行拒水柜油性能测试，参照GB /T 4745—1997《纺织织物表面抗湿性测定沾水试验》进行评级( 拒油性能测试模仿拒水性能测试方法，以植物油代替去离子水) 。
1. 4. 3 静水压测试
在YG812D 型织物静水渗水性测定仪上，按GB /T 4744—1997《纺织织物抗渗水性测定静水压试验》进行测试。
1. 4. 4 织物表面形态表征和表面元素分析
采用日本日立公司的S-4800 型冷场发射扫描电镜对织物形态进行扫描，并采用能谱附件对纤维表面成分进行分析。
1. 4. 5 热重分析
热重分析在日本岛津公司的DTG-60H 热重分析仪上测试。测试条件: 氮气气氛，气流为40 mL /min，升温速度为10 ℃ /min，温度范围为40 ～ 700 ℃，样品质量为1 ～ 5 mg。
2 ·结果与讨论
2. 1 涂层浆组分对复合涂层效果的影响
表2、3 示出不同组分涂层浆对涂层效果的影响。可看出，不同组分涂层浆对织物的防水性能和阻燃性能影响较大，而对染色性能没有明显影响，随着涂层浆中水性聚氨酯涂层剂用量的增加，拒水拒油整理剂和阻燃整理剂用量的减少，织物耐静水压越来越好，但织物的拒水拒油指标和阻燃指标都出现了不同程度下降，因为水性聚氨酯成膜性能较好，封闭织物的空隙，因而耐水压会升高，但随着其用量增加，织物上含氟、含磷量的绝对值会有所降低，导致拒水拒油性能和阻燃性能下降。综合考虑，选择3 号组分较为合适。

2. 2 涂层量对复合涂层效果的影响
表4、5 示出涂层量对涂层效果的影响。可以看出，涂层量大小明显影响涂层织物耐水压、阻燃性能和拒油性，而对拒水性能、染色性能几乎无影响。随着涂层量增大，织物耐水压也增大，主要是由于涂层量增大，织物表面形成的膜厚度和交联程度增大，抗水渗透性能增强，所以织物耐水压增大; 随着涂层量增大，织物表面含磷量、含氟量的绝对值也会随着增大，因而阻燃性能、拒油性能都有所提高。综合考虑，选用涂层量为197 g /m2 较为合适。

综上，纯棉篷盖布复合功能涂层整理优化工艺为: 涂层浆65 份( 其中涂层剂PU-801 60 份; 阻燃剂PES-M 20 份; 防水剂TG-435 20 份; 阻燃粉20% ( 对涂层浆) ) ; 自制黏合剂20 份; 加适量水; 涂层量197 g /m2 ; 焙烘温度160 ℃; 焙烘时间3 min。
2. 3 同浴复合功能涂层织物表面形态
图1 示出纯棉篷盖布复合功能涂层前后的SEM照片。可以看到，与未处理棉纤维相比，经过复合功能涂层后，纯棉篷盖布表面覆盖了一层薄膜，同时可以看到有一些微粒附着( 可能为阻燃粉) ，纤维之间存在一些相互黏连，这说明阻燃剂、拒水拒油整理剂、黏合剂等和纤维素之间可能形成了共价交联，在织物表面形成网状结构的薄膜包覆在纤维表面，封闭织物组织点之间的空隙，表面光滑性略有提高。

2. 4 同浴复合功能涂层织物表面元素分析
表6 示出采用扫描电镜的能谱附件( XPS) 对纯棉篷盖布涂层前后表面元素分析的结果。可以看出，同浴涂层法复合功能加工后，纤维表面氟元素的相对含量达到12. 17% ，而纤维表面磷元素的相对含量达到8. 88%。织物拒水拒油性能好坏取决于其表面拒水拒油整理剂含量，即纤维上氟含量，纤维表面氟含量的多少，也反映了纤维上总的氟含量的多少［9］; 同样，阻燃性能好坏取决于织物表面阻燃整理剂含量，即取决于纤维上磷含量，纤维表面磷含量的多少，也反映了纤维上总的磷含量的多少［10］。因此，涂层法复合功能整理后，织物上含有一定量的氟、磷，因此织物拒水拒油效果均达4 级以上，静水压达到18. 0 kPa以上，阻燃效果都达国标B1 级。

2. 5 同浴复合功能涂层热重分析
图2 示出复合功能涂层前后织物的TGA 热谱图。由图可知，同浴涂层法复合功能加工前后棉织物热裂解都存在3 个裂解阶段: 初始裂解、主要裂解和残渣裂解阶段［11］。复合功能涂层后，初始裂解阶段温度为40 ～ 249. 14 ℃，失重率约为7. 86% ; 主要裂解阶段温度为249. 14 ～ 332. 13 ℃，失重率约为37. 78% ; 332. 13 ℃ 以后裂解属于残渣裂解阶段，失重率为26. 73% ，且整理后各阶段裂解温度比未整理的出现均有明显降低，主要裂解阶段更为显著，由未整理时的279. 17 ～ 390. 31 ℃ 降为整理后的249. 14 ～ 332. 13 ℃，在700 ℃ 时残渣量由未整理时的17. 67% 提高到整理后的27. 63%。主要是含磷阻燃剂在高温时分解产生的磷酸、聚偏磷酸对棉纤维具有强烈的催化和脱水作用，促使棉纤维炭化，抑制左旋葡萄糖生成，说明纤维素阻燃属于凝聚相阻燃机制。

3· 结论
1) 同浴涂层法复合功能整理后，纤维表面氟元素的相对含量达到12. 17% ; 磷元素的相对含量达到8. 88% ，因而具有较好的拒水拒油和阻燃性能。同时涂层剂以及黏合剂等在织物表面形成膜结构，封闭织物表面纱线组织空隙，纤维表面也有一些固体附着物，具有较高的静水压和较佳的染色湿摩擦牢度。
2) 同浴涂层法复合功能整理后，各阶段裂解温度都比未整理有所降低，主要裂解阶段更为显著，700 ℃时残渣量明显提高。
3) 纯棉篷盖布复合功能涂层整理优化工艺为:涂层浆65 份( 其中涂层剂PU-801 60 份; 阻燃剂PES-M 20 份; 防水剂TG-435 20 份; 阻燃粉20% ( 对涂层浆) ) ; 黏合剂20 份; 加适量水; 涂层量197 g /m2 ; 焙烘温度160 ℃; 焙烘时间3 min。FZXB

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