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丙纶无纺布因其抗张强度和抗弯曲强度高,耐磨损性能好,透气性好,价格低廉,因而具有广泛用途,近年来是无纺布行业中发展最快的品种之一。但丙纶大分子结构中不含有亲水性基团,结晶度高,结构致密,缺少微孔和缝隙,亲水性极差,回潮率仅为0.03%。与此相对的丙纶无纺布的诸多应用领域不仅提出了亲水性的要求,而且要求亲水性具有一定的耐久性。因此,对丙纶无纺布进行亲水改性及研制具有一定耐久性的丙纶亲水整理剂非常必要。
本论文通过研究表面活性剂的结构与丙纶无纺布亲水性的关系及各类表面活性剂复配对丙纶无纺布亲水性的影响,设计并制备了耐久性表面活性剂。将此耐久性表面活性剂与相应的亲水性能优异的表面活性剂复配,制备丙纶无纺布用的耐久性亲水整理剂,并用于丙纶无纺布的亲水整理,得到具有耐久亲水性的丙纶无纺布产品,以满足市场需求及消费者的需要。本论文研究分为四部分。
第一部分单一表面活性剂整理丙纶无纺布亲水性研究:选择了28种低分子表面活性剂及9种高分子表面活性剂,测试了表面活性剂临界胶束浓度下的表面张力(γcmc)、润湿力及整理丙纶无纺布的增重率与透水时间,研究了γcmc润湿力、增重率与透水时间的关系,并从分子结构上进行了分析。结果表明,所选低分子表面活性剂基本满足如下规律:γcmc小、润湿时间短及增重率大,则整理丙纶无纺布透水时间短。从分子结构上看,疏水链带有支链,亲水基位于中部,分子结构中含有聚氧乙烯醚链,且含有较弱电性的反离子的表面活性剂改善丙纶无纺布亲水能力强;脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂作为亲水整理剂时,疏水链长与氧乙烯聚合度的选择至关重要。所选高分子表面活性剂虽然γcmc大且润湿力差,但由于高分子表面活性剂存在很好的吸附性能,故在改善丙纶无纺布的亲水性方面具有独特的优点。
第二部分表面活性剂复配对整理丙纶无纺布亲水性研究:研究了各类表面活性剂复配对整理丙纶无纺布透水时间的影响。结果表明,所选用的表面活性剂中,同类表面活性剂复配,复配体系整理织物的透水时间介于两者之间,且与两者在复配溶液中所占比例存在一定对应关系,并不显示协同增效作用;阴/非离子、两性/阴离子、两性/阳离子、两性/非离子及阴/高分子表面活性剂复配在改善丙纶无纺布亲水性方面具有不同程度的协同增效作用;阳/非离子表面活性剂复配,复配体系整理丙纶无纺布透水时间介于两者之间;阴/阳离子表面活性剂复配只有在阴离子或阳离子在复配体系中占较少比列时才显示协同增效作用。
第三部分丙纶无纺布亲水整理用新型耐久性表面活性剂的制备:以十二醇聚氧乙烯(15)醚(AEO15)及马来酸酐(MA)为原料,通过酯化反应制备了十二醇聚氧乙烯(15)醚马来酸单酯(AEO15MA),将此单酯化产物与丙烯酸(AA)共聚,制备AA-g-AEO15MA嵌段共聚的丙纶无纺布用新型耐久性表面活性剂。研究酯化反应各因素对酯化率的影响,优化了酯化反应条件,并对酯化产物进行红外表征:研究了共聚反应因素对整理丙纶无纺布透水时间的影响,优化了聚合条件,并对共聚物进行红外表征,且测定共聚物的表面张力和整理无纺布的洗前、洗后透水时间。结果表明:单酯化反应的适宜条件为:n(AEO15):.(MA)=1:1.05,反应温度90℃,反应时间4h,催化剂用量为单体总质量的0.5%。共聚反应的适宜条件为:.(AE015MA):n(AA)=1:1,2,反应温度为75℃,引发剂用量为单体总质量的4%。性能测试表明所合成新型表面活性剂具有较好的表面活性,可改善丙纶无纺布的亲水性,并具有一定的耐久性。
第四部分丙纶无纺布用耐久性亲水整理剂的制备及应用:采用透水时间短且复配有协同增效作用的表面活性剂,通过正交实验研究亲水组分(A)的配方对整理丙纶无纺布透水时间的影响,优化了亲水组分的配方,在此基础上与AA-g-AEO15MA以不同比例复配整理丙纶无纺布,研究两者复合配比对整理丙纶无纺布透水时间的影响,优化两者的复合配比,制备了耐久性亲水整理剂,并应用于丙纶无纺布亲水整理。结果表明:亲水组分(A)优化配方为:快速渗透剂T.OASE:聚醚改性硅油=4:1:1(质量比);丙纶无纺布用耐久性亲水整理剂的优化配方为:(A):AA-g-AEO15MA=1:1(质量比)。整理丙纶无纺布优化工艺为:整理剂浓度.g/L,浸渍温度25℃,烘干温度95℃,烘干时间.min。相对于未整理丙纶无纺布,整理丙纶无纺布的透水时间、抗静电和柔软性得到明显改善且具有一定耐久性,其它如白度和机械强度无负面影响。研究表明实验所配制的整理剂是理想的丙纶无纺布用耐久性亲水整理剂。