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[摘 要] 本文详细探讨了水性聚氨酯在涂层、粘合剂和印染后整理等在纺织品印染加工中 的应用。
[关键词] 水性聚氨酯 纺织印染
聚氨酯(Polyurethane)PU，是聚氨基甲
酸酯的简称，是由二异氰酸酯和二元醇相互作用而制备的，聚氨酯的设计自由度很大，可通过选择不同嵌段和调节软硬段间的比例，合成出具有不同化学结构、机械性能和热性能的聚氨酯以满足不同的应用要求。水性聚氨酯因其节能环保、无污染的优点而倍受纺织行业研究人员的关注，应用的主要领域在织物涂层，纺织用粘合剂，织物防缩、抗起毛起球、抗静电、柔软、免烫整理及作为固色剂。其中对涂层和粘合剂的研究相对较多，已有产品产业化，应用性能良好。
1.织物表面涂层剂
织物涂层是指在织物表而涂一层具有高附着力的高聚物，成膜后经后处理加工，得到不同要求的功能性涂层织物。水溶性聚氨酯无毒、无环境污染，是推荐使用的高档织物涂层剂，经涂层整理后的织物具有防水透湿、表面柔软、富有弹性的功能，广泛应用于尼龙纺、真丝、棉、帆布、涤棉等织物。
通过对DiAPLEX织物透湿性能的研究发现，该织物的透湿性能在其Tg范围内并没有发生特殊的变化。相反，根据ASTME96-00标准计算透湿量，在消除蒸气压随温度的增加而增加对透湿性能的影响后发现，织物的透湿量随着温度的增加呈现略微下降的趋势。随后，依据自由体积的原理重新设计了聚氨酯材料分子结构，合成了新型聚氨酯材料。经测试发现，该材料具备了智能热敏的特性，即其透湿量在设计湿度段随着温度的变化而发生了特殊的变化，透湿量在10～40℃的湿度范围内随温度升高增加3～5倍。
2.羊毛防缩整理剂
利用聚氨酯树脂覆盖于羊毛纤维表面，可
使羊毛织物获得极佳的防缩效果。用于羊毛的防缩整理的水性聚氨酯一般采用的均是低解封温度的亚硫酸氢钠作为封端剂，當它涂覆到羊毛纤维表面后，通过加热即发生解封，重新生成带NCO基团的预聚体，遇水再继续发生交联反应或与羊毛分子链上某些官能团(如NH、OH、SH等)成具有交联网络结构的弹性膜。
影响羊毛织物防毡缩效果的主要因素有：羊毛酸碱度、整理液pH值、热处理条件及纤维的附着量。对水性聚氨酯的合成及其防缩应用条件进行了系统的探讨，对比了采用等离子预处理和未采用预处理对羊毛防毡缩整理的影响；
3.抗起毛起球整理
织物服用过程中，不断受到摩擦产生起毛
起球现象，极易造成污染、灰尘沾附。严重影响了织物的穿着性能和外观。对织物的抗起毛起球整理主要有两种方法：生物酶处理法和树脂法。生物酶是通过对纤维末端的水解和机械的冲击力相结合来达到抗起毛起球的目的。树脂整理法是利用树脂在纤维表面交联成网状膜的功能，使纤维表面包裹一层耐磨的树脂膜，减少纤维的滑移，且使纤维端粘附于纱线上，摩擦时不易形成毛绒，从而有效地提高织物的抗起毛起球性。
有人通过对聚丙烯酸酯改性与水性聚氨酯复配的方式分别对棉、涤纶、腈纶织物进行抗起毛起球整理，探讨了处理的最佳配方与工艺。组分别对阴离子型、阳离子型水性聚氨酯的合成及应用工艺进行了探讨，并将其用于羊毛和涤棉混纺针织物的抗起毛起球整理中，效果达到4级以上。上海石化则将聚氨酯应用于腈纶纤维的纺丝来开发抗起毛起球腈纶纤维。
4.粘合剂
目前所用涂料印花黏合剂存在的色牢度低和甲醛含量高的缺陷，而水性聚氨酯为无醛、无APEo的环保型产品，通过与丙烯酸酯乳液形成互传网络结构或发生交联反应，可以得到粘合性能良好的涂料印花用粘合剂。水性聚氨酯／聚丙烯酸酯互穿网络粘合剂可以克服丙烯酸酯粘合剂延伸性差、湿摩擦牢度低、易吸尘和粘搭的缺点。采用钴60一Y辐射法聚合工艺，利用丙烯酸酯单体、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)合成出含活性酮羰基的丙烯酸酯乳液：然后同含端酰肼基聚氨酯乳液按一定的比例混合，制各出酮肼交联型丙烯酸酯聚氨酯(PUA)复合乳液。得到的织物耐刷洗色牢度和耐摩擦色牢度提高，甲醛含量满足婴幼儿服装要求。E1-Molla以二月桂酸二丁基锡(DBTDL)做为催化剂，PEGl000和PEG2000的混合物、羟基丙烯酸乙酯与IPDI反应制备聚氨酯丙烯酸低聚物，用于棉、粘胶、羊毛、聚酯和尼龙66织物的数码印花和涂料印花的粘合剂，结果发现UV固化聚氨酯丙烯酸低聚物做粘合剂进行喷墨和涂料印花得到的织物手感柔软，色牢度良好。MohammadMizanurRahman用DMPA和六甲氧基甲基三聚氰胺(HMMM)分别作为亲水剂和交联剂合成了交联型水性聚氨酯粘合剂，研究结果发现当HMMM:DMPA=1:2时，粘合能力最佳，DMPA含量高的样品粘合力较强。
另外，水性聚氨酯还可以用做静电植绒用粘合剂。聚氨酯单独或与天然橡胶、丁苯、丁睛、丙烯酸酯、聚醋酸乙烯或聚乙烯等树脂乳液并用可用作无纺布生产中的粘合剂。作为纤维材料可为棉、麻、羊毛、粘胶、合成、玻璃、石棉等纤维，可分别制造服装衬里、面料、鞋帽衬布、餐巾、窗帘、人造革的基布、塑料或橡胶制品的增强材料，滤布等工业用材。
5.抗静电整理剂
利用不用原料反应得到的水性聚氨酯预聚体与阳离子表面活性剂反应，得到具有良好渗透性的阳离子型聚氨酯抗静电剂，实验结果表明HDI型水性聚氨酯更稳定，织物泛黄程度小，适用于涤纶、锦纶和腈纶织物的抗静电整理，经整理后织物不仅耐洗性、抗磨性好，而且染色牢度提高。采用封端法以MDI与PEG400为原料、亚硫酸氢钠做封端剂制备水性聚氨酯与抗静电剂复配，得到耐久性较好的抗静电整理效果。以聚醚多元醇、DMPA与TDI反应，三乙醇胺中和，合成水性聚氨酯，再用脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物改性，得到具有良好抗静电和物理机械性能的水性聚氨酯。
6.柔软与防皱整理
水性聚氨酯自身良好的成膜性以及一
NCO基团的高反应活性，使得其在织物柔软及
防皱免烫整理中也得以应用。以IPDI、PPG、PEG以及有机硅油为主要原料，DBTDL为催化剂合成含端羟基聚氨酯，用于织物的防皱整理，取得了良好的效果。再以TDI和PEG制备免烫整理剂，研究表明PEG400-800均对棉织物有抗皱效果，分子量太大和太小均不适宜。以IPDI，TMP，聚酯756，PEG，NaHSO，合成了热反应性水性聚氨酯整理剂(DPU)，属低温热反应型，该整理剂整理工艺简单，整理后的织物无醛、无毒、手感柔软。研究表明脂肪族异氰酸酯HDI反应活性低，制成的聚氨酯整理剂更为稳定，且白度保持率高。利用水溶性聚氨酯对真丝绸进行整理，发现整理绸的湿折皱回复角由原来的160°左右提高到250°，其他性能如回潮率，断裂强力、白度等几乎不受影响。对为了弥补单一聚氨酯整理的不足，也可以将聚氨酯和其他类型免烫整理剂复合使用，采用CibaVU-VUK水性聚氨酯预整理剂与低甲醛GDP树脂相结合的二步法进行免烫整理，可使织物的弹性回复角(缓弹)与强力损失都较单独使用树脂整理的好。将纳米ZnO作为催化剂应用于水性聚氨酯对丝绸的抗皱整理，整理后真丝绸折皱回复角由200.3°增加到285.2°，耐洗性较好，织物强力及白度保持率较高。
7.结束语
由上所述水性聚氨酯赋予织物优良的柔软度、丰满感、耐洗、耐磨、回弹性好、滑爽、手感好、抗静电等性能，在纺织行业中的研究开发和应用得到了广泛而迅速的发展。
参 考 文 献
[1]朱吕民编著．聚氨酯合成材料[M]．南京：江苏科学技术出版社，2002
[2]涂伟平．水性涂料[M]．北京：化学工业出版社，2006．315■
[关键词] 水性聚氨酯 纺织印染
聚氨酯(Polyurethane)PU，是聚氨基甲
酸酯的简称，是由二异氰酸酯和二元醇相互作用而制备的，聚氨酯的设计自由度很大，可通过选择不同嵌段和调节软硬段间的比例，合成出具有不同化学结构、机械性能和热性能的聚氨酯以满足不同的应用要求。水性聚氨酯因其节能环保、无污染的优点而倍受纺织行业研究人员的关注，应用的主要领域在织物涂层，纺织用粘合剂，织物防缩、抗起毛起球、抗静电、柔软、免烫整理及作为固色剂。其中对涂层和粘合剂的研究相对较多，已有产品产业化，应用性能良好。
1.织物表面涂层剂
织物涂层是指在织物表而涂一层具有高附着力的高聚物，成膜后经后处理加工，得到不同要求的功能性涂层织物。水溶性聚氨酯无毒、无环境污染，是推荐使用的高档织物涂层剂，经涂层整理后的织物具有防水透湿、表面柔软、富有弹性的功能，广泛应用于尼龙纺、真丝、棉、帆布、涤棉等织物。
通过对DiAPLEX织物透湿性能的研究发现，该织物的透湿性能在其Tg范围内并没有发生特殊的变化。相反，根据ASTME96-00标准计算透湿量，在消除蒸气压随温度的增加而增加对透湿性能的影响后发现，织物的透湿量随着温度的增加呈现略微下降的趋势。随后，依据自由体积的原理重新设计了聚氨酯材料分子结构，合成了新型聚氨酯材料。经测试发现，该材料具备了智能热敏的特性，即其透湿量在设计湿度段随着温度的变化而发生了特殊的变化，透湿量在10～40℃的湿度范围内随温度升高增加3～5倍。
2.羊毛防缩整理剂
利用聚氨酯树脂覆盖于羊毛纤维表面，可
使羊毛织物获得极佳的防缩效果。用于羊毛的防缩整理的水性聚氨酯一般采用的均是低解封温度的亚硫酸氢钠作为封端剂，當它涂覆到羊毛纤维表面后，通过加热即发生解封，重新生成带NCO基团的预聚体，遇水再继续发生交联反应或与羊毛分子链上某些官能团(如NH、OH、SH等)成具有交联网络结构的弹性膜。
影响羊毛织物防毡缩效果的主要因素有：羊毛酸碱度、整理液pH值、热处理条件及纤维的附着量。对水性聚氨酯的合成及其防缩应用条件进行了系统的探讨，对比了采用等离子预处理和未采用预处理对羊毛防毡缩整理的影响；
3.抗起毛起球整理
织物服用过程中，不断受到摩擦产生起毛
起球现象，极易造成污染、灰尘沾附。严重影响了织物的穿着性能和外观。对织物的抗起毛起球整理主要有两种方法：生物酶处理法和树脂法。生物酶是通过对纤维末端的水解和机械的冲击力相结合来达到抗起毛起球的目的。树脂整理法是利用树脂在纤维表面交联成网状膜的功能，使纤维表面包裹一层耐磨的树脂膜，减少纤维的滑移，且使纤维端粘附于纱线上，摩擦时不易形成毛绒，从而有效地提高织物的抗起毛起球性。
有人通过对聚丙烯酸酯改性与水性聚氨酯复配的方式分别对棉、涤纶、腈纶织物进行抗起毛起球整理，探讨了处理的最佳配方与工艺。组分别对阴离子型、阳离子型水性聚氨酯的合成及应用工艺进行了探讨，并将其用于羊毛和涤棉混纺针织物的抗起毛起球整理中，效果达到4级以上。上海石化则将聚氨酯应用于腈纶纤维的纺丝来开发抗起毛起球腈纶纤维。
4.粘合剂
目前所用涂料印花黏合剂存在的色牢度低和甲醛含量高的缺陷，而水性聚氨酯为无醛、无APEo的环保型产品，通过与丙烯酸酯乳液形成互传网络结构或发生交联反应，可以得到粘合性能良好的涂料印花用粘合剂。水性聚氨酯／聚丙烯酸酯互穿网络粘合剂可以克服丙烯酸酯粘合剂延伸性差、湿摩擦牢度低、易吸尘和粘搭的缺点。采用钴60一Y辐射法聚合工艺，利用丙烯酸酯单体、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)合成出含活性酮羰基的丙烯酸酯乳液：然后同含端酰肼基聚氨酯乳液按一定的比例混合，制各出酮肼交联型丙烯酸酯聚氨酯(PUA)复合乳液。得到的织物耐刷洗色牢度和耐摩擦色牢度提高，甲醛含量满足婴幼儿服装要求。E1-Molla以二月桂酸二丁基锡(DBTDL)做为催化剂，PEGl000和PEG2000的混合物、羟基丙烯酸乙酯与IPDI反应制备聚氨酯丙烯酸低聚物，用于棉、粘胶、羊毛、聚酯和尼龙66织物的数码印花和涂料印花的粘合剂，结果发现UV固化聚氨酯丙烯酸低聚物做粘合剂进行喷墨和涂料印花得到的织物手感柔软，色牢度良好。MohammadMizanurRahman用DMPA和六甲氧基甲基三聚氰胺(HMMM)分别作为亲水剂和交联剂合成了交联型水性聚氨酯粘合剂，研究结果发现当HMMM:DMPA=1:2时，粘合能力最佳，DMPA含量高的样品粘合力较强。
另外，水性聚氨酯还可以用做静电植绒用粘合剂。聚氨酯单独或与天然橡胶、丁苯、丁睛、丙烯酸酯、聚醋酸乙烯或聚乙烯等树脂乳液并用可用作无纺布生产中的粘合剂。作为纤维材料可为棉、麻、羊毛、粘胶、合成、玻璃、石棉等纤维，可分别制造服装衬里、面料、鞋帽衬布、餐巾、窗帘、人造革的基布、塑料或橡胶制品的增强材料，滤布等工业用材。
5.抗静电整理剂
利用不用原料反应得到的水性聚氨酯预聚体与阳离子表面活性剂反应，得到具有良好渗透性的阳离子型聚氨酯抗静电剂，实验结果表明HDI型水性聚氨酯更稳定，织物泛黄程度小，适用于涤纶、锦纶和腈纶织物的抗静电整理，经整理后织物不仅耐洗性、抗磨性好，而且染色牢度提高。采用封端法以MDI与PEG400为原料、亚硫酸氢钠做封端剂制备水性聚氨酯与抗静电剂复配，得到耐久性较好的抗静电整理效果。以聚醚多元醇、DMPA与TDI反应，三乙醇胺中和，合成水性聚氨酯，再用脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物改性，得到具有良好抗静电和物理机械性能的水性聚氨酯。
6.柔软与防皱整理
水性聚氨酯自身良好的成膜性以及一
NCO基团的高反应活性，使得其在织物柔软及
防皱免烫整理中也得以应用。以IPDI、PPG、PEG以及有机硅油为主要原料，DBTDL为催化剂合成含端羟基聚氨酯，用于织物的防皱整理，取得了良好的效果。再以TDI和PEG制备免烫整理剂，研究表明PEG400-800均对棉织物有抗皱效果，分子量太大和太小均不适宜。以IPDI，TMP，聚酯756，PEG，NaHSO，合成了热反应性水性聚氨酯整理剂(DPU)，属低温热反应型，该整理剂整理工艺简单，整理后的织物无醛、无毒、手感柔软。研究表明脂肪族异氰酸酯HDI反应活性低，制成的聚氨酯整理剂更为稳定，且白度保持率高。利用水溶性聚氨酯对真丝绸进行整理，发现整理绸的湿折皱回复角由原来的160°左右提高到250°，其他性能如回潮率，断裂强力、白度等几乎不受影响。对为了弥补单一聚氨酯整理的不足，也可以将聚氨酯和其他类型免烫整理剂复合使用，采用CibaVU-VUK水性聚氨酯预整理剂与低甲醛GDP树脂相结合的二步法进行免烫整理，可使织物的弹性回复角(缓弹)与强力损失都较单独使用树脂整理的好。将纳米ZnO作为催化剂应用于水性聚氨酯对丝绸的抗皱整理，整理后真丝绸折皱回复角由200.3°增加到285.2°，耐洗性较好，织物强力及白度保持率较高。
7.结束语
由上所述水性聚氨酯赋予织物优良的柔软度、丰满感、耐洗、耐磨、回弹性好、滑爽、手感好、抗静电等性能，在纺织行业中的研究开发和应用得到了广泛而迅速的发展。
参 考 文 献
[1]朱吕民编著．聚氨酯合成材料[M]．南京：江苏科学技术出版社，2002
[2]涂伟平．水性涂料[M]．北京：化学工业出版社，2006．315■