水性聚氨酯織物涂層整理的加工工藝

聚氨酯(PU)是分子結(jié)構(gòu)中含有“-NHCOO-”單元的高分子化合物。水性聚氨酯是以水為分散介質(zhì)，具有溶劑型聚氨酯一樣的機械性能、耐磨性、耐溶劑性和低溫柔順性，同時具有安全環(huán)保、相容性好和使用方便等特點。但是水性聚氨酯制備過程中由于引入親水基團，拒水性能不佳，應(yīng)用推廣受到限制。聚硅氧烷具有優(yōu)異的靈活性和疏水性，將其引入到水性聚氨酯中，是提高水性聚氨酯耐水性能的有效方法。為了進一步提高水性聚氨酯的耐水性能，把含氟基團引入聚硅氧烷鏈段，合成的長鏈含氟聚硅氧烷兼具聚硅氧烷和有機氟化合物的優(yōu)點，在水性聚氨酯乳液中引入憎水性的含氟聚硅氧烷鏈段，極大地提高了其耐水性。

近幾年，隨著人們生活水平的提高，對毛紡品的手感要求也越來越細致和全面化。例如，有些品種要求突出滑、挺、爽的風(fēng)格；有些品種要求突出柔軟、豐厚的風(fēng)格。為了滿足不同消費者對織物的不同手感的需要，毛紡織企業(yè)開始在整理工序中應(yīng)用整理劑對織物進行處理，使織物獲得滑爽、柔軟的手感，且穿著更加美觀舒適。另外，羊毛纖維雖然干彈性好，但易發(fā)生氈縮，且濕彈性較差，因此毛織物必須進行防縮處理等整理工藝。

聚氨酯類涂層劑是聚酯或聚醚等柔性鏈段和異氰酸酯剛性鏈段嵌段共聚的高聚物，分子鏈中剛?cè)徭湺蜗嚅g排列。聚氨酯的許多性質(zhì)，如玻璃化溫度、熔點、模量、彈性、抗張強度、吸水性等，都可通過改變聚醚預(yù)聚物的種類和分子量，二異氰酸酯的種類，軟硬鏈段的比例，擴鏈劑的種類和用量等來實現(xiàn)。高密度織物采用超細纖維緊密織造，使紗線間隙小到不允許水滴通過，有些紗線，遇水膨脹，間隙會變得更小，對于直徑僅為萬分之四微米的水蒸汽分子，通道卻是足夠?qū)挸?，從而達到防水透氣的目的。

簿膜層壓工藝是將具有防水透氣功能的薄膜，通常是微孔簿膜，采用特殊的粘合劑，層壓或粘接到各類織物上，獲得防水透氣的效果?？椢锿繉訉⒈患庸さ目椢铮弥苯踊蜣D(zhuǎn)移涂層工藝涂布，涂層封閉織物表面孔隙獲得防水性。其透氣性，則是通過成形過程中在涂層內(nèi)部形成的大量微孔，或親水性“分子梯級通道”而獲得。

水分散型聚氨酯的聚合物為顆粒狀，必須要用較高的溫度才能生成性能較好的連續(xù)薄膜。在生產(chǎn)的使用過程中，這種材料會隨時間、氣候的變化而產(chǎn)生局部交鏈。發(fā)生交鏈變化后漿料的表面結(jié)成厚厚的一層皮，俗稱“掛皮”。這些結(jié)皮漿在涂布中帶到布面上就形成色(斑)塊，直接影響成品的質(zhì)量。通過對聚氨酯PU涂層漿料的結(jié)膜“掛皮”的解決，改善漿料的流動性，解決基布半防水的質(zhì)量和攻克高厚度涂刮的難題，該品種的生產(chǎn)工藝已基本完善，各項指標均達到客戶的要求。

涂層加工設(shè)備有很多類型，國外常用的一些設(shè)備有浮動刮刀涂布機、刀輥涂布機、逆輥涂布機、刮輥涂布機、圓網(wǎng)涂布機、間接涂布機(又稱轉(zhuǎn)移涂層機)。聚氨醋轉(zhuǎn)移工藝包括將聚氨醋溶液涂布在經(jīng)有機硅處理過的可脫膜的紙上，然后再施加第二層聚氨醋溶液，當(dāng)它還是濕的情況下與紡織物疊合，并經(jīng)一對軋輥層壓，經(jīng)烘干后將層壓的織物與轉(zhuǎn)移紙分開，聚氨酷的薄膜從轉(zhuǎn)移紙上轉(zhuǎn)移到織物上，這薄膜的轉(zhuǎn)移用肉眼也能看得很清楚。與轉(zhuǎn)移涂層整理工藝相比，直接涂層工藝就有一定的局限性。直接涂層工藝是將聚氨酷溶液用浮動刮刀直接刮在織物上，通常可采用多道涂布工藝，使涂布量能滿足特殊的性能標準，直接涂布工藝只限于能承受高的機械張力而不會過度伸長的緊密機織物或厚重織物：另外聚氨醋溶液易滲入紗線，會使織物變硬。因此，直接涂布工藝改變不了織物的基本外觀。

非離子型水性聚氨酯由于在制備水性聚氨酯時，不帶有親水性陰離子和陽離子，所以在水溶液中不電離，不受酸、堿、鹽的影響，與其它離子化合物均可配伍。由于不電離，對基質(zhì)的粘附性差而冷凍穩(wěn)定性好，無毒，不會失去聚氨酯整理特性，經(jīng)過非離子水性聚氨酯整理后的織物穩(wěn)定性較好。水性非離子聚氨酯分散劑親油基團的強親和能力的錨基通過范德華力先對顏填料表面進行潤濕吸附，隨后能夠水化的親水聚合物鏈在吸附的粒子外形成包覆層，再將它拉入水相中，顏填料間通過空間位阻效應(yīng)達到分散穩(wěn)定。分散劑分子結(jié)構(gòu)中的錨基含量、非極性親油基團的種類、含量、親水的聚醚鏈段的相對分子質(zhì)量、含量以及整個結(jié)構(gòu)的相對分子質(zhì)量決定著顏填料的分散性能。只有當(dāng)結(jié)構(gòu)中含有適當(dāng)比例的親油親水基團及與顏填料有親和作用的官能團時，才能得到性能穩(wěn)定的分散體系。由該聚合分散劑得到的色漿具有一定的稠度，這有利于提高貯存穩(wěn)定性，改善涂膜的性能。同時色漿濃度較高，可幫助提高著色度，改善涂膜外觀，在制漆中可有效地降低成本。

據(jù)報道，為提高水性陽離子聚氨酯涂膜的耐水性和力學(xué)性能，以異佛爾酮二異氰酸酯、聚醚二元醇、一縮二乙二醇、環(huán)氧樹脂E51、N甲基二乙醇胺為主要原料，采用丙酮法合成出環(huán)氧樹脂改性的陽離子聚氨酯乳液。通過引入環(huán)氧樹脂得到的涂膜耐水性大大提高。

陽離子型水性聚氨酯當(dāng)pH>7時，有機胺鹽容易析出自由胺，失去陽離子性質(zhì)，季胺鹽則不受PH值的影響，并有很強的殺菌力。特別適用于柔軟整理，有很好的吸濕性，良好的干、濕粘結(jié)性，抗靜電性能好，并適于化纖織物的整理。陽離子型水性聚氨酯貯存穩(wěn)定性好，但對顏料的分散性差，泛黃較嚴重，不能與陰離子配伍，對陰離子性染料有固色作用。

水性聚氨酯以其對生態(tài)環(huán)境的友好、在運輸和使用上的安全性等優(yōu)勢，越來越受到人們的關(guān)注，并逐漸被市場所接受。水性系統(tǒng)聚氨酯除了在建筑及自動化電解涂料行業(yè)的廣泛應(yīng)用外，在其他方面也占據(jù)了主導(dǎo)地位。在水性聚氨酯中，以陰離子型的應(yīng)用較為廣泛，在聚氨酯鏈上引入陰離子基團，使其具有足夠的親水性而分散在水中形成穩(wěn)定的乳液。常用的陰離子基團主要是羧酸鹽型和磺酸鹽型兩大類。在這兩種陰離子水性聚氨酯中，用得最多的就是二羥甲基丙酸(DMPA)。陰離子型水性聚氨酯在pH<7的水溶液中不穩(wěn)定，易失去陰離子活性，毒性較小，最大特點是耐低溫性好，顏料耐受度大，與其它樹脂或助劑配伍性好，但不能與陽離子同浴使用，泛黃性比陽離子型小。陰離子型水性聚氨酯的許多產(chǎn)品已用于工業(yè)化。

水性聚氨酯的合成方法有封端法、外乳化法、溶液法、固體自發(fā)分散法等。自乳化法是比較常用的一種方法，即在聚氨酯樹脂結(jié)構(gòu)中引入部分親水性基團，這些基團都能與水作用，形成氫鍵，或直接生成水合離子溶于水中，從而形成水溶液或水乳液，但與溶劑型聚氨酯相比，由于存在親水性基團，膠膜的耐水性等還存在著一定的差距。為改善水性聚氨酯乳液及涂膜性能、擴大水性聚氨酯的應(yīng)用范圍，就必須對水性聚氨酯進行適當(dāng)改性，目前常用共聚、共混、接枝和形成互穿網(wǎng)絡(luò)等方法對結(jié)構(gòu)進行改性。