摘要：利用正硅酸四乙酯及長鏈烷烴硅氧烷,采用溶膠-凝膠法及自組裝方式對棉和滌綸織物進行拒水整理,通過先浸軋二氧化硅溶膠、再浸漬烷烴硅氧烷的方式賦予織物拒水性能.考察了烷烴硅氧烷結構和濃度及皂洗次數對接觸角的影響,并利用掃描電子顯微鏡對二氧化硅溶膠整理前后棉和滌綸織物的表面形態進行比較.結果表明:以不同碳鏈長度的硅氧烷對經溶膠整理后的織物進行整理,均能提高拒水性能.隨著碳鏈長度的增加,接觸角增大;隨著水解硅氧烷濃度的增加,拒水性能也得到提高.整理后的棉織物經30次皂洗后,與水的接觸角為95°,滌綸織物為110°,仍保持一定拒水性能.性能測試表明整理前后織物的物理機械性能變化較小.
關鍵詞：棉織物;滌綸織物;溶膠-凝膠法;無氟;拒水
織物拒水整理歷史悠久,已研究或使用過的拒水劑種類繁多,目前常用的拒水劑主要是有機硅和含氟化合物.其中含氟拒水劑既有拒水性,又有拒油性,添加少量即可獲得顯著的拒水效果,且不損害纖維原有的風格,得到了迅速普及和推廣,成為拒水劑的主流.[1]然而含氟類化合物價格昂貴且存在生態問題[2-4],影響了其進一步的發展.因此,采用新型的無氟整理技術已成為當今拒水整理的研究熱點之一.將溶膠-凝膠技術應用于紡織品拒水整理是當前國內外研究的熱點[5-7],然而應用于滌綸織物拒水整理的報道不多.通過溶膠-凝膠技術可以賦予紡織品纖維表面一定的粗糙度,提升拒水效果.本文以正硅酸四乙酯為前驅體,氨水作為催化劑制備了二氧化硅溶膠,并將其整理到棉和滌綸機織物上,而后將水解后的長鏈烷烴硅氧烷通過自組裝方式賦予織物拒水性能.
1實驗
1.1材料與試劑
材料:純棉平紋機織布(548×284),滌綸平紋機織布(646×478).
試劑:正硅酸四乙酯、冰醋酸、氨水、無水乙醇均為分析純;辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷均為工業品.
儀器與設備:Nano-ZS型納米粒度與電位分析儀(英國馬爾文儀器公司),OCA40型視頻接觸角測量儀(德國Dataphysics公司),JSM-5600LV型掃描電子顯微鏡(日本電子株式會社),RoachesWashwheel型皂洗牢度試驗儀(RoachesEngineeringLTD.),H10K-S型雙臂萬能材料試驗機(美國TiniusOlsen公司),WSB-Ⅱ型白度計(溫州儀器儀表有限公司),YG461E型電腦式透氣性測試儀(寧波紡織儀器廠).
1.2二氧化硅溶膠的制備
向圓底燒瓶中加入乙醇、氨水,在一定溫度下攪拌30min,然后滴加一定量正硅酸四乙酯,攪拌90min,取出陳化60min后,測試粒徑,并對織物進行整理.
1.3整理工藝
一浸一軋(1.2制得的二氧化硅溶膠,帶液率70%~80%)→烘干(80℃,3min).
1.4烷烴硅氧烷的水解及自組裝過程
將不同碳鏈長度的烷烴硅氧烷加入一定量乙醇中,而后加入適量的冰醋酸和去離子水,在室溫下攪拌60min.將經二氧化硅溶膠整理后的布樣浸入該水解液中60min,取出室溫晾干后,再放入120℃的烘箱中烘60min.
1.5測試
接觸角:使用OCA40型視頻接觸角測量儀進行測試,水量為6μL,當水滴與織物接觸60s后讀數,在同一樣品的不同位置測量5次,取平均值;耐洗性:按AATCC測試方法61-2003《洗滌不褪色,家用和商用:加速》測試;斷裂強力:根據GB/T3932-1997《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長的測定-條樣法》測試;白度:將試樣疊成8層,在WSB-Ⅱ白度計上按GB8425-1987標準方法進行測試;透氣性:根據GB/T5453-1997《紡織品織物透氣性的測試》標準測試.
2結果與討論
2.1二氧化硅溶膠的粒徑及分布
通過改變反應物的用量,制備了一系列不同粒徑的二氧化硅溶膠,得到最佳條件為:乙醇100mL、氨水5mL、正硅酸四乙酯6mL.由Nano-ZS型納米粒度與電位分析儀測試其平均粒徑為52.33nm,多分散系數(PDI)為0.135.其數量分布如圖1所示.
由圖1可以看出,制備的二氧化硅溶膠粒徑主要集中在30~50nm,表明該溶膠的粒徑在納米級別范圍內.同時通過改變各反應物的用量,可以方便快捷地控制二氧化硅溶膠的粒徑.
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