棉织物表面抗紫外功能整理及性能研究

论文摘要

近年来,由于大气臭氧层破坏严重,紫外线辐射对人体的危害问题日益受到人们的重视。作为夏季最主要的服饰面料,棉以其吸湿性强、透气性好、无静电、穿着舒适等优点,深受人们的青睐。但夏季紫外线最强,且棉的抗紫外辐射能力较差,因此,对棉织物进行有效的抗紫外功能整理显得尤为重要。目前常见的有机类紫外线吸收剂,存在不同程度的毒性或刺激性等缺点,而纳米二氧化钛、氧化锌等无机紫外线屏蔽剂既无毒副作用,又具有良好的光谱屏蔽作用,且具有较好的化学稳定性和热稳定性,其应用前景更为广阔。由于无机紫外屏蔽剂不溶于水,且对棉等天然纤维织物缺乏亲和力,只能将其制成稳定的分散体系,通过胶黏剂用浸轧的方法将其整理到织物上。常用的丙烯酸酯类胶黏剂存在手感发硬,透气性差而影响了织物的服用性能,改性的聚氨酯胶黏剂能够克服此类缺陷。本论文采用预聚体分散法制备了水性聚氨酯,该水性聚氨酯通过加入一定比例的聚四氢呋喃和聚乙二醇而具有很好的成膜效果和耐水性能并且节约了经济成本,同时研究了催化剂、温度对反应的影响,探讨了初聚NCO/OH值和总NCO/OH值、DMPA用量、反应的加料方式以及中和度对产品乳液外观、粘度、固含量、稳定性及乳液涂膜耐水性和力学性能的影响,并通过红外光谱对产品进行了表征,最后分析了TMP改性对WPU力学性能的影响。为了制得稳定的纳米氧化锌/水性聚氨酯复合整理剂,首先利用硅酸钠对纳米氧化锌进行表面改性,然后加入硅烷偶联剂和混合型分散剂与水性聚氨酯作用一定时间,通过沉降实验对整理剂的稳定性进行了研究,并对影响其抗紫外性能的因素进行了分析。通过四种方法制备了纳米氧化锌/水性聚氨酯,研究了不同方法对复合乳液性能的影响。通过二浸二轧整理工艺将纳米氧化锌-水性聚氨酯复合整理剂整理到织物上,研究了各个因素对复合乳液抗紫外性能的影响,并测试其UPF值和紫外透过率,检测结果表明处理后织物拥有良好的抗紫外性能并具有一定的耐久性;比较处理前、后织物的拉伸性能、白度、折皱回复角、透湿和透气性等服用性能发现,除对织物的透湿性能影响较大外,处理后的织物均能满足服用要求。与常用的有机紫外吸收剂相比,本研究采用纳米氧化锌作为紫外屏蔽剂具有无毒、无害且光谱屏蔽性能好等优点,通过聚氨酯胶黏剂制备复合涂层,赋予了织物良好的抗紫外性能及耐久性,且对织物服用性能的影响较小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 织物抗紫外功能整理概述
• 1.1.1 紫外辐射危害
• 1.1.2 棉织物抗紫外研究现状
• 1.1.3 织物抗紫外效果的测试与评价
• 1.2 聚氨酯胶黏剂
• 1.2.1 织物用胶黏剂的粘接机理
• 1.2.2 水性聚氨酯的制备方法
• 1.2.3 影响聚氨酯性能的因素
• 1.3 聚合物/纳米复合材料
• 1.3.1 聚合物/纳米复合材料的研究现状
• 1.3.2 聚合物/纳米复合材料的制备方法
• 1.4 聚氨酯/纳米氧化锌复合材料的研究现状
• 1.5 本课题研究的目的、内容及意义
• 2 水性聚氨酯的合成
• 2.1 实验仪器与药品
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验药品
• 2.2 实验合成
• 2.2.1 水性聚氨酯的合成步骤
• 2.2.2 实验过程的具体操作
• 2.3 性能测试
• 2.3.1 -NCO 基团含量测定
• 2.3.2 乳液粘度的测试
• 2.3.3 乳液粒径的测试
• 2.3.4 乳液固含量测试
• 2.3.5 乳液稳定性的测试
• 2.3.6 乳液涂膜性能的测试
• 2.3.7 乳液红外光谱的测试
• 2.4 WPU 乳液的红外光谱分析
• 2.5 水性聚氨酯合成工艺的确定
• 2.5.1 催化剂用量对预聚反应的影响
• 2.5.2 反应温度对聚氨酯的合成的影响
• 2.6 乳液性能影响因素探讨
• 2.6.1 总NCO/OH 值对水性聚氨酯乳液性能的影响
• 2.6.2 亲水扩联剂DMPA 用量对水性聚氨酯乳液性能的影响
• 2.6.3 中和度对水性聚氨酯乳液性能的影响
• 2.6.4 加料顺序对水性聚氨酯性能的影响
• 2.6.5 交联改性对水性聚氨酯乳液性能的影响
• 2.7 本章小结
• 3 抗紫外线整理剂的制备和整理工艺
• 3.1 实验仪器与药品
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 实验药品
• 3.2 纳米ZnO/水性聚氨酯的制备
• 3.2.1 纳米 ZnO 的改性
• 3.2.2 纳米 ZnO/水性聚氨酯的制备
• 3.2.3 棉织物的抗紫外整理工艺
• 3.3 性能测试
• 3.3.1 整理剂稳定性的测试
• 3.3.2 整理剂紫外透过率的测试
• 3.3.3 织物紫外透过率的测试
• 3.3.4 织物抗紫外性能的评价
• 3.3.5 耐洗涤性能测试
• 3.3.6 织物拉伸性能的测试
• 3.3.7 织物白度的测试
• 3.3.8 织物透湿性能的测试
• 3.3.9 织物透气性能的测试
• 3.4 水性聚氨酯/纳米氧化锌复合材料的效果测试
• 3.4.1 纳米ZnO 的加入对复合乳液性能的影响
• 3.4.2 不同初聚 R 值与复合乳液性能的影响
• 3.5 整理剂稳定性的影响因素分析
• 3.5.1 无机改性剂硅酸钠对纳米ZnO 分散液稳定性的影响
• 3.5.2 pH 值对纳米分散液稳定性的影响
• 3.5.3 有机改性剂硅烷偶联剂对纳米分散性的影响
• 3.5.4 分散剂对纳米分散性的影响
• 3.5.5 纳米 ZnO 含量对整理剂稳定性的影响
• 3.5.6 水性聚氨酯含量对整理剂稳定性的影响
• 3.6 织物抗紫外效果影响因素分析
• 3.6.1 纳米 ZnO 含量对织物 UPF 的影响
• 3.6.2 水性聚氨酯含量对织物UPF 的影响
• 3.6.3 洗涤次数对织物UPF 的影响
• 3.6.4 织物整理前后织物抗紫外线性能的比较
• 3.7 棉织物整理工艺对抗紫外的影响
• 3.7.1 整理剂浓度对织物增重率的影响
• 3.7.2 整理浴比对织物增重率的影响
• 3.7.3 浸渍时间对织物增重率的影响
• 3.7.4 焙烘温度对织物增重率的影响
• 3.7.5 焙烘时间对织物增重率的影响
• 3.7.6 不同增重率织物的抗紫外线性能的比较
• 3.8 复合涂层对织物服用性能的影响
• 3.8.1 复合涂层对棉织物拉伸性能的影响
• 3.8.2 复合涂层对棉织物折皱回复角的影响
• 3.8.3 复合涂层对棉织物白度的影响
• 3.8.4 复合涂层对棉织物表面透湿性的影响
• 3.8.5 复合涂层对棉织物透气性能的影响
• 3.9 本章小结
• 4 结论
• 5 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录