超疏水涤纶织物的高温高压表面镶嵌法制备研究

发布时间：2017-12-20 03:01

  本文关键词：超疏水涤纶织物的高温高压表面镶嵌法制备研究　出处：《西南大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：涤纶织物因具有强度高、弹性好、尺寸稳定性高等优异性能,在衣料、床上用品、各种装饰布料、国防军用特殊纺织品等方面有广泛应用。超疏水涤纶纺织品具有疏水、自清洁等功能,在工业、医疗和军用产品方面有着重要的用途,也广泛用于制作日常生活中的篷布、雨伞、广告旗帜等产品。因此,超疏水涤纶纺织品的制备研究近年来成为国际国内纺织品领域研究热点。目前超疏水涤纶织物的制备方法主要有刻蚀法、溶胶凝胶法、层层自组装法、化学气相沉积法等。这些超疏水涤纶织物的制备方法,一般是先使涤纶织物表面变粗糙,然后再用降低表面能的疏水整理剂进行处理。如先用碱性化合物等对涤纶表面进行刻蚀,使涤纶纤维表面变粗糙,然后再用疏水整理剂进行覆盖;溶胶凝胶法和纳米晶体原位生长法可先在涤纶纤维表面附着纳米粒子,以制造粗糙表面,再用疏水整理剂覆盖。这些方法存在刻蚀时涤纶织物强力损失严重,或是附着纳米粒子时粗糙表面耐久性差,并且覆盖的疏水物质一般耐久性也较差等问题。因此,本文拟研究能使涤纶织物具有稳定粗糙表面和耐久低表面能的新方法,以制备超疏水涤纶织物。本文研究了高温高压下在涤纶表面纳米半镶嵌蔗糖脂肪酸酯赋予涤纶粗糙表面、乙酰化封闭蔗糖环上羟基制备超疏水涤纶织物的方法;同时研究了一种高温高压下聚二甲基硅氧烷在涤纶纤维表面微溶镶嵌,制造涤纶纤维粗糙表面的同时赋予涤纶纤维低表面能,一步法制备超疏水涤纶织物的方法;还研究了涤纶织物的分散染料染色与涤纶聚二甲基硅氧烷超疏水整理的一浴法工艺。研究结果为:(1)在高温高压条件下,蔗糖脂肪酸酯在涤纶表面的纳米半镶嵌可以使涤纶纤维表面变得粗糙,醋酸酐对涤纶纤维表面的蔗糖环羟基的乙酰化,可降低涤纶纤维表面的表面能,制备出超疏水涤纶织物。当蔗糖脂肪酸酯处理浓度大于10.0 g/L,浴比为1:30,温度为130℃,时间为60 min时,以及用醋酸酐乙酰化蔗糖环上的羟基,改性的涤纶织物水接触角从105.3o提高到154.7o,水滴滚落角从41.5o降至8.2o,沾水等级从2级提高至5级,吸水率从97.8%降低至26.0%。同时,改性涤纶织物具有良好的耐洗、耐磨性能。扫描电镜观察表明,经蔗糖脂肪酸酯镶嵌整理后,涤纶纤维表面有很多突起,纤维表面粗糙度明显增大;红外光谱分析表明,在涤纶疏水改性整理过程中,蔗糖脂肪酸酯成功镶嵌到涤纶纤维结构中,并在乙酰化反应结束后,成功封闭了镶嵌过程引入的亲水性基团;X-射线衍射光谱和热稳定性分析表明,上述改性整理过程基本没有对涤纶纤维主体结构造成影响;涤纶织物的断裂强力、断裂伸长率、折皱弹性、硬挺度、透气/透湿性能及白度保持良好,织物服用性能保持良好。(2)在高温高压条件下,聚二甲基硅氧烷在涤纶织物表面的微溶镶嵌,可以一步实现涤纶纤维表面粗糙化及降低涤纶纤维表面表面能,制备出超疏水涤纶织物。当聚二甲基硅氧烷浓度大于5.0 g/L,浴比为1:20,温度为130℃,时间为60 min时,就可制备出接触角大于150o、滚动角小于10o的超疏水涤纶织物。当聚二甲基硅氧烷浓度为30.0 g/L,改性涤纶织物水接触角从105.1o提高到163.4o,水滴滚落角从41.5o降至7.0o;沾水等级从2级提高至5级。同时,改性涤纶织物具有良好的耐洗、耐磨性能。该处理工艺流程短,疏水改性效率高,改性效果好,降低了生产能耗并对环境友好。扫描电子显微镜分析表明涤纶纤维表面粗糙度明显提高;红外光谱分析表明,高温高压条件下,聚二甲基硅氧烷成功镶嵌进入涤纶纤维,涤纶织物出现新的-Si-(CH3)2-O-和Si-O-Si振动吸收峰;热稳定性及X-射线衍射分析表明,涤纶纤维的主体结构保持良好,热稳定性能略有提高;织物的断裂强力略有下降,折皱弹性稍有增加,抗弯刚度及白度等性能保持良好。(3)聚二甲基硅氧烷对涤纶织物的微溶镶嵌疏水整理可以和涤纶分散染料染色一浴法进行。制备的涤纶织物染色均匀,色相和染色深度保持良好,同时具有单独疏水整理涤纶时的疏水性。染色和疏水整理一浴法可大幅缩短工艺流程,减少操作步骤,降低能耗,提高生产效率,因而具有很好的应用前景。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS195.5

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本文编号：1310472