仿毛皮織物聚氨酯涂層的涂覆及性能研究

李 玲，張尚勇

（武漢紡織大學，湖北 武漢 430074）

在“時尚”和“環(huán)?！遍g做選擇不是件容易的事［1］，“反皮草”、“反皮革”的環(huán)保運動從未停止過，因為皮草銷售背后隱藏的是對動物殘忍的虐待和殺戮。另外，制革工業(yè)在迅速發(fā)展的同時，不僅帶來了嚴重的生態(tài)破壞，對環(huán)境的污染也是不容小覷的［2］。所以，探索出一種可以與真皮草相媲美甚至優(yōu)于真皮草的仿真裘皮是必要的。這種仿真裘皮是通過以保型性良好的雙針床經(jīng)編真毛織物為起毛或植毛基布，在其上涂覆適當厚度、濃度的聚氨酯／DMF溶液，使其無論是外觀手感，還是內在性能都可以達到與真皮相比擬的效果，同時，保證革層與基部的粘度。最大限度地以假代真，從資源利用和生態(tài)保護方面做出貢獻。

本文研究生態(tài)功能性聚氨酯合成革技術和改性廢山羊毛的結合利用，使得生態(tài)PU 革與山羊毛相結合，制成各方面性能都優(yōu)于真皮草的人造仿真裘皮?；歼x用腈綸毛紗編織的起毛基布毛，后期可以換為以廢毛或者動物本身自然褪掉的毛等編織而成的織物。

1 實驗

1.1 材料及儀器

DMF（N，N—二甲基甲酰胺），分析純；熱塑性聚氨酯；玻璃棒（兩側用膠布均勻卷出一定厚度）；電子天平；JJ-1精密增力電動攪拌器；101-D型電熱鼓風干燥箱；YG065H 型電子織物強力實驗儀；YG（B）461D 型數(shù)字織物透氣量儀；YG502織物起毛起球儀。

1.2 材料準備及聚氨酯／DMF溶液制備

將腈綸經(jīng)編雙面毛毯剪為邊長20cm的正方形織物，并將其一面絨毛剪掉至露出基布組織紋路，且保持布面平整無破洞。

把一定重量的聚氨酯彈性體加入對應體積量的DMF溶劑中，用攪拌器攪拌2～3h，得到所需聚氨酯／DMF溶液。另外，在凝固槽中配制由水和DMF組成的凝固液，其中，DMF 質量分數(shù)為20%～25%，溫度控制在25℃左右［3-4］。

1.3 涂覆涂層

首先將準備好的正方形織物置于清水中充分潤濕后取出，鋪在表面光滑平整的操作臺上，通過（順毛方向）擠壓和進一步吸濕，除去多余水分，然后在織物上用玻璃棒涂覆聚氨酯／DMF溶液后將其放入凝固槽中，凝固時間為12 min，再在水槽中充分沖洗，最后將織物四邊固定放入烘箱，以80℃左右的溫度烘干8h后取出，成樣。

涂層時的溶液使用量：第一層40mL；第二層約28mL；第三層涂量為30mL。本實驗采用多因素對比統(tǒng)籌進行，即通過控制涂層數(shù)（單層、雙層、三層）、涂層溶液聚氨酯質量分數(shù)（0%，8%，12%，15%）進行比較［5-6］。

1.4 性能測試

1.4.1 透氣性測試

透氣量是指織物在規(guī)定的壓差條件下，測定一定時間內垂直通過試樣給定面積的氣流流量。它是影響織物舒適性的一個重要因素，織物的透氣性用透氣量來表示，透氣量越大表示織物的透氣性能越好。實驗采用YG（B）461D 型數(shù)字式透氣儀，工業(yè)用織物壓差一般設定為200Pa，服裝用織物則設置為100Pa。本次測試設定壓差為100Pa，此外還要選擇流量孔徑的大?。磭娮齑枺?。透氣性較好的織物，選擇較大的孔徑；反之，則選擇較小的孔徑。該儀器配套噴嘴代號對應直徑情況見表1。試驗方法參照標準GB／T 5453—1997織物透氣性的測定。每塊布樣分別對三個不同的位置進行測量。

表1 透氣儀噴嘴代號及其對應直徑

1.4.2 脫毛率測試

本實驗采用YG502織物起毛起球儀，其工作原理是圓形織物試樣在一定的壓力下，與標準磨料按李莎如（Lissajous）曲線的運動軌跡進行互相磨擦，導致試樣破損，以試樣破損的耐磨次數(shù)表示織物的耐磨性能。根據(jù)其摩擦起毛的性能，現(xiàn)用此儀器來測試涂層絨毛織物的脫毛率，以此判斷織物上絨毛與基布的固結能力［7-8］。

將試樣織物裁剪為直徑為（113±0.5）mm 的圓形試樣，用電子天平稱其重量g1，之后將試樣裝入夾環(huán)內，織物絨面朝外。調節(jié)實驗參數(shù)（加壓重量300g），啟動開關。然后依次與尼龍刷摩擦50、100、150 次時取下樣布稱其重量g2、g3、g4。根據(jù)織物重量的減少量可推算出織物掉毛率。計算方法如公式（1）所示：

式中b表示織物脫毛率。

2 實驗結果與討論

2.1 不同聚氨酯濃度對涂層織物透氣性的影響（見表2）

觀察實驗試樣并結合表2數(shù)據(jù)可知，聚氨酯質量分數(shù)較低（8%）時，涂層溶液易發(fā)生滲透現(xiàn)象，很難在基布表面形成均勻薄膜層，織物本身的較大空隙沒有被充分填充，因而透氣率較大。隨著涂層聚氨酯質量分數(shù)的增大，或涂層數(shù)的增加，織物的透氣率都在逐漸降低，尤其測量多涂層織物時，必須用代號最小，直徑達到0.8mm 的噴嘴時才能得到透氣數(shù)據(jù)。另外，涂層過程中織物基布上溶液涂抹不均勻，或者在聚氨酯涂料完全凝固后，未完全將泡孔層內的DMF洗干凈，都會影響涂層后織物的透氣性能。涂層封閉了織物表面的孔隙，防水性能增強，但同時透氣性能減弱。所以需對涂層用料進行一些改性處理，改善其透氣性能。

2.2 涂層變化對織物脫毛性能的影響（見表3）

在未涂層情況下，織物經(jīng)尼龍刷摩擦后，情況如圖1所示。而經(jīng)涂層處理后的織物經(jīng)過同樣試驗，情況如圖2所示。從表3中可以明顯發(fā)現(xiàn)，單涂層處理后的織物，織物脫毛率隨著聚氨酯濃度的增加而增大，可見當聚氨酯濃度相對較小時，它的粘結性較強。另外，結合試樣涂層效果和試驗數(shù)據(jù)可知，直接接觸織物的涂層聚氨酯含量較少，最表面涂層聚氨酯含量較大時，試樣織物的效果和脫毛率達到最佳。

表2 不同涂層濃度對織物透氣性能的影響

表3 不同濃度涂層對織物脫毛率的影響

圖1 未涂層織物脫毛情況

這是因為織物在被涂覆過程中，基布上紗線間的微小空隙會不同程度地填充，聚氨酯濃度相對較低時，如為8%和10%時，涂層溶液有較好的滲透作用，涂層可將絨毛根部粘連固結在基布上，在外界力的作用下絨毛就不會輕易脫離基部。注意過度的滲透可能造成涂層背面絨毛堆結，還會使織物手感變硬。實驗過程中，在嘗試涂覆低濃度涂料前先在基布上涂一層漿糊，堵住基布上較大的孔隙，待涂上聚氨酯凝固成膜后再將漿糊洗凈。這種方法可以起到防止?jié)B透的作用，但效果并不顯著。聚氨酯濃度相對較高時，由于溶液本身內部相互粘附力太高，降低了其滲透作用，溶液很快在基布表面形成一層完整的薄膜，降低對反面絨毛的固結作用。

圖2 涂層織物脫毛情況

3 結語

通過多次反復實驗研究發(fā)現(xiàn)，形成性能良好的涂層薄膜受到多方面因素的影響，如涂覆壓力、溶液配制、試樣去水程度、涂覆方向等，其中的關鍵是涂覆施加的壓力要適當，壓力太大會造成溶劑過度滲透而使涂層膜表面毛糙僵硬，壓力過小則可能使成形后的薄膜層表面不均勻平坦，甚至部分脫離基布表面。聚氨酯涂料完全凝固后，要通過水洗去除泡孔內殘留的少量DMF，否則，烘干后會造成表面有麻點等缺陷。涂層效果最好是采用三層涂覆，最底層起到粘結基布的作用，中間層有豐富革層手感舒適度的效果，最上層則保證了涂層表面光滑度。最后織物的烘干時間和溫度也要適當控制，溫度過高或時間過長都可能使之變黃發(fā)硬。

［1］鄭婷.假皮草，環(huán)保主義的時尚［J］.綠色中國，2010，（23）：64—65.

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