涂覆聚氨酯的聚酯/氨綸復(fù)合織物的定量分析研究

劉 娟，王佳云，沈 紅

(江蘇省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，江蘇 南京 210007)

聚氨酯(PU)涂層劑[1-2]是當(dāng)今紡織品涂層整理劑的主要種類。PU全稱為聚氨基甲酸酯，是分子結(jié)構(gòu)中含有—NHCOO—單元的高分子化合物，該單元由異氰酸基和多元醚或多元醇反應(yīng)而成。它的優(yōu)勢在于：涂層柔軟并有彈性；涂層強(qiáng)度好,可用于很薄的涂層；涂層多孔性，具有透濕和透氣性能；耐磨、耐濕、耐干洗。

對于PU涂層的復(fù)合織物的定量分析,GB/T 2910.1—2009《紡織品定量化學(xué)分析 第1部分：試驗(yàn)通則》提到：為避免引起分析誤差，在分析試樣之前最好去除[3]。目前研究較多的去除PU涂層的試劑主要有二甲基甲酰胺、四氫呋喃、環(huán)己酮等[4]，但是二甲基甲酰胺能溶解氨綸，因此并不適用于涂覆PU的聚酯/氨綸復(fù)合織物(簡稱PU涂層復(fù)合織物)的定量分析。作者通過比較四氫呋喃和環(huán)己酮在不同溫度條件下對PU涂層復(fù)合織物中的PU涂層去除效果，得出了適宜的預(yù)處理方法，PU涂層復(fù)合織物經(jīng)過預(yù)處理去除PU涂層后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%硫酸溶解PU涂層復(fù)合織物中的氨綸后可定量分析其中的聚酯纖維的含量(G)并對其值進(jìn)行修正，該定量分析方法為PU涂層復(fù)合織物的生產(chǎn)和應(yīng)用提供了參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑及試樣

四氫呋喃、環(huán)己酮：分析純，上海久億試劑有限公司產(chǎn)；硫酸：分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，南京化學(xué)試劑股份有限公司產(chǎn)；氨水：分析純，西隴科學(xué)股份有限公司產(chǎn)；PU涂層復(fù)合織物：編號為1#～9#，江蘇澳洋紡織有限公司產(chǎn)；未涂覆PU涂層復(fù)合織物：編號為a#～i#(與PU涂層復(fù)合織物相對應(yīng)，即PU涂層復(fù)合織物1#與a#為一對，2#與b#為一對,以此類推， 9#與i#為一對)，江蘇澳洋紡織有限公司產(chǎn)。

1.2 儀器與設(shè)備

YG747快速八籃烘箱、H500恒溫振蕩水浴鍋：南通宏大儀器有限公司制；AL204分析天平：瑞士Mettler Toledo公司制；SHZ-D循環(huán)水式多用真空泵：河南省予華儀器有限公司制；CU-6纖維細(xì)度儀：北京和眾視野有限公司制。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 PU涂層的去除

選取1#～9#PU涂層復(fù)合織物1 g，將試樣放入三角燒瓶分別加入一定量的四氫呋喃和環(huán)己酮并分別置于25，50，65 ℃水浴鍋中，將水浴鍋以恒溫振蕩100次/min的速率振蕩30 min。然后用玻璃砂芯坩堝過濾，真空抽吸排液，用水沖洗，最后將坩堝和殘余物真空抽吸排液。吸干試樣表面水分，肉眼觀察PU涂層的溶解情況，觀察纖維上有無殘余物膠著,得出適宜的去除PU涂層的試劑和條件。

1.3.2 試樣中的G的定量分析及其值的修正

將第1組的1#與a#，第2組的2#與b#，以此類推，第9組的9#與i#，每個試樣各稱(1±0.2)g，準(zhǔn)備2個平行樣，供下一步實(shí)驗(yàn)。

(1)PU涂層復(fù)合織物

將1#～9#試樣放入三角燒瓶按照1.3.1實(shí)驗(yàn)所得條件進(jìn)行溶解處理，用已知干重的玻璃砂芯坩堝過濾溶液。在燒瓶中再加入60 mL試劑，用手搖動后將溶液倒出，用玻璃砂芯坩堝過濾。將試樣轉(zhuǎn)移到坩堝中，用試劑洗滌后真空抽吸排液。最后用熱水清洗真空抽吸排液。將坩堝和試樣放入烘箱(105±5)℃烘干、冷卻、稱重，作為試樣總重。

繼續(xù)將1#～9#試樣放入三角燒瓶中，加入100 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%硫酸[5]，于24 ℃至少攪拌10 min使氨綸溶解，用已知質(zhì)量的玻璃砂芯坩堝進(jìn)行過濾，將剩余纖維用同溫度、同濃度的硫酸洗滌3次，再用常溫蒸餾水洗5次，用稀氨水中和2次，然后水洗至中性為止，每次清洗后必須用真空泵抽吸排液。將坩堝和試樣放入烘箱(105±5)℃烘干、冷卻、稱重，計算得到G。

(2) 未涂覆PU的聚酯/氨綸復(fù)合織物

將a#～i#試樣烘干、稱重后置于三角燒瓶中，加入100 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%硫酸，按照上述(1)PU涂層復(fù)合織物的1#～9#試樣的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行溶解、過濾、洗滌后，再烘干、冷卻、稱重，計算未涂覆PU的聚酯/氨綸復(fù)合織物中的聚酯纖維的含量(G0)。則G0作為每組試樣的實(shí)際聚酯纖維含量。

(3)根據(jù)PU涂層復(fù)合織物試樣中的G與未涂覆PU的聚酯/氨綸復(fù)合織物中的G0，計算試樣中的真實(shí)聚酯纖維含量的修正值(F)。

(1)

1.4 分析測試

表面形貌：使用纖維細(xì)度儀，在一定的放大倍數(shù)下，對試樣進(jìn)行投影觀察并拍照。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶劑對PU涂層的去除效果

以四氫呋喃和環(huán)己酮為溶劑分別在25，50，65 ℃條件下溶解PU涂層復(fù)合織物試樣，其去除PU涂層的效果見表1。

表1 不同溫度下四氫呋喃和環(huán)己酮去除PU涂層的效果Tab.1 Removal of PU coating by tetrahydrofuran and cyclohexanone at different temperatures

從表1可以看出：相同條件下，四氫呋喃對于PU涂層復(fù)合織物的PU涂層去除效果不太理想，而采用環(huán)己酮在65 ℃的條件下大多能較好地去除PU涂層；但是2#，4#，5#，7#，9#試樣的涂層較厚，環(huán)己酮溶解后仍有少許膠狀物質(zhì)殘余在試樣表面。因此，需優(yōu)化以環(huán)己酮作為溶劑去除PU涂層的實(shí)驗(yàn)條件。

2.2 環(huán)己酮對PU涂層去除的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

對于上述PU涂層較厚的5個試樣，采用溶解時間30 min、水浴溫度65 ℃不變的情況下，增加環(huán)己酮試劑用量、提高振蕩頻率方式，進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，其涂層的去除效果見表2。其中5#試樣的紗線優(yōu)化實(shí)驗(yàn)前后的情況見圖1。

表2 環(huán)己酮對PU涂層去除的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Optimization experimental results of PU coating removal by cyclohexanone

圖1 5#試樣紗線優(yōu)化實(shí)驗(yàn)前后的表觀形貌照片F(xiàn)ig.1 Apparent morphology images of yarn sample 5# before and after optimization experiment

由表2、圖1可以看出，在環(huán)己酮用量150 mL，水浴溫度65 ℃，振蕩頻率150次/min，溶解30 min條件下對試樣進(jìn)行預(yù)處理，可以將試樣的PU涂層去除干凈。

2.3 試樣中的G測定

9組PU涂層織物與未覆PU涂層織物試樣在環(huán)己酮用量150 mL，水浴溫度65 ℃，振蕩頻率150次/min，溶解30 min條件下預(yù)處理后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%硫酸進(jìn)行試樣中的氨綸溶解實(shí)驗(yàn)，測得試樣中的G，每個試樣測試兩個，結(jié)果取平均值，其結(jié)果如表3所示。

表3 試樣中的GTab.3 G of samples

由表3可以看出：所得聚酯纖維含量低于實(shí)際聚酯纖維含量。通過纖維細(xì)度儀觀察環(huán)己酮預(yù)處理后的纖維，發(fā)現(xiàn)纖維縫隙處仍殘余了少許肉眼無法觀察到的涂層或助劑類物質(zhì)(見圖2)，這類物質(zhì)在后續(xù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%硫酸實(shí)驗(yàn)中溶解，因此最終聚酯纖維含量偏低。需引入修正值對環(huán)己酮預(yù)處理試樣后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%硫酸的溶解實(shí)驗(yàn)所得到試樣中的聚酯纖維含量的結(jié)果進(jìn)行修正。

圖2 5#試樣紗線經(jīng)環(huán)己酮溶劑優(yōu)化實(shí)驗(yàn)后的表觀形貌照片F(xiàn)ig.2 Apparent morphology images of yarn sample 5# after cyclohexanone solvent optimization experiment

2.4 PU涂層復(fù)合織物試樣中的聚酯纖維含量的F

根據(jù)表3 試樣中的聚酯纖維含量結(jié)果，可計算F，結(jié)果見表4。由表4可看出，PU涂層復(fù)合織物試樣中的聚酯纖維含量的F為1.02，其PU涂層復(fù)合織物試樣中的實(shí)際的聚酯纖維含量其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.0%～96.7%。

表4 試樣中的聚酯纖維含量的FTab.4 F of polyester fiber content in samples

3 結(jié)論

a. 比較了四氫呋喃和環(huán)己酮試劑在不同溫度條件下對PU涂層復(fù)合織物中的PU涂層的去除效果，其最佳條件為：試樣1 g，環(huán)己酮用量150 mL，水浴溫度65 ℃，振蕩頻率150次/min，溶解時間30 min。在此條件下，可以有效去除復(fù)合織物表面的PU涂層。

b. 去除PU涂層后的復(fù)合織物，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%硫酸進(jìn)行溶解復(fù)合織物中的氨綸實(shí)驗(yàn)，得到的聚酯纖維含量普遍低于實(shí)際聚酯纖維含量，對聚酯纖維的含量的結(jié)果進(jìn)行修正，F(xiàn)為1.02。

c. 環(huán)己酮試劑有毒，須在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行操作，操作人員需做好防護(hù)措施。對PU涂層復(fù)合織物的定量分析方法有待更進(jìn)一步地研究。