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      納米SiO2/形狀記憶聚氨酯整理對青花瓷印花棉織物性能的影響

      2021-07-03 05:56:22
      關(guān)鍵詞:折皺抗皺形狀記憶

      胡 萍

      (江西服裝學(xué)院 服裝工程學(xué)院,江西 南昌 330201)

      青花瓷印花紋樣極具民族文化內(nèi)涵,有較強(qiáng)的藝術(shù)和歷史鑒賞價(jià)值,在對美學(xué)比較考究的服裝領(lǐng)域,青花瓷印花紋樣逐漸被廣泛使用并不斷發(fā)展[1-2]。棉織物具有光澤柔和、手感柔軟、懸垂性好等突出優(yōu)點(diǎn),但其彈性差、易起皺等缺點(diǎn)使青花瓷印花紋樣在棉織物中的美學(xué)體現(xiàn)度大大降低。在青花瓷印花紋樣在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用研究中,分析如何將其運(yùn)用到服裝設(shè)計(jì)中的研究比較多,但如何使青花瓷印花紋樣在織物上很好地體現(xiàn)出來的性能整理研究較少。在現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)文化相結(jié)合和碰撞的今天,為了更好地傳承傳統(tǒng)文化,對青花瓷印花棉織物性能的研究格外重要。

      形狀記憶整理是一種能夠給予織物良好折皺回復(fù)性的新興技術(shù)[3-4]。具有一定初始形狀的材料,經(jīng)形變后,該形狀被固定,在受到外界激發(fā)條件如光、溫度等的作用后,能夠?qū)π螤?、形變等參?shù)做出相應(yīng)調(diào)整而回到初始狀態(tài),這種材料被稱為形狀記憶材料,簡稱SMM[5-6]。與傳統(tǒng)的免燙整理相比,形狀記憶整理會使織物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,存在固定相、可逆相的兩相結(jié)構(gòu),其微結(jié)構(gòu)能夠自發(fā)對環(huán)境溫度變化做出感知與響應(yīng)。形狀記憶整理的效果常以織物的折皺回復(fù)性作為評價(jià)指標(biāo)[7-8]。

      本研究采用納米二氧化硅(SiO2)與形狀記憶聚氨酯(SMPU)的混合液對青花瓷印花棉織物進(jìn)行整理,并對比分析添加納米SiO2與未添加納米SiO2的混合整理液的整理效果,主要從織物的抗皺性、強(qiáng)伸度、色牢度等方面進(jìn)行織物性能評價(jià)。

      1 實(shí)驗(yàn)部分

      1.1 材料與設(shè)備

      材料:SMPU整理液,納米SiO2水性分散液;青花瓷印花棉織物,平紋,14.3 tex×14.3 tex×2×585 根/10 cm×320根/10 cm,布樣規(guī)格為50 cm×50 cm。

      設(shè)備:78HW-1型磁力攪拌器(杭州儀表電機(jī)廠);JA2003型電子天平(上海良平儀器儀表有限公司);YG028PC型多功能電子織物強(qiáng)力機(jī)(溫州百恩儀器有限公司);YG541型數(shù)字式織物折皺回復(fù)測試儀(紹興市元茂機(jī)電設(shè)備有限公司);ISO 摩擦色牢度測試儀(東莞市樟木頭騰威試驗(yàn)設(shè)備廠);ISO水洗色牢度測試儀(無錫市三環(huán)儀器有限公司)。

      1.2 實(shí)驗(yàn)方法

      將一定量的納米SiO2水性分散液和一定量的SMPU整理液均勻混合,對印有青花瓷紋樣的相同規(guī)格棉織物進(jìn)行整理,并對整理后織物的折皺回復(fù)性、色牢度、強(qiáng)伸度進(jìn)行測試與分析。實(shí)驗(yàn)中制備出不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米SiO2混合整理液,并把未被整理液處理的織物(原布)標(biāo)為1#,經(jīng)純SMPU整理液處理的織物標(biāo)為2#,經(jīng)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(2%、4%、6%、8%、10%)納米SiO2混合整理液整理的織物分別標(biāo)為3#、4#、5#、6#、7#。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 織物常規(guī)抗皺性能測試

      織物的抗皺性能可用織物的折皺回復(fù)角來表示。當(dāng)織物受到的外力消除后,織物本身具有的彈性會使織物具有回到初始狀態(tài)的能力,這種能力可用回復(fù)角表示。在同一外力作用下,回復(fù)角越大,說明織物的反彈能力越強(qiáng),織物的彈性越好,即抗皺性能越好。根據(jù)GB/T 3819—1997《織物折痕回復(fù)性的測定 回復(fù)角法》[9]中的方法,在每種樣品織物上剪取10個(gè)(經(jīng)向、緯向各5個(gè))凸形試樣測試其回復(fù)角,求取平均值,根據(jù)公式計(jì)算出折皺回復(fù)率并進(jìn)行對比分析,結(jié)果如表1所示。

      表1 樣品織物緩彈性折皺回復(fù)性能測試結(jié)果Tab.1 Test results of slow elastic wrinkle recovery performance of the sample fabrics

      折皺回復(fù)率=θ/180°×100%,折皺回復(fù)率越大,說明其抗皺性能越好。

      從表1的測試結(jié)果可以看出,5#的抗皺性能最好,經(jīng)含有納米SiO2水性分散液的抗皺整理液處理后,織物的抗皺性能大多好于原布。但從2#的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看,經(jīng)純SMPU整理液處理后織物的抗皺性能低于原布,這一現(xiàn)象說明單純的SMPU整理劑會影響織物的抗皺性能。加入納米SiO2后織物的抗皺性能得到明顯改善,且改善效果與納米SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。從7#的數(shù)據(jù)看,質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高的納米SiO2反而會影響織物的折皺回復(fù)性,這是因?yàn)檫^多的納米SiO2會過密地覆蓋在織物表面,使織物失去本身的彈性。

      2.2 形狀記憶激發(fā)條件下織物的折皺回復(fù)性能

      在沒有溫度或其他外界條件激發(fā)的情況下,所測得的織物折皺回復(fù)角僅僅反映織物的彈性,要想衡量與評價(jià)織物經(jīng)整理后的形狀記憶效果,需要在特定外界條件下測定織物的抗皺性能。本實(shí)驗(yàn)所用SMPU的激發(fā)溫度為35~40 ℃。在特定條件下進(jìn)行取樣、測試,取樣和測試方法與常規(guī)折皺回復(fù)性測試方法相同,并評價(jià)納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物形狀記憶效果的影響,結(jié)果如圖1所示。

      圖1 納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物折皺回復(fù)性的影響Fig.1 Effect of silica mass fraction of nano-SiO2 on fabric crease recovery

      從圖1可以看出,在特定激發(fā)條件下,經(jīng)形狀記憶整理液整理后,織物的抗皺性能有所改善,且經(jīng)含有納米SiO2的整理液整理后,織物的折皺回復(fù)性多好于純SMPU整理液的整理效果,但也有低于純SMPU整理液整理效果的。這可能是納米SiO2與SMPU的混合均勻度不同造成的,織物的折皺回復(fù)性在納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)最好,說明納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí),其與SMPU的混合均勻度最好。在納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于6%時(shí),織物的折皺回復(fù)性反而有所降低。

      2.3 織物強(qiáng)力性能測試

      為檢測織物經(jīng)不同形狀記憶整理液整理后的強(qiáng)力性能,根據(jù)GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分:斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定 條樣法》[10]進(jìn)行織物強(qiáng)力測試,結(jié)果如表2所示。

      表2 試樣斷裂強(qiáng)力測試結(jié)果Tab.2 Test results of breaking strength of sample fabrics

      織物經(jīng)不同形狀記憶整理液整理后,根據(jù)經(jīng)向、緯向的斷裂強(qiáng)力可以計(jì)算其經(jīng)向、緯向的斷裂強(qiáng)力保持率:

      (1)

      (2)

      不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米SiO2形狀記憶整理液對織物斷裂強(qiáng)力有不同程度的影響,分析不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)納米SiO2對織物強(qiáng)力的影響,從而選擇最佳納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的形狀記憶整理液,如圖2所示。

      圖2 納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物斷裂強(qiáng)力保持率的影響Fig.2 Influence of silica mass fraction of nano-SiO2 on breaking strength retention rate of fabric

      由表2和圖2可以得出,純SMPU整理液整理后的織物,其經(jīng)向、緯向斷裂強(qiáng)力呈現(xiàn)下降趨勢,而經(jīng)納米SiO2/SMPU復(fù)合整理液整理后,織物的斷裂強(qiáng)力出現(xiàn)不同程度的提升,且其斷裂強(qiáng)力保持率在100%以上。在一定范圍內(nèi),隨著納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大,織物的斷裂強(qiáng)力隨之增大,但在納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過一定值后,織物的斷裂強(qiáng)力反而下降。當(dāng)納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí),織物的斷裂強(qiáng)力和斷裂強(qiáng)力保持率均達(dá)到最大值。因此,從該結(jié)果可以得到以下結(jié)論:實(shí)驗(yàn)中青花瓷印花織物經(jīng)納米SiO2/SMPU復(fù)合整理液整理后,既達(dá)到了形狀記憶的效果,也彌補(bǔ)了純SMPU整理液降低織物斷裂強(qiáng)力的不足。

      2.4 織物色牢度測試

      織物耐摩擦色牢度根據(jù)ISO 105-X12—2016《紡織品 色牢度試驗(yàn)X12部分:耐摩擦色牢度》[11]測試,并按照GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 評定沾色用灰色樣卡》[12]評級,其中5級最好、1級最差??椢锬退瓷味劝凑誈B/T 5713—2013《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐水色牢度》[13]測試并進(jìn)行評級,其中5級最好、1級最差,結(jié)果如表3所示。

      表3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米SiO2形狀記憶整理液對青花瓷印花織物色牢度的影響Tab.3 Influence of shape memory finishing agent with different mass fraction of nano-SiO2 on the color fastness of blue and white porcelain printed fabrics

      從表3中可以看出,與原布相比,純SMPU整理液對青花瓷印花棉織物整理后,織物的耐摩擦和耐水洗色牢度均有一定程度的下降。這是由于純SMPU整理液會對織物內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)有一定損傷,導(dǎo)致色素在纖維表面的結(jié)合力下降。但在形狀記憶整理液中,隨著納米SiO2的加入,織物的耐摩擦和耐水洗色牢度得到明顯改善。當(dāng)納米SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增至6%時(shí),織物的耐摩擦和耐水洗色牢度等級達(dá)到最高,主要原因是加入了一定量的納米SiO2后,織物表面形成了一層保護(hù)層,對織物起到了保護(hù)作用。但當(dāng)納米SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于6%時(shí),其耐摩擦和耐水洗色牢度會出現(xiàn)一定程度的下降,原因是納米SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高,織物甚至纖維表面會出現(xiàn)包覆層,隨著外界的摩擦或水洗作用,易粘附染料一起脫落。

      3 結(jié)論

      青花瓷印花紋樣在紡織服裝中運(yùn)用廣泛且具有民族特色,其中棉織物最具代表性,但棉織物的抗皺性能差,大大影響了其應(yīng)用。本研究針對納米SiO2/SMPU復(fù)合整理液對青花瓷印花棉織物形狀記憶性能的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),并得出如下結(jié)論:

      (1)純SMPU整理液處理棉青花瓷印花面料后,織物的折皺回復(fù)性和斷裂強(qiáng)力會有所降低,而納米SiO2/SMPU復(fù)合整理液整理后的織物,其折皺回復(fù)性和斷裂強(qiáng)力均有所提高,改善了純SMPU整理液降低織物強(qiáng)力的情況,且提高程度隨納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同而不同。

      (2)標(biāo)準(zhǔn)條件和特定熱激發(fā)條件下,納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí),織物的折皺回復(fù)性達(dá)到最高。這說明在納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí),納米SiO2與SMPU混合均勻度達(dá)到最好,使整理后的織物具有優(yōu)良的形狀記憶性能。

      (3)青花瓷印花棉織物經(jīng)納米SiO2/SMPU復(fù)合整理液整理后,與原布相比,其耐摩擦和耐水洗色牢度均有一定程度的提升。當(dāng)納米SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí),織物的耐摩擦和耐水洗色牢度等級達(dá)到最高,說明一定量納米SiO2的加入對織物的色牢度具有保護(hù)作用。

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