產(chǎn)業(yè)用紡織品第21卷總第151期聚乙三醇在功能紡織品上的應(yīng)用馬曉光(天津工業(yè)大學(xué)材料化工學(xué)院,天津,300160)摘要:本文將相變材料聚乙二醇(PEG)以交聯(lián)方式添加到織物上,并對整理織物的蓄熱調(diào)溫性能進行了探討。闡述了影響整理織物熱活性的主要因素、整理織物的物理杋械性能、對整理織物的綜合性能給予了客觀評價關(guān)鍵詞:相變材料,聚乙二醇,醬熱調(diào)溫,熱活性,文聯(lián)中圖分類號:TS195.59】,4文獻標識碼:A章編號:1004-7093(2003)04-0026-04的紡織材料都不同程度地獲得了熱活性。另外若引言采用交聯(lián)方式將PEG添加到紡織材料上,除了能賦予紡織材料特殊的蓄熱調(diào)溫功能外,也使紡織在對聚乙二醇(PEG)進行冷熱循環(huán)處理時,材料的其他性能有所改善得到改善的性能包括其超分子結(jié)構(gòu)會發(fā)生某種相的轉(zhuǎn)變,從而改變宏抗菌活性、回彈性、與含潮有關(guān)的性能;耐磨性、抗觀性質(zhì)而具有特殊的蓄熱調(diào)溫性能。這種蓄熱調(diào)起毛起球性、抗靜電性及易去污性能等等。但在溫性能突出表現(xiàn)在高溫時吸收熱能、儲存能量,環(huán)上述性能改善的同時,這種方式卻使織物的強力境溫度降低時釋放能量,將熱量放出。由于PEG呈不同程度的下降發(fā)生相轉(zhuǎn)變的溫度在自然環(huán)境溫度變化范圍之本文研究采用交聯(lián)沉積法將PEC添加到紡內(nèi),國外學(xué)者最初將PEG應(yīng)用于太陽能吸收裝置織材料上使PEG與交聯(lián)劑、纖維素纖維發(fā)生交吸收、儲存太陽能,獲得了較好的效果。研究發(fā)聯(lián),形成纖維一聚合物線性或網(wǎng)狀粘接模式,沉現(xiàn),PEG除了具有較好的熱活性和低溫相變性積、固著在棉或滌/棉混紡材料上,并對其蓄熱調(diào)外,還可與紡織纖維發(fā)生物理或化學(xué)的結(jié)合,有被溫性能進行討論。添加到紡織品上的可能,進而又繼續(xù)拓寬研究領(lǐng)域,將其應(yīng)用在紡織材料上,賦予紡織品特殊的溫1PEG添加到紡織材料上的方式度調(diào)節(jié)功能以PFG作為相變材料添加到紡織材料上可目前,將PEG添加到紡織材料上的方式基本以使織物具有雙向調(diào)溫的特殊功能,這一發(fā)現(xiàn)引上有四種。起了國際紡織界和染整同行們的高度重視。研究1.1交聯(lián)沉積法證明:根據(jù)不同的機理PEG可以通過多種途徑添PEG在交聯(lián)劑的存在下,可與交聯(lián)劑、纖維加到棉、滌/棉及羊毛等多種紡織材料上,使不同素纖維發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成纖維一聚合物線性或網(wǎng)狀粘接模式,沉積、固著在纖維上。這種方法具天津市21世紀基金項日(963702411)有工藝簡單、流程短操作方便、成本低等特點,有稿R期:2002-11-25較高的開發(fā)價值。但由于交聯(lián)PEG( CLPEG)結(jié)作者簡介:馬曉光,男,1%62年生,副教授。主要從事尚分子晶度中國煤化工只物的重量增材料及功能紡織品的研究加(增YHCNMHG熱調(diào)節(jié)能力2003年第4期產(chǎn)業(yè)用紡織品相對于PEG試劑原樣有所下降;另外與纖維素交但交聯(lián)過于廣泛,可能由于剛性聚合物的產(chǎn)生,未聯(lián)后,對纖維素纖維的強力也有較大影響。若僅能發(fā)生結(jié)晶與熔融的相轉(zhuǎn)變,因而盡管增重量較僅將PEG浸軋在織物上而不使其發(fā)生任何交聯(lián)高,同樣地使得整理織物的熱活性消失。反應(yīng),這樣的織物會具有更好的熱調(diào)節(jié)能力,但這(I)PEG與交聯(lián)劑的交聯(lián)反應(yīng)狀況隨PEG分種調(diào)溫不耐水洗,耐久性差,故沒有實際意義。子量的不同而變化,而交聯(lián)程度的大小直接影響1.2填充纖維法整理織物的熱調(diào)節(jié)性能。一般來講,隨著PEG分將PEG填充到中空纖維之中,再經(jīng)紡、織制子量的增加,PEG分子鏈加長,柔性更好,易于結(jié)成調(diào)溫織物。這種方法由于PEG未參與任何化晶,且結(jié)晶度高因此顯示出較好的熱活性。研究學(xué)反應(yīng),保持較高的熱儲、放量,故熱調(diào)節(jié)能力較表明,用不同分子量的PEG處理滌/棉混紡織物強但該法填充工藝復(fù)雜纖維兩端封口技術(shù)難時,分子量在400-1500范圍內(nèi),隨分子量的增度大,實際生產(chǎn)有一定困難。加,交聯(lián)程度較高產(chǎn)生較大增重量,PEG整理織1.3涂層法物的吸熱、放熱效應(yīng)趨于明顯,晶區(qū)熔融溫度Tn將PEG作為多元醇組分與二異氰酸酯與結(jié)晶溫度T均有較大幅度的提高;而分子量超(MD)、二羥甲基丙酸(DMPA)等反應(yīng)合成聚氨過1500以后,可能由于PEG大分子中能與樹脂酯(PU)離子聚合物制成水分散乳液用干法涂交聯(lián)劑二羥甲基二羥基乙撐脲( DMDHEU,簡稱布織物制成調(diào)溫織物。這種方法涂布工藝簡單,2D)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的末端羥基摩爾分數(shù)減少,交熱活性損失小,纖維強力幾乎不受影響。但目前聯(lián)程度反而降低,只有較少增重量使得被處理織這種改性聚氨酯水分散乳液還有待于進一步的開物的熱活性降低,甚至消失發(fā)1.4微膠囊法實驗中還發(fā)現(xiàn)將兩個不同分子量的PEG按定比例混合后處理織物,可以對熱性能參數(shù)進將PEG置于直徑約4左右的封閉微膠囊行調(diào)節(jié),使TnT產(chǎn)生移動,處在所需的相變溫度中,這種含有PEG的微膠囊通過粘合劑的作用被范圍內(nèi),同時熔融熱H、結(jié)晶熱H值也發(fā)生變粘附到織物的表面,從而使織物獲得調(diào)溫功能?；?熱性能參數(shù)的變化幅度與混合體系中兩組分這種方法工藝簡單、操作方便,可結(jié)合涂料染色及印花加工工藝進行。但這類微膠囊中相變材料含分子量的差別有關(guān)?；旌虾蟮腡接近于混合體量很小,會影響到蓄熱調(diào)溫性能,另外大面積粘合系中分子量較大的PEG單獨處理織物時的熔融劑的使用會影響織物的手感和風(fēng)格。溫度,而混合后的T發(fā)生了明顯的偏移,介于兩在PEG添加方式中,交聯(lián)沉積法是一種簡望分單獨處理織物時的結(jié)晶溫度之間單、易操作、綜合效果較好的加工方法。(2)交聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)對于PEG在纖維上的固著實驗表明采用交聯(lián)沉積法時,織物上交聯(lián)及整理織物熱活性耐久性的提高有著至關(guān)重要的PEG的熱性能受多種外界因素的影響,主要因素作用。棉織物用分子量為1000的PEG處理時,有PEG的分子量纖維基質(zhì)種類交聯(lián)劑催化劑用幾種交聯(lián)劑對熱活性的影響如表1所示。種類、添加劑、PEG熱穩(wěn)定性以及PEC交聯(lián)反應(yīng)表1不同交聯(lián)劑對熱活性的影響程度等,這些因素決定著交聯(lián)聚乙二醇( CLPEG)交聯(lián)劑增重量熱活性吸、放熱峰值的位置及峰面積大小(DSC譜圖),(℃)決定著PEG整理織物的蓄熱調(diào)溫能力及效果。CH2O(甲醛)2交聯(lián)PEG熱性能的影響因素DMEU(二羥甲基乙撐脲)TMM(三羥甲基三聚氰酰胺)50.0無無無能否使織物獲得蓄熱調(diào)溫功能,首先取決于 DMDHEUT=33是否有適當(dāng)?shù)慕宦?lián)。交聯(lián)程度過小,交聯(lián)反應(yīng)不足,產(chǎn)生增重量很低,導(dǎo)致熱活性很差,甚至消失TH中國煤化工CNMHG產(chǎn)業(yè)用紡織品第2]卷總第151期從表1中可以看出,交聯(lián)劑CH2O和DMEU的表而張力及接觸角發(fā)生改變,提高了交聯(lián)工作交聯(lián)效果極差,反應(yīng)不足,增重量很低因而不能液在纖維表面的鋪展力和粘附力。給織物帶來熱活性。 DMDHEU交聯(lián)效果較好,增重量較高,可使PEG固著在纖維上,經(jīng) DMDHEU3PEG整理織物物理機械性能PEG-1000處理的織物獲得了熱活性。而對于TMM而言,由于其極易發(fā)生自身縮聚反應(yīng),真正織物經(jīng)PEG處理后,由于交聯(lián)、形成了網(wǎng)狀與PEC發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的兒率很小,故添加到織物結(jié)構(gòu),提高了PEC在織物上的耐久性,同時也使上的實為TMM自身縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物,因此雖然織物表現(xiàn)出良好的回彈性及抗皺性。特別是對獲得了較高的增重量,但沒有產(chǎn)生PEG晶體熔融滌/棉混紡織物,由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)牢牢地束縛住纖與再結(jié)晶過程,使得經(jīng)TMM處理的織物不具有維,抑制了滌綸纖維的松散,從而大大降低了摩擦熱活性。以上分析可以得岀結(jié)論:使整理的織物過程中起毛起球現(xiàn)象,增強了織物的耐磨性。另既有熱活性又具備良好的耐久性,以 DMDHEU為外PEG具有親水一OH,可使整理織物的回潮率交聯(lián)劑效果最佳。明顯增高,去污及抗靜電性也得到改善,賦予織物交聯(lián)劑濃度對織物的熱活性也有重要的影多功能性。響濃度過低不能產(chǎn)生足夠的交聯(lián),增重量很低,織物經(jīng)PEG整理后,其回彈性能有了較大的無熱活性;濃度過高則產(chǎn)生過度交聯(lián),會導(dǎo)致剛性改善,折皺回復(fù)角與焙烘溫度的關(guān)系如圖1所示。聚合物的產(chǎn)生,使高分子聚合物的相態(tài)轉(zhuǎn)變受到對于純棉織物,焙烘溫度在140℃時折皺回復(fù)角了禁錮,發(fā)生不了結(jié)晶與熔融的相變化,因而雖然增重量很高,但整理織物的熱活性卻消失。研究表明,以2D樹脂為交聯(lián)劑,用分子量為600的PEG處理棉織物時,當(dāng)2D濃度在25%~26.5%范圍內(nèi),織物既有吸熱效應(yīng)又有放熱效應(yīng),可獲得較好的蓄熱調(diào)溫性能。(3)PEG、2D、纖維素三者的交聯(lián)反應(yīng)中,各類釋酸型催化劑對于交聯(lián)反應(yīng)程度有著直接的作100110120130140150160170焙烘溫度(℃)用。研究表明,在常規(guī)的浸軋一預(yù)烘一焙烘工藝滌祁/棉流程中, NaSO4、MgCl2·6H2O/檸檬酸等釋酸型圖ⅠPEC整理織物折皺回復(fù)角與焙烘催化劑具有較好的催化效果,可產(chǎn)生較好交聯(lián),使溫度的關(guān)系織物得到適當(dāng)增重量,產(chǎn)生較高熱活性。(4)實驗證明無機鹽對于提高交聯(lián)劑的利用率,增強交聯(lián)反應(yīng)有特殊的協(xié)效作用。通過在工作液中添加一定量的無機鹽,增加了溶液粘度,可有效地抑制交聯(lián)劑2D向纖維內(nèi)部的滲透,提高纖維表面有效2D含量,使增重量及交聯(lián)程度提高從物理化學(xué)角度分析無機鹽協(xié)效作用機理可能是:①增加了體系粘度,使高聚物鏈纏結(jié)程度1001012013010150160170°加大,交聯(lián)劑被束縛在纖維表面并進行反應(yīng)。②焙烘溫度(℃)未整理棉電解質(zhì)飽和了纖維素纖維表面的負電荷使纟電未整理滌/棉位發(fā)生變化,改變了纖維表面的吸附性能。③隨中國煤化工烘溫度著無機鹽的加入,使得PEG+2D溶液體系與纖維CNMHG2003年第4期產(chǎn)業(yè)用紡織品最大。對于滌/棉織物,焙烘溫度高于120℃時折壞,同時交聯(lián)劑纖維大分子的介入打破了PEG皺回復(fù)角隨焙烘溫度的提高而增加。原結(jié)晶狀態(tài),導(dǎo)致熔融熱H及結(jié)晶熱H的降低,經(jīng)PEG整理后,棉織物和滌/棉織物的回潮使交聯(lián)PEG熱儲、放能力減弱,也影響了實際調(diào)率與焙烘溫度的關(guān)系如圖2所示。從圖2可知:溫效果。另外PEG經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)添加到織物后,使經(jīng)焙烘的滌/棉織物回潮率有顯著的提高,焙烘溫織物強力發(fā)生較為明顯的下降,尤以純棉織物最度達120℃以后,回潮率增長幅度隨焙烘溫度的突出,這也給PEC整理織物綜合指標評定帶來不提高呈下降趨勢。純棉織物焙烘溫度在130℃利的影響,有待于進一步改善。時,回潮率達最高值為25%,而未整理棉織物的回潮率僅為6.5%。參考文獻特別指出的是,由于纖維一聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的生成抑制了纖維素結(jié)構(gòu)單元間的相對滑移,削[ Bruno J, Vigo TL: Temperature-Adaptable Fabrics弱了纖維抵御外力作用的能力,造成整理后織物Textile Research Journal, 1985, 55(12): 737-743的強力明顯下降,見表2[2] Bruno JS, Vigo T L. Temperature-Adaptable Textiles表2經(jīng)PEG1000整理的棉織物和Containing Durably Bound Polyethylene Glycols. Tex-tile Research Journal, 1987, 57(7): 427-429滌/棉混紡織物強力對比(緯向)[3]馬曉光等.紡織品的聚乙二醇整理.印染,1996強力(N)強降百分率織物未整理整理后[4]馬曉光等.PEG整理織物熱性能研究.印染,1997,棉30626214[5] Leonas K K, Sanjiv Malkam. Study of Onc-Sided PEGApplicatioFabric American Dyestuff Reporter經(jīng)PEG整理的棉織物和滌/棉混紡織物強力1996,85(8):41-46都發(fā)生了較明顯的下降,尤以純棉織物最突出。16]c∞ orge Lamb E R, Stanislaw Kepda and Bernard Mill滌/棉混紡織物由于參與交聯(lián)反應(yīng)的棉含量較少,er, Abrasion and Lint Loss Properties of Fabrics Con-而滌綸不能參與交聯(lián),保留了強力,因此滌/棉織taining Crosslinked Polyethylene Glycol. Textile Re-物的強降幅度要遠低于純棉織物,具有相對較高search Joumal, 1991, 61(3): 169-176的保留強力。實驗表明,純棉織物最大強降可達7] inking renita s, Leonas Karen K, Influence of a Po-50%,滌/棉混紡織物最大強降可達25%左右。lyethylene Glycol Treatment on Surface, Liquid Barriere Researcal,i994,26(12):25~29結(jié)語[8] Mishra S P, Sundareswaran K. Improvement of Vari-ous Properties of Fabric Surface Crosslinked PEG研究表明,經(jīng)PEC處理后織物的熱活性受Joumal of Appl. Polym. Sci, 1989, 37(6):371EG分子量、交聯(lián)劑結(jié)構(gòu)和濃度、交聯(lián)程度(增重量)催化劑、無機鹽、纖維基質(zhì)種類加工工藝條[9]馬克等編著·紡織物的化學(xué)整理·水佑人譯.北件等因素的影響?？椢锝?jīng)PEG整理后物理機械京紡織工業(yè)出版社,1984性能有了很大變化織物表現(xiàn)出良好的回彈性、抗10馬德柱等編著高聚物的結(jié)構(gòu)與性能,北京:科學(xué)起毛起球性和耐磨性,另外織物的回潮率明顯增出版社,1995高,抗靜電性也得到改善?；貜椥?、回潮率、抗靜1]于伯齡等編著.實用熱分析,北京:紡織工業(yè)出版電性等指標的變化與焙烘溫度有關(guān)。12]何曼君等編著.高分子物理.上海:復(fù)旦大學(xué)出版從研究結(jié)果來看,目前還存在一些問題尚需解決。如當(dāng)PEG與纖維及交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)后,其中國煤化工熱活性發(fā)生變化,原PEG大分子鏈的結(jié)構(gòu)被破CNMH(下轉(zhuǎn)第34頁)產(chǎn)業(yè)用紡織品第21卷總第151期1 5 James Lanl. Polylactic Acid Polymers from Com. Ap.lications in the Textiles industry Ind 'Text, 20001]郭秉臣,我國非織造布工業(yè)應(yīng)增加技術(shù)投入和加29(3):191~205強科技創(chuàng)新.紡織導(dǎo)報,2001,(5):130-1316. Darlee M, Lunt 3, Shafer A. Nature Works PL.A: Sus2] Sawyer D J. PL A Technology Applications.Nonwu-tainable Performane Fiber. Man-made Fiber YearBok,2001,(8):29-31[3] JamesNonwovens. International Fiber Journal, 2000,(6)Chemical Fibers International, 1999, 49(1):548~52[8] Doshi J. Nanofiber- Based Nonwoven Composites[4] Yamanaka K. Lactron-A Biodegradable Filer'ItsProperties and Applications. Nonwovens World, 2001Development and applications. Chemical Fibers Inter-10(4):64~68Properties of New Material and ItsApplications in NonwovensXin Sanfa, Jing Xiangyu Donghua UniversityAbstract This paper introduces the properties and the applications of new fibre material in nonwovens, including green environmental protective material, functionality fibre and nanofibre, etcKeywords: new material, non-woven fibric, property, apply(上接第29頁)pplication of Polyethylene Glycol in Functional TextilesMa xiaoguang College of Material Science and Chemical Engineering, Tianjin Polytechnic University)Abstract: In this paper, polyethylene glycol ( PEG )had been added to fabrics by means of crosslinking reaction and the properties of storing heat and adjusting temperature for fabrics treated with PEG hadbeen discussed. The research works focused on the main factors of affecting the thermal activitiesof PEG, the mechanical properties of treated fabrics and the objective valuation in the syntheticalKeywords: phase-change material, polyethylene glycol( PEG), storing heat and adjusting temperature, ther-mal activities crosslinking歡逛訂閱《國際分織導(dǎo)報》(4245)《國外紡織技術(shù))(4275)中國煤化工CNMHG