CN102505445B - 一种芳香族聚酰胺织物改性、导湿排汗整理的方法 - Google Patents

Abstract

一种芳香族聚酰胺织物改性、导湿排汗整理的方法，属于纺织化工技术领域。本发明通过对芳香族聚酰胺织物进行物理、化学改性，改善其纤维表面的物理和化学状态，利于芳香族聚酰胺织物的导湿排汗整理。具体的工艺流程包括：a）芳香族聚酰胺织物的洗涤及除油；b）芳香族聚酰胺织物的预处理；c）芳香族聚酰胺织物的导湿排汗整理。通过本发明方法所处理的芳香族聚酰胺织物，具有良好的导湿排汗、湿热舒适性能，同时仍具有耐热、阻燃、质轻、高强的特性。此方法工艺简单，成本较低，得到的导湿排汗芳香族聚酰胺织物可广泛应用于航空、航天、军工、通讯等特殊部门，也可满足从事消防、救生等工作人员服装装备的需求。

Description

一种芳香族聚酰胺织物改性、导湿排汗整理的方法

技术领域

本发明涉及一种芳香族聚酰胺织物改性、整理的方法，特别是芳香族聚酰胺织物导湿排汗整理的方法，属于纺织化工技术领域。

背景技术

芳香族聚酰胺纤维（简称芳纶纤维）是一种高性能的有机纤维，主要是由酰胺键（-CO-NH-）和芳香环组成的线型高聚物，具有高强度、高模量、低密度、阻燃、遇明火不熔融和化学稳定性好等优异的性能，广泛应用于个体防护和特殊的工业领域，尤其适用于航空航天和军工领域。

但该类纤维疏水性的表面导致其织物导湿排汗性能极差，从而极大地影响了相关服装的舒适性。当前，导湿排汗织物的研究主要集中在涤纶、棉领域，专门针对导湿排汗芳香族聚酰胺织物的研究则鲜有报道。因此，行业内急需相关工艺方法以获得具有导湿排汗功能的芳香族聚酰胺织物。目前，能够获得该类织物较简单的方法为整理的方法。

芳香族聚酰胺纤维具有刚直的分子链和很高的结晶度，表面无活性基团，玻璃化温度点在275℃以上，故一般采用高温高压法或高温载体法进行染色及整理，但单单凭借这两种方法也难以获得良好的效果；加之导湿排汗整理剂的分子具有一定的聚合度，比起染料分子来，更难吸附并固着在纤维光滑的表面上。解决该问题的一个思路就是通过物理、化学的方法首先对芳香族聚酰胺进行预处理，改善纤维表面物理或化学状态；之后再使用高温高压法或高温载体法进行整理。

二甲亚砜（DMSO）和N-甲基吡咯烷酮（NMP）是芳香族聚酰胺纤维纺丝中的溶剂，也广泛应用于该纤维的高温高压染色中，起着溶胀和增塑的作用。专利U.S.Patent.No.4525128就在其染色过程中使用NMP、DMSO等物质作为染色助剂。近年来，国外报道N,N-二乙基-3-甲基苯甲酰胺（DEET）已开始应用于芳香族聚酰胺纤维的染色中。不同于上述两种物质，DEET在较低浓度下就可以很好地溶胀和增塑纤维，得到很好的染色效果。U.S.Patent.No.6607562研究了DEET及其相似溶剂在芳香族聚酰胺纤维染色中的应用，结果发现0.6-6%的含量就可以获得合乎要求的染色深度。

进行芳香族聚酰胺织物导湿排汗整理之前，若先使用DMSO、NMP或DEET等物质的溶液对织物进行预处理，在溶胀纤维的同时起到增塑纤维的作用，能有效减弱纤维分子链之间的作用力；这几种物质也可以部分溶解纤维表面的非晶区，起到粗化纤维的作用，可以有效改善纤维的表面状态。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种导湿排汗芳香族聚酰胺织物。

本发明的目的之二在于提供一种导湿排汗芳香族聚酰胺织物的整理方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种芳香族聚酰胺织物改性、导湿排汗整理的方法，其特征在于工艺流程为：

(a) 芳香族聚酰胺织物的洗涤及除油：清除纤维表面污垢和油剂，具体操作过程为将织物放入丙酮中进行超声波清洗，30-90min后取出，用自来水漂洗干净并烘干待用；所述的芳香族聚酰胺织物为聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）纤维、或聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）纤维与聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）纤维混合组成物；

(b) 芳香族聚酰胺织物的预处理：增塑并粗化纤维；具体操作过程为将清洗后的芳香族聚酰胺织物放入20-100wt%的二甲亚砜（DMSO）、 N-甲基吡咯烷酮（NMP）或 N,N-二乙基-3-甲基苯甲酰胺（DEET）任意一者的溶液中，于60-100℃处理30-90min，之后用自来水冲洗并烘干待用；

(c) 芳香族聚酰胺织物的导湿排汗整理：赋予织物良好的导湿排汗性能；具体操作过程为将预处理过的芳香族聚酰胺织物放入工作液中；工作液的组成为：导湿快干整理剂3-5%o.w.f.、载体10-30g/L、乳化剂0.1-0.5g/L；并用醋酸调节pH值为4-6；芳香族聚酰胺织物与工作液的浴比为1:10-30；以1-3℃的速度从常温升温至120-130℃，保温45-80min；保温结束后以2-3℃的速度降温到60-70℃；排出工作液，用浓度为2-5g/L的净洗剂于30-50℃清洗5-10min，之后用自来水冲洗，最后将织物取出，烘干，完成整理过程。

所述的工作液中所用的导湿快干整理剂为HMW8870、JLSUN®STA中的任一种；所述的载体为Cindye DNK；所述的乳化剂为OP-9；所述的净洗剂为净洗剂JU。

本发明的特点及机理如下：

(a) 本发明在预处理前对芳香族聚酰胺织物进行丙酮超声波清洗，以振动方式较为彻底地洗去纤维表面的油脂，便于预处理工艺中溶剂的润湿。

(b) 本发明采用增塑、粗化预处理，即选用DMSO、NMP或DEET各自的溶液作为预处理液，对织物进行预处理。相比芳香族聚酰胺的其他溶剂，DMSO、NMP和DEET无毒或低毒，环保的同时又有良好的预处理效果。预处理液在溶胀纤维的同时对纤维起到增塑的作用；控制预处理的条件，预处理液可以部分溶解纤维表面的非晶区，起到粗化纤维、改善纤维表面形态的作用，有助于接下来的导湿排汗整理。

表1显示使用100wt% NMP、100wt% DMSO和100wt% DEET在100℃处理70%聚间苯二甲酰间苯二胺/30%聚对苯二甲酰对苯二胺混合织物60min后织物断裂强度和断裂伸长的变化，测量标准为GB/T 3923-1997。表中1为原样，2、3和4分别为使用NMP、DMSO和DEET处理后的样品。从表中可以看出，经上述物质预处理后，织物的断裂伸长均大幅度地上升，这显示了NMP、DMSO和DEET很强的增塑作用。增塑后的纤维分子链柔韧性增强，链段更容易产生松弛，有利于接下来导湿排汗整理剂在纤维上的吸附和扩散。

表1 芳香族聚酰胺织物的断裂强度及断裂伸长

控制预处理的条件，可以使预处理液部分溶解纤维表层的非晶区，从而在纤维表面产生一定的刻蚀。附图1是聚间苯二甲酰间苯二胺纤维原样的扫描电镜图；附图2是预处理后聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的扫描电镜图，预处理的溶剂为100wt%DMSO溶剂，处理温度为80℃，时间为30min。从图中可以看出，经DMSO处理过的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维表面出现沟壑状刻蚀，这与涤纶织物碱减量工艺后纤维表面形成的微孔状刻蚀有很大的区别。这些沟壑状的刻蚀增大了芳香族聚酰胺纤维的表面积，有利于提高导湿排汗整理液在纤维表面的浸润，也增加了导湿排汗过程中毛细管通道的数量；同时，比起光滑的纤维表面，粗糙的表面更有利于整理剂的牢固固着。

(c) 本发明使用的导湿排汗整理法为高温载体法。选用水分散性聚酯作为导湿排汗整理剂，该物质主要成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙二醇的嵌段共聚物，其疏水链段（聚对苯二甲酸乙二醇酯）与芳香族聚酰胺链段结构相似，亲和力强，而亲水片段（聚乙二醇）则发挥亲水导湿的作用。本发明在工作液中放入一定含量的载体和乳化剂作为助剂，以增加纤维分子链的柔韧性，同时减小工作液中整理剂分子的尺寸，利于整理剂呈现单分子状态分散。此外，载体和乳化剂的加入更利于导湿排汗整理剂在工作液中的扩散和在纤维上的吸附、扩散。

附图说明

图1为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维原样的扫描电镜图。

图2为预处理后聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的扫描电镜图。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例叙述于后。

实施例1

将聚间苯二甲酰间苯二胺织物放入到丙酮中进行超声波清洗，30min后取出，之后用自来水漂洗干净并于80℃烘干。

将洗涤干净的织物放入到20wt%的DEET溶液中，于60℃中处理60min，用自来水冲洗并于80℃下烘干。

将预处理后的织物放入到工作液中进行导湿排汗整理，浴比为1:10，从常温以1℃/min的速度升温至120℃并保温30min，之后以2℃/min的速度将浴液冷至60℃后排出工作液。工作液的配方为：3% o.w.f. HMW8870，10g/L Cindye DNK，0.1g/L乳化剂OP-9，并用醋酸调整pH值为4。

用5g/L的净洗剂JU于30℃清洗织物10min，自来水漂洗干净后于80℃下烘30min至织物干燥。

实施例2

将聚间苯二甲酰间苯二胺织物放入到丙酮中进行超声波清洗，45min后取出，之后用自来水漂洗干净并于80℃烘干。

将洗涤干净的织物放入到60wt%的DMSO溶液中，于80℃中处理45min，用自来水冲洗并于80℃下烘干。

将预处理后的织物放入到工作液中进行导湿排汗整理，浴比为1:20，从常温以2℃/min升温至125℃并保温45min，之后以同样的速率将浴液冷至60℃后排出工作液。工作液的配方为3.5g/L JLSUN®STA，20g/L Cindye DNK，0.3g/L乳化剂OP-9，并用醋酸调整pH值为5。

用3g/L的净洗剂JU于40℃清洗整理后的织物8min，自来水漂洗干净后于80℃下烘30min至织物干燥。

实施例3

将聚间苯二甲酰间苯二胺织物放入到丙酮中进行超声波清洗，60min后取出，之后用自来水漂洗干净并于80℃烘干。

将洗涤干净的织物放入到70wt%的NMP溶液中，于100℃中处理60min，用自来水冲洗并于80℃下烘干。

将预处理后的织物放入到工作液中进行导湿排汗整理，浴比为1:30，从常温以3℃/min升温至130℃并保温60min，之后以同样的速率将浴液冷至70℃后排出工作液。工作液的配方为5g/L HMW8870，30g/L Cindye DNK，0. 5g/L乳化剂OP-9，并用醋酸调整pH值为6。

用2g/L的净洗剂JU于50℃清洗整理后的织物5min，自来水漂洗干净后于80℃下烘30min至织物干燥。

实施例4

将70%聚间苯二甲酰间苯二胺/30%聚对苯二甲酰对苯二胺短纤混纺织物放入到丙酮中进行超声波清洗，90min后取出，之后用自来水漂洗干净并于80℃烘干。

将洗涤干净的织物放入100wt%的NMP溶液中，于100℃中处理60min，用自来水冲洗并于80℃下烘干。

将预处理后的织物放入到工作液中进行导湿排汗整理，浴比为1:10，从常温以2.2℃/min升温至130℃并保温60min，之后以同样的速率将浴液冷至60℃后排出工作液。工作液的配方为5g/L HMW8870，30g/L Cindye DNK，0. 5g/L乳化剂OP-9，并用醋酸调整pH值为4.5。

用5g/L的净洗剂JU于30℃清洗整理后的织物10min，自来水漂洗干净后于80℃下烘30min至织物干燥。

经整理后和未整理的芳香族聚酰胺织物的性能指标对比

上述四个实施例制得的导湿排汗芳香族聚酰胺织物，织物的芯吸高度（mm/10min）、水滴扩散速度（s）、前12min水分蒸发率（%）与未整理织物的性能指标进行对比，列于下表2：

表2 整理和未整理芳香族聚酰胺织物的性能指标对比

表2可见，利用本方法对芳香族聚酰胺织物进行后整理，导湿排汗性能得到明显的提高，能较好地实现本发明的目的。

此外，本发明专利中，原料来源和产地为： HMW8870（聚乙二醇和聚苯二甲酸乙二醇酯的嵌段共聚物，购自香港赫特国际集团有限公司）、JLSUN®STA（聚乙二醇和聚苯二甲酸乙二醇酯的嵌段共聚物，购自北京洁尔爽高科技有限公司）；Cindye DNK（芳香族聚酰胺化合物，购于宁波卜赛特化工有限公司）； OP-9（辛基酚聚氧乙烯醚，购于江苏省海安石油化工厂）；净洗剂JU（脂肪醇聚乙烯醚，购于上海锦山化工有限公司）。

Claims (4)

1.一种芳香族聚酰胺织物改性、导湿排汗整理的方法，其特征在于工艺流程为：

(a).芳香族聚酰胺织物的洗涤及除油：清除纤维表面污垢和油剂，具体操作过程为将织物放入丙酮中进行超声波清洗，30-90min后取出，用自来水漂洗干净并烘干待用；所述的芳香族聚酰胺织物为聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）纤维、或聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）纤维与聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）纤维混合组成物；

(b).芳香族聚酰胺织物的预处理：增塑并粗化纤维；具体操作过程为将清洗后的芳香族聚酰胺织物放入20-100wt%的二甲亚砜（DMSO）、 N-甲基吡咯烷酮（NMP）或 N,N-二乙基-3-甲基苯甲酰胺（DEET）任意一者的溶液中，于60-100℃处理30-90min，之后用自来水冲洗并烘干待用；

(c).芳香族聚酰胺织物的导湿排汗整理：赋予织物良好的导湿排汗性能；具体操作过程为将预处理过的芳香族聚酰胺织物放入工作液中；工作液的组成为：导湿快干整理剂3-5% o.w.f.、载体10-30g/L、乳化剂0.1-0.5g/L；并用醋酸调节pH值为4-6；芳香族聚酰胺织物与工作液的浴比为1:10-30；以1-3℃的速度从常温升温至120-130℃，保温45-80min；保温结束后以2-3℃的速度降温到60-70℃；排出工作液，用浓度为2-5g/L的净洗剂于30-50℃清洗5-10min，之后用自来水冲洗，最后将织物取出，烘干，完成整理过程；所述的工作液中所使用的导湿快干整理剂为HMW8870、JLSUN®STA中的任一种。

2.根据权利要求1所述的一种芳香族聚酰胺织物改性、导湿排汗整理的方法，其特征在于步骤(c)中所述的工作液中所使用的载体为Cindye DNK。

3.根据权利要求1所述的一种芳香族聚酰胺织物改性、导湿排汗整理的方法，其特征在于步骤(c)中所述的工作液中所使用的乳化剂为OP-9。

4.根据权利要求1所述的一种芳香族聚酰胺织物改性、导湿排汗整理的方法，其特征在于步骤(c)中所述的所使用的净洗剂为净洗剂JU。

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