CN103132330B - 具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品 - Google Patents
具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，其包括纺织品面料本身，在所述纺织品上形成形状记忆互穿聚合物网；所述形状记忆互穿聚合物网包括形状记忆聚合物、交联剂和抗皱剂；其中，所述交联剂用于将所述形状记忆聚合物固定在所述纺织品上并将所述形状记忆聚合物的形状记忆转移到所述纺织品上。使得该纺织品在外部热刺激的情况下，例如家用洗衣机温水洗涤、气蒸、热风滚筒干燥处理，可改变形状，以回复到优良的原始形状和效果，从而可改善尺寸稳定性、起拱回复、褶皱回复及样式设计所产生的褶纹保持能力。由此，通过温度刺激，该形状记忆纤维素纺织品可满足客户的对附加的舒适度和智能形状记忆功能衣物的增值需求。
Description
技术领域
本发明涉及含有纤维素纤维的纺织品，更具体地说，涉及一种具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品。
背景技术
对于棉质纺织品，已知有多种处理方法，以使得纺织品不起皱。这些处理方法包括纺织品的树脂或聚合物处理，但是这些处理不仅成本高，效果还不满意。处理含纤维素的产品的其它方法要使用甲醛，以提供纤维素分子的持久交联，并因此使得这些产品具有持久抗皱和平滑的特性。
已知可使用甲醛对含纤维素纺织品进行处理，例如专利号为2243765的美国专利。该专利公开了使用含有少量酸催化剂的甲醛水溶液并在反应可达到平衡的时间和温度条件下，处理纤维素。该专利中进一步公开，在执行处理的过程中，甲醛溶液和纤维素的比例必须至少使得纤维素总是处于溶胀状态。其又公开处理的时间和温度将根据甲醛溶液和酸催化剂的不同而不同。随着温度的降低，所需要的时间将迅速增加。根据该处理所获得的产品并未显示出增强了湿强度、高的吸水性、抗皱性的增强和对一些直接染料的亲合性。
另外，也发现在许多甲醛水溶液的处理中，纺织品的强度损失较大。当高的固化温度和酸或潜在的酸催化剂一起使用时，将发生过度反应和对棉纤维的破坏，由此将显著地损害其强度。另一方面，当在较低的温度进行固化时，将需要较长的反应或处理时间，不够经济。目前用于纤维素纺织品的整理只能改善尺寸稳定性和褶皱回复程度，但是并不能提供抗起球性和颜色保持效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品。
本发明采用的技术方案是：构造一种具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，其包括纺织品本体，在所述纺织品本体上形成形状记忆互穿聚合物网；所述形状记忆互穿聚合物网包括形状记忆聚合物、交联剂和抗皱剂；其中，所述交联剂用于将所述形状记忆聚合物固定在所述纺织品本体上并将所述形状记忆聚合物的形状记忆转移到所述纺织品本体，以得到具有形状记忆功能的纤维素纺织品。
在本发明所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，通过形状记忆聚合溶液与所述纺织品本体中的纤维素纤维进行交联反应，在所述纺织品本体上形成所述形状记忆互穿聚合物网。
在本发明所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，所述形状记忆聚合溶液包括以下组分及配比：5～20重量份的形状记忆聚合物和交联剂、2～20重量份的抗皱剂和3～15重量份的催化剂。
在本发明所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，所述形状记忆聚合物和交联剂具有相同比例的重量份。
在本发明所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，所述形状记忆聚合物是由多羟基化合物和二异氰酸酯聚合反应制成。
在本发明所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，所述多羟基化合物为聚醚多元醇、聚酯多元醇和羟烷基硅油的其中一种或一种以上的混合物。
在本发明所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇、聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯多元醇和聚四氢呋喃醚多元醇的其中一种或一种以上的混合物；所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇、聚己内酯和聚己烯己二酸乙二醇的其中一种或一种以上的混合物；所述羟烷基硅油为端羟基聚二甲硅氧烷的其中一种或一种以上的混合物。
在本发明所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，所述多羟基化合物的分子量为400～8000，官能度为2～4。
在本发明所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基-1，6-二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、1，4-环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷-4，4′-二异氰酸酯和间苯二亚甲基二异氰酸酯的其中一种或一种以上的混合物。
在本发明所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，所述交联剂是多元聚羧酸。
在本发明所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，所述多元聚羧酸为聚丙烯酸、聚谷氨酸或聚马来酸。
在本发明所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，所述抗皱剂为马来酸、富马酸、羟基丁二酸、酒石酸、天冬氨酸、谷氨酸、1，2，3，4-丁烷四羧酸、柠檬酸、壳聚糖或衣康酸。
在本发明所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，所述催化剂为次磷酸钠、NaNO3、MgCl2、ZnAc2或TiO2。
实施本发明的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，具有以下有益效果：通过使用形状记忆聚合混合物溶液对含有纤维素纤维的纺织品进行处理，在纺织品本体上形成形状记忆互渗聚合物网，从而使得该纺织品在外部热刺激的情况下，例如家用洗衣机温水洗涤、气蒸、热风滚筒干燥处理，可改变形状，以回复到优良的原始形状和效果，从而可改善尺寸稳定性、起拱回复、褶皱回复及样式设计所产生的褶纹保持能力。该触发的转化温度可以是玻璃态转化温度点。由此，通过温度刺激，该形状记忆纤维素纺织品可满足客户的对附加的舒适度和智能形状记忆功能衣物的增值需求。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品的结构示意图；
图2是图1的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，在本发明的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品中，其主要包括纺织品本体1，在该纺织品本体1表面上形成形状记忆互穿聚合物网2；该形状记忆互穿聚合物网2主要包括形状记忆聚合物21、交联剂22和抗皱剂23；其中，形状记忆聚合物21作为该形状记忆互穿聚合物网2的柔性部分，以提供柔软的手感、更好的弹性和形状回复性质，并形成网状结构；而交联剂22作为该形状记忆互穿聚合物网2的刚性部分，其将网状结构的形状记忆聚合物21固定在纺织品本体1的表面，从而将形状记忆特性转移到该纺织品中。在形状记忆聚合物21的每个网格中均具有抗皱剂23。在加工处理中，通过形状记忆聚合溶液与纺织品本体中的纤维素纤维进行交联反应，从而在纺织品本体1上形成该形状记忆互渗聚合物网2。
在实际使用中，该形状记忆聚合物溶液包括以下组分及配比：5～20重量份的形状记忆聚合物和交联剂、2～20重量份的抗皱剂和3～15重量份的催化剂。在进行配比时，形状记忆聚合物和交联剂可具有相同比例的重量份。由于可仅使用小剂量的抗皱剂，该形状记忆聚合混合物溶液对该纺织品的处理，可达到商业需求并可保持该纺织品的韧性。该形状记忆聚合混合物溶液对含有纤维素纤维的纺织品进行处理时，其热处理温度仅需要120℃～150℃，其低于传统的树脂加工处理的要求。经处理的衣物不仅易于护理，也就是说可机器清洗和抗起球，还具有新颖的形状效果，
该形状记忆聚合物是由多羟基化合物和二异氰酸酯聚合反应制成。其中，该多羟基化合物为聚醚多元醇、聚酯多元醇和端羟基硅油的其中一种或一种以上的混合物。该聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇、聚乙二醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯多元醇和聚四氢呋喃醚二醇的其中一种或一种以上的混合物；聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇、聚己内酯和聚己烯己二酸乙二醇的其中一种或一种以上的混合物；端羟基硅油为端乙二醇和聚二甲硅氧烷的其中一种或一种以上的混合物。
在一优选实施例中，制备该形状记忆聚合物的方法可以是：在90℃的条件下，搅拌多羟基化合物和二异氰酸酯的混合物2～4小时，然后添加聚乙二醇并保持温度在80～90℃之间1～2小时；接着冷却至室温，然后再添加酒精和蒸馏水并高速搅拌，四小时后即可得到固体含量为30％～55％的形状记忆聚合物。
在另一优选实施例中，制备该形状记忆聚合物的方法可以是：将200克的共聚醚多元醇(分子量为3000)和53克的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)加入三口瓶中，并在搅拌的条件下保持温度90℃。接着4小时后，加入240克的聚乙二醇(PEG，分子量为1000)，并保持温度在80～90℃之间维持1小时；然后，冷却至室温后加入酒精和蒸馏水并高速搅拌4小时，由此即可得到固体含量为40％的形状记忆聚合物。
在又一优选实施例中，制备该形状记忆聚合物的方法可以是：将330克的PO-EO共聚醚多元醇(分子量为5000，羟值33mgKOH/g)和38g的1，6-二异氰酰己烷(HDI)添加在三口瓶中并在90～95℃的条件下反应3小时。接着，添加聚乙二醇(分子量为1000)240克，保持温度在80～90℃之间并维持1小时。最后冷却至室温并添加乙醇和蒸馏水并高速搅拌4小时后，即可得到固体含量为40％的形状记忆聚合物。
在一优选实施例中，制备交联剂的方法可以是：将1份的马来酸和5份的水混合物在85℃的条件下搅拌10分钟；接着，添加0.5～1份的碱搅拌10分钟；接着加热至90℃，并使用隔离漏斗缓慢加入K2S2O8和双氧水(35％)的混合溶液，5小时后即可得到交联剂。
在另一优选实施例中，制备交联剂的方法可以是：将100克的马来酸和80克的水加入玻璃反应器中，并在搅拌条件下保持温度为85℃，持续10分钟。接着加入80克的水并持续搅拌10分钟。加热到90℃，并缓慢加入10克的K2S2O8和80克的双氧水(35％)的混合溶液，5小时后，即可得到固体含量为44％的交联剂。
在又一优选实施例中，制备交联剂的方法可以是：将150克的丙烯酸和200克的水加入到玻璃反应器中，并在搅拌条件下保持温度80℃，持续10分钟；接着加入80克的水并持续搅拌45分钟。冷却到70℃，并缓慢加入30克的双氧水(35％)的混合溶液，5小时后，即可得到固体含量为44％的交联剂。
在一优选实施例中，制备形状记忆聚合混合物溶液的方法可以是：使用水将120克的形状记忆聚合物和120克的交联剂稀释至500克，然后通过搅拌加入含有60克的抗皱剂例如1，2，3，4-丁烷四羧酸(BTCA)和120克的次亚磷酸钠(SHP)的水溶液1000克，并在室温条件下稀释至2000ml。
将100％的棉毛衫(翻转)浸入到上述记忆聚合混合物溶液中，使其完全并均匀浸泡，接着去除多余的水，达到付附着量为75％。然后将该棉毛衫的正面翻转出来，在100℃的条件下使用电熨斗，熨烫该棉毛衫1～3分钟，以得到平坦的外表；接着在烘箱内并在150℃的条件下，对该棉毛衫进行烘焙固化10分钟，以得到加工处理后的形状记忆棉毛衫。
通过AATCC135标准方法，对该形状记忆棉毛衫和未经处理的棉毛衫进行测试，经过5次清洗和烘干，该形状记忆棉毛衫长度仅收缩1.7％和宽度收缩3.02％，其保持了良好的尺寸。相比，5次清洗和烘干后，该未经处理的棉毛衫严重收缩，变色和起球。
在一优选实施例中，制备形状记忆聚合混合物溶液的方法可以是：使用200ml的水稀释60克的形状记忆聚合物，然后添加含有60克交联剂的水溶液100ml，再添加含有30克的抗皱剂例如柠檬酸和20克的催化剂例如NaNO3的水溶液500ml，接着搅拌均匀并添加水至1000ml，由此即可制得形状记忆聚合混合物溶液。
将该形状记忆聚合混合物溶液，喷洒到含有80％棉和20％尼龙的针织品上，使其附着量为75％～80％。在温度为70℃～80℃且烘干时间为15分钟的条件下，在平板烘箱中烘干该针织品，直到该针织品的湿度含量为10％～15％，最后在120℃的条件下，在烘箱内将该针织品烘焙30分钟，由此得到形状记忆针织品。
经过AATCC135清洗测试后，上述经处理的形状记忆针织品具有温度的尺寸和满意的抗收缩能力。
如下表1示出该经处理的形状记忆针织品具有平滑的起拱回复率，并可经两分钟60℃的热风或蒸汽处理后，由于其增强的弹性和更好的手感，完全回复到其原有的平坦形状。然而，未经处理的纤维素织物的起拱依旧明显，并具有严重的变形。将近人体温度和家用洗涤温度即可诱导该形状记忆效果。
表1
在另一优选实施例中，制备形状记忆聚合混合物溶液的方法可以是：使用水将60克的形状记忆聚合物和60克的交联剂的混合物稀释至500ml，接着一边搅拌一边添加含有80克抗皱剂例如衣康酸(IA)和20克催化剂例如MgCl2的500ml水溶液，从而得到1000ml的形状记忆聚合混合物溶液。
使用上述得到的形状记忆聚合混合物溶液并通过垂直浸轧机对100％的棉纺织品进行处理。经过两次浸泡和浸轧后，该棉纺织品的附着量为75％～80％。接着，在80℃的条件下，对该湿润的纤维素纺织品烘干5分钟，最后再在130℃的条件下，烘焙20分钟后，就得到形状记忆棉纺织品。
根据AATCC128方法和ASTM D3512标准，测试上述经处理的棉纺织品和普通水洗的棉纺织品的褶皱回复和抗起球性能。通过该测试得出，经处理的棉纺织品比普通水洗的纺织品具有较好的褶皱回复特性。24小时过后，经过两分钟的热风处理，经处理的纺织品具有较好的平滑外表。如下表2示出两者的平滑率比较。
该形状记忆棉纺织品的张力和撕裂韧性保持至少为80％。
普通水洗针织棉纺织品的起球情况非常严重并且其比率仅为2.0，其具有严重的起球和多毛外表，相反，该形状记忆棉纺织品具有良好的抗起球能力，ASTM D3512的测试结果可达到比率为4.5以上，由此可提升该纤维素针织毛衣穿着持久性并可有效地清洗和良好的手感。
在另一优选实施例中，在预洗的针织尼龙纺织品上缝纫设计的图案，例如褶皱花；将该缝纫有设计图案的针织尼龙纺织品浸轧到预制的1000ml形状记忆聚合混合物溶液中，该1000ml的形状记忆聚合混合物溶液包括20克的抗皱剂例如酒石酸、30克的催化剂例如ZnAc2、60克的形状记忆聚合物和60克的交联剂。浸轧后，该缝纫有设计图案的针织尼龙纺织品的附着量为80％。接着，在80℃条件下，热压5分钟，然后，在120℃条件下，热压4分钟，在整个热压过程中，压强为5～7bar。最后，在150℃条件下，烘焙5分钟。由此，可得到具有特殊图案的形状记忆尼龙针织品。
通过AATCC135方法，经过5次清洗和烘干后，该形状记忆尼龙针织品的具有良好的形状保持性能和抗起毛气球。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，包括纺织品本体，其特征在于，在所述纺织品本体上形成形状记忆互穿聚合物网；所述形状记忆互穿聚合物网包括形状记忆聚合物、交联剂和抗皱剂；其中，所述形状记忆聚合物为所述形状记忆互穿聚合物网的柔性部分，并形成网状结构，且在所述形状记忆聚合物的每个网格中均具有所述抗皱剂；所述交联剂为所述形状记忆互穿聚合物网的刚性部分，所述交联剂用于将网状结构的所述形状记忆聚合物固定在所述纺织品本体上并将所述形状记忆聚合物的形状记忆转移到所述纺织品本体，以得到具有形状记忆功能的纤维素纺织品；
所述交联剂是多元聚羧酸，所述多元聚羧酸为聚丙烯酸、聚谷氨酸或聚马来酸。
2.根据权利要求1所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，其特征在于，通过形状记忆聚合物溶液与所述纺织品中的纤维素纤维进行交联反应，在所述纺织品上形成所述形状记忆互穿聚合物网。
3.根据权利要求1所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，其特征在于，所述形状记忆聚合物溶液包括以下组分及配比：5～20重量份的形状记忆聚合物和交联剂、2～20重量份的抗皱剂和3～15重量份的催化剂。
4.根据权利要求3所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，其特征在于，所述形状记忆聚合物和交联剂具有相同比例的重量份。
5.根据权利要求1所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，其特征在于，所述形状记忆聚合物是由多羟基化合物和二异氰酸酯聚合反应制成。
6.根据权利要求5所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，其特征在于，所述多羟基化合物为聚醚多元醇、聚酯多元醇和羟基硅油的其中一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求6所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇、聚乙二醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯多元醇和聚四氢呋喃醚多元醇的其中一种或一种以上的混合物；所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇、聚已内酯二醇的其中一种或一种以上的混合物；所述羟基硅油为端羟基聚二甲基硅氧烷的其中一种或一种以上的混合物。
8.根据权利要求5所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，其特征在于，所述多羟基化合物的分子量为400～8000，官能度为2～4。
9.根据权利要求5所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基-1,6-二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、1,4-环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯和间苯二亚甲基二异氰酸酯的其中一种或一种以上的混合物。
10.根据权利要求1所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，其特征在于，所述抗皱剂为马来酸、富马酸、羟基丁二酸、酒石酸、天冬氨酸、谷氨酸、1,2,3,4-丁烷四羧酸、柠檬酸、壳聚糖或衣康酸。
11.根据权利要求3或4所述的具有形状记忆互穿聚合物网的纺织品，其特征在于，所述催化剂为次磷酸钠、NaNO3、MgCl2、ZnAc2或TiO2。
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