CN103174016A

CN103174016A - 一种复配整理剂及其制备方法

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Publication number: CN103174016A
Application number: CN2013101294493A
Authority: CN
Inventors: 阎克路; 史吉华; 韩晓
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2033-04-15
Also published as: CN103174016B

Abstract

本发明涉及一种复配整理剂及其制备方法，包括壳聚糖与水性聚氨酯的复配：将壳聚糖用HAc或者HCl溶液溶解，然后将其加入到一定浓度的聚氨酯水溶液中。其应用包括：可对天然纤维和合成纤维面料及其混纺或交织面料进行处理，赋予其防皱/抗毡缩/抗菌功能，同时改善织物的生物可降解性。将织物在复配整理剂中二浸二轧，带液率60～90%，于热定型机中预烘，然后焙烘。整理后的羊毛纺织品达到ISO6330和国际羊毛局IWS TM NO.31机可洗的防毡缩标准；整理后的棉织物的经纬向折皱回复角为200-210°，织物强力保留率在110%及以上并具有抗菌性，同时改善了整理后织物的手感和生物可降解性，有显著的经济效益和环境效益。

Description

一种复配整理剂及其制备方法

技术领域

本发明属于纺织品复合功能整理领域，涉及一种复配整理剂及其制备方法和应用，特别是涉及一种壳聚糖与水性聚氨酯的复配整理剂及其制备方法和应用。

背景技术

水性聚氨酯是聚氨酯溶解或分散于水中形成的二元胶态体系，因其连续相为水，故安全，易保管和贮存，使用方便。水性聚氨酯的应用领域主要集中在皮革、织物整理、涂料、胶粘剂等领域。目前，水性聚氨酯在织物整理中用量较大，影响手感，产生色差等。

水性聚氨酯由于具有良好的物理机械性能、成膜性，但是耐水性不好、耐热性不够、含固量低等问题。为了更好地提高水性聚氨酯的综合性能，扩大其应用范围，对水性聚氨酯改性势在必行。

水性聚氨酯改性方法一般分为共混改性、交联改性、共聚改性和复合改性四种。

共混改性目前主要是将其与丙烯酸酯类乳液、氯丁乳液、丁腈乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、环氧树脂乳液进行混配，以提高水性聚氨酯的耐水性、硬度及热活化性能等，同时还可降低成本，但是直接共混的方法要求严格，不易得到稳定的混合体系，而且对于水性聚氨酯性能的提高存在一定的局限性。

交联改性是通过改变化学键形式将线型的聚氨酯大分子交联成网状结构。按照交联方法的不同又可分为内交联法和外交联法。内交联法合成的水性聚氨酯主要通过交联成膜，是单组分热固型水性聚氨酯，内交联法交联度太低，改性效果不明显。外交联法制备的水性聚氨酯有一定的效果，但是成膜较脆。

共聚改性是在水性聚氨酯的主链上引入其它树脂单体来提高其综合性能。常见的有有机硅改性、丙烯酸改性和环氧树脂改性。丙烯酸改性水性聚氨酯改善其耐水性，耐化学性能和耐候性，但是存在乳液稳定性差，涂膜耐水性仍不足等。有机硅改性水性聚氨酯提高其耐水性和耐候性，但是聚氨酯硬度有所下降。环氧树脂改性水性聚氨酯提高其膜的力学性能、耐水性和耐溶剂性，还有利于提高其粘接性能，但其存在乳液外观和稳定性变差的问题。

复合改性是为了能够达到要求，通过交联，共混或者共聚改性中的两种或三种对水性聚氨酯进行改性。复合改性满足了水性聚氨酯在不同领域的应用要求。其不足就是改性工艺繁琐，工业化成本高。

壳聚糖含有游离的氨基，能结合H⁺，是天然多糖中唯一的碱性多糖，因而具有许多特殊的物理化学性质和生理功能。由于壳聚糖分子结构中存在着大量的羟基和游离氨基，可发生交联、酯化、酰化、醚化、羟甲基化、烷基化等反应，对其进行上述改性可赋予不同的特性，加上壳聚糖具有良好的生物相容性、无毒、易生物降解，可应用在医药、农业、环境、纺织、食品、日用化妆品等领域，具有广泛的应用前景，是一种高科技绿色新材料。

关于聚氨酯-壳聚糖复配整理剂在天然（纤维素纤维如棉纤维、粘胶纤维、麻纤维等；以及蛋白质纤维如羊毛纤维、丝绸纤维等）和合成纤维面料及其混纺或交织面料进行多功能处理还未见报道，多功能整理是纺织领域目前关注的焦点之一。因此迫切需要研究开发一种多功能的复配整理剂，以满足纺织领域发展的需要，将具有显著的经济和环境效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复配整理剂及其制备方法和应用，特别是提供一种壳聚糖与水性聚氨酯的复配整理剂及其制备方法和应用，该整理剂乳化效果和均匀性好，降低了聚氨酯用量，节约化学药品。可对天然和合成纤维面料及其混纺或交织面料进行处理，赋予其防皱/防毡缩/抗菌功能，同时改善织物的生物可降解性。本发明的目的是提供一种复配整理剂及其制备方法，聚氨酯-壳聚糖复配整理剂不仅赋予其防皱/防毡缩/抗菌功能，壳聚糖的加入还可以促进废弃织物的快速降解，改善织物的生物可降解性。本发明是将壳聚糖与水性聚氨酯进行复配，此工艺简单，快速，可以即配即用，而且成本低；可以赋予织物多种功能，属于多功能复配整理剂。

本发明的一种复配整理剂至少包含壳聚糖、水性聚氨酯和水。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种复配整理剂，所述的复配整理剂中壳聚糖的含量为0.1～1wt%，水性聚氨酯的含量为3～10wt%。壳聚糖主要起增强作用和抗菌性，使用量不到水性聚氨酯的十分之一，而水性聚氨酯的使用量根据需求不同而调整如上所述的一种复配整理剂，所述的壳聚糖的粘均分子量为100,000～120,000。壳聚糖的粘均分子量在此范围内的增强效果和抗菌效果可以达到最佳。

如上所述的一种复配整理剂，所述的复配整理剂还包含醋酸或者盐酸HCl。壳聚糖不溶于碱、有机溶剂，可溶于醋酸、盐酸等稀酸中。溶解后的壳聚糖能更好更稳定的分散在聚氨酯中。

如上所述的一种复配整理剂，所述的醋酸或者盐酸HCl的质量浓度为0.1～1wt%。醋酸或者HCl的浓度在此范围时，整理效果最好，

本发明还提供了一种复配整理剂的制备方法，将壳聚糖溶于醋酸溶液或者盐酸溶液后，加入到水性聚氨酯溶液中，经均匀混合即得到所述的复配整理剂；所述的复配整理剂中，壳聚糖的含量为0.1～1wt%，水性聚氨酯的含量为3～10wt%。

如上所述的一种复配整理剂的制备方法，所述的醋酸溶液中醋酸的质量浓度0.1%～1wt%，盐酸溶液中HCl的质量浓度为0.1～1wt%；所述的水性聚氨酯溶液中水性聚氨酯的质量浓度为3～10wt%。

本发明又提供了一种复配整理剂的应用方法，将织物在所述复配整理剂中二浸二轧，压力1～3kgf/cm²，带液率60%～90%，将整理后的织物60～80℃预烘2～3min热定型，然后在120～160℃焙烘1～5min。

如上所述的一种复配整理剂的应用方法，所述的织物为天然纤维织物或合成纤维织物，或者是天然纤维和合成纤维的混纺或交织面料；所述的天然纤维为纤维素纤维和/或蛋白质纤维，所述的纤维素纤维为棉纤维、粘胶纤维或麻纤维之一或者其组合，所述的蛋白质纤维为羊毛纤维或丝绸纤维之一或者其组合；所述合成纤维为涤纶和/或锦纶。

如上所述的一种复配整理剂的应用方法，所述的织物为羊毛织物、棉织物或者涤纶织物及其混纺和交织。

本发明选用含有壳聚糖为原料通过复配来制备整理剂，是由于壳聚糖是一种理想的绿色天然材料，具有良好的生物降解性、相容性、抗菌性及安全性，采用浸轧这一适合纺织品的整理方法，只需对纺织品进行60～160℃的热处理，即可在纤维内、外表面形成薄膜，这是由于低分子量的壳聚糖在织物表面具有良好的铺展性，水性聚氨酯的异氰酸酯基在高温培烘过程中解封释放出来，成为活性基团-NCO，可以与低分子量的壳聚糖中的氨基反应形成-NH-C=O，且壳聚糖中-OH或-NH₂与PU中氨基甲酸酯基(-NH-COO-)中的-NH形成大量的氢键，增强了纤维表面膜的强力。壳聚糖的加入增强了膜的强力，从而可以减少整理剂的用量，从而降低了膜的厚度，改善了织物手感，同时赋予织物一定的抗菌性和生物降解性，具有很好的耐水洗性能，水洗效果持久。

有益效果：

1、该整理剂组分间结合力强，化学试剂用量少，对环境污染程度小；

2、复配工艺简单，乳化效果和均匀性好，处理效果均匀。

3、整理织物的工艺操作简单，设备易得，环保节能；

4、整理后的产品手感好，作用持久，耐水洗，同时具有一定的抗菌性和生物降解性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如上所述的一种复配整理剂，所述的复配整理剂中壳聚糖的含量为0.1～1wt%，水性聚氨酯的含量为3～10wt%

如上所述的一种复配整理剂，所述的壳聚糖的粘均分子量为100,000～120,000。

如上所述的一种复配整理剂，所述的复配整理剂还包含醋酸或者盐酸HCl。

如上所述的一种复配整理剂，所述的醋酸或者盐酸HCl的含量为1～5wt%。

实施例1

复配含水性聚氨酯3wt%、壳聚糖含0.1wt%的复配整理剂。具体的复配成分含量百分比如下：

水性聚氨酯 3wt%

粘均分子量为100,000的壳聚糖 0.1wt%

醋酸 0.1wt%

先将粘均分子量为100,000的壳聚糖溶于质量浓度为1wt%的醋酸溶液中，壳聚糖与醋酸的质量比为1:1；然后将壳聚糖的醋酸溶液加入到水性聚氨酯水溶液中，壳聚糖的醋酸溶液与水性聚氨酯水溶液的质量比为1:9，混合均匀即可得到壳聚糖-水性聚氨酯复配整理剂；其中，水性聚氨酯占复配整理剂的3wt%。

实施例2

复配含水性聚氨酯10wt%、壳聚糖含1wt%的复配整理剂。具体的复配成分含量百分比如下：

水性聚氨酯 10wt%

粘均分子量为100,000的壳聚糖 1wt%

醋酸 1wt%

先将粘均分子量为100,000的壳聚糖溶于质量浓度为10wt%的醋酸溶液中，壳聚糖与醋酸的质量比为1:1；然后将壳聚糖的醋酸溶液加入到水性聚氨酯水溶液中，壳聚糖的醋酸溶液与水性聚氨酯水溶液的质量比为1:9，混合均匀即可得到壳聚糖-水性聚氨酯复配整理剂；其中，水性聚氨酯占复配整理剂的10wt%。

实施例3

复配含水性聚氨酯6wt%、壳聚糖含0.5wt%的复配整理剂。具体的复配成分含量百分比如下：

水性聚氨酯 6wt%

粘均分子量为120,000的壳聚糖 0.5wt%

醋酸 0.5wt%

先将粘均分子量为120,000的壳聚糖溶于质量浓度为5wt%的醋酸溶液中，壳聚糖与醋酸的质量比为1:1；然后将壳聚糖的醋酸溶液加入到水性聚氨酯水溶液中，壳聚糖的醋酸溶液与水性聚氨酯水溶液的质量比为1:9，混合均匀即可得到壳聚糖-水性聚氨酯复配整理剂；其中，水性聚氨酯占复配整理剂的6wt%。

实施例4

复配含水性聚氨酯4wt%、壳聚糖含0.2wt%的复配整理剂。具体的复配成分含量百分比如下：

水性聚氨酯 4wt%

粘均分子量为120,000的壳聚糖 0.2wt%

HCl 0.1wt%

先将粘均分子量为120,000的壳聚糖溶于质量浓度为1wt%的HCl溶液中，壳聚糖与HCl的质量比为2:1；然后将壳聚糖的盐酸溶液加入到水性聚氨酯水溶液中，壳聚糖的盐酸溶液与水性聚氨酯水溶液的质量比为1:9，混合均匀即可得到壳聚糖-水性聚氨酯复配整理剂；其中，水性聚氨酯占复配整理剂的4wt%。

实施例5

复配含水性聚氨酯9wt%、壳聚糖含0.8wt%的复配整理剂。具体的复配成分含量百分比如下：

水性聚氨酯 9wt%

粘均分子量为120,000的壳聚糖 0.8wt%

HCl 1wt%

先将粘均分子量为120,000的壳聚糖溶于质量浓度为10wt%的HCl溶液中，壳聚糖与HCl的质量比为4:5；然后将壳聚糖的盐酸溶液加入到水性聚氨酯水溶液中，壳聚糖的盐酸溶液与水性聚氨酯水溶液的质量比为1:9，混合均匀即可得到壳聚糖-水性聚氨酯复配整理剂；其中，水性聚氨酯占复配整理剂的9wt%。

实施例6

复配含水性聚氨酯5wt%、壳聚糖含0.6wt%的复配整理剂。具体的复配成分含量百分比如下：

水性聚氨酯 5wt%

粘均分子量为100,000的壳聚糖 0.6wt%

HCl 0.5wt%

先将粘均分子量为100,000的壳聚糖溶于质量浓度为5wt%的HCl溶液中，壳聚糖与HCl的质量比为6:5；然后将壳聚糖的盐酸溶液加入到水性聚氨酯水溶液中，壳聚糖的盐酸溶液与水性聚氨酯水溶液的质量比为1:9，混合均匀即可得到壳聚糖-水性聚氨酯复配整理剂；其中，水性聚氨酯占复配整理剂的5wt%。

实施例7

复配含水性聚氨酯5wt%、壳聚糖含0.5wt%的复配整理剂。具体的复配成分含量百分比如下：

先将粘均分子量为100,000的壳聚糖溶于质量浓度为5wt%的HCl溶液中，壳聚糖与HCl的质量比为1:1；然后将壳聚糖的盐酸溶液加入到乳化后的水性聚氨酯-β-环糊精水溶液中，壳聚糖的盐酸溶液与水性聚氨酯-β-环糊精水溶液的质量比为1:9，混合均匀即可得到壳聚糖-水性聚氨酯复配整理剂；其中，水性聚氨酯占复配整理剂的5wt%，β-环糊精占1%。

实施例8

水性聚氨酯 9wt%

粘均分子量为100,000的壳聚糖 0.8wt%

先将一定量的粘均分子量为100,000的壳聚糖粉末直接加入水性聚氨酯水溶液中，混合分散均匀即可得到壳聚糖-水性聚氨酯复配整理剂；其中，水性聚氨酯占复配整理剂的9wt%，壳聚糖占0.8%。

实施例9

棉织物：全棉府绸，纱支40/40，经纬密133/72，斜纹

整理剂配方：水性聚氨酯6%，壳聚糖0.3%，醋酸0.3%

将复配整理剂用饱和NaHCO₃调节pH至7～8。

采用上述的整理液，棉织物抗皱整理步骤如下：

棉织物在复配整理液中二浸二轧，带液率70～80%，在热定型机中100℃预烘2.5min，150℃焙烘3min。

实施例10

羊毛织物：纯羊毛100%，克重为144g/m²，经纬72支双股，羊毛本色

整理剂配方：水性聚氨酯5%，壳聚糖0.4%，醋酸0.4%

将复配整理剂用饱和NaHCO₃调节pH至7～8。

采用上述整理液，羊毛织物防毡缩整理步骤如下：

羊毛织物在复配整理液中二浸二轧，带液率70～80%，在热定型机中80℃预烘3min，140℃焙烘3min。

实施例11

涤纶织物：100%涤纶，克重为26g/m²，平纹

整理剂配方：水性聚氨酯6%，壳聚糖0.2%，醋酸0.2%

将复配整理剂用饱和NaHCO₃调节pH至7～8。

采用上述整理液，涤纶织物整理步骤如下：

涤纶织物在复配整理液中二浸二轧，带液率70～80%，在热定型机中80℃预烘2.5min，165℃焙烘3min。

实施例12

织物：涤棉交织布，150涤*21支，100*80,58″

整理剂配方：水性聚氨酯6%，壳聚糖0.5%，HCl0.5%

将复配整理剂用饱和NaHCO₃调节pH至7～8。

采用上述整理液，涤棉交织物整理步骤如下：

涤棉交织物在复配整理液中二浸二轧，带液率70～80%，在热定型机中80℃预烘3min，160℃焙烘3min。

实施例13

织物：涤毛混纺，29/29,244/213,涤纶75%，羊毛25%，平纹

整理剂配方：水性聚氨酯8%，壳聚糖0.4%，HCl0.4%

将复配整理剂用饱和NaHCO₃调节pH至7～8。

采用上述整理液，涤棉交织物整理步骤如下：

涤棉交织物在复配整理液中二浸二轧，带液率70～80%，在热定型机中100℃预烘3min，140℃焙烘3min。

Claims

1.一种复配整理剂，其特征是：所述的复配整理剂至少包含壳聚糖、水性聚氨酯和水。

2.根据权利要求1所述的一种复配整理剂，其特征在于，所述的复配整理剂中壳聚糖的含量为0.1～1wt%，水性聚氨酯的含量为3～10wt%。

3.根据权利要求1或2所述的一种复配整理剂，其特征在于，所述的壳聚糖的粘均分子量为100,000～120,000。

4.根据权利要求1或2所述的一种复配整理剂，其特征在于，所述的复配整理剂还包含醋酸或者HCl。

5.根据权利要求4所述的一种复配整理剂，其特征在于，所述的醋酸或者HCl在所述复配整理剂中的质量浓度为1～5wt%。

6.如权利要求1～5中任一项所述的一种复配整理剂的制备方法，其特征是：将壳聚糖溶于醋酸溶液或者盐酸溶液后，加入到水性聚氨酯溶液中，经均匀混合即得到所述的复配整理剂。

7.根据权利要求6所述的一种复配整理剂的制备方法，其特征在于，所述的醋酸溶液中醋酸的质量浓度为0.1%～1wt%，盐酸溶液中HCl的质量浓度为0.1～1wt%；所述的水性聚氨酯溶液中水性聚氨酯的质量浓度为3～10wt%。

8.如权利要求1～5中任一项所述的一种复配整理剂的应用方法，其特征是：将织物在所述复配整理剂中二浸二轧，压力1～3kgf/cm²，带液率60%～90%，将整理后的织物60～80℃预烘2～3min热定型，然后在120～160℃焙烘1～5min。

9.根据权利要求8所述的一种复配整理剂的应用方法，其特征在于，所述的织物为天然纤维织物或合成纤维织物，或者是天然纤维和合成纤维的混纺或交织面料；所述的天然纤维为纤维素纤维和/或蛋白质纤维，所述的纤维素纤维为棉纤维、粘胶纤维或麻纤维之一或者其组合，所述的蛋白质纤维为羊毛纤维或丝绸纤维之一或者其组合；所述合成纤维为涤纶和/或锦纶。

10.根据权利要求8或9所述的一种复配整理剂的应用方法，其特征在于，所述的织物为羊毛织物、棉织物或者涤纶织物及其混纺和交织织物。