CN104727151A - 纺织品用防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强涂层胶及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明纺织品用防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强涂层胶及制备方法，原料重量配比：水性聚氨酯防水透湿粘合剂65-68、聚乙二醇平均数均分子量600 10-15、TDI三聚体固化剂2-3.5、阴离子氨基硅油乳液3-4、阴离子或非离子氟系防水剂5-7、苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂5-7、纳米氧化锌粉末1.5-2.5、纳米二氧化钛粉末1-2混合制成。生产简单方便、使用方便，耐水洗牢度好，适用于10D-20D涤纶、锦纶皮肤衣织物功能涂层。
Description
技术领域
本发明涉及的是纺织品用防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强涂层胶及制备方法。主要应用于10D-20D涤纶、锦纶织物的功能性涂层胶。经此种涂层胶涂覆后的10D-20D涤纶、锦纶织物尤其适用做夏季皮肤衣面料。
这种涂层胶对织物进行涂层后整理，使产品具有防水、透气、抗菌、抗紫外线功能并对强力低的10D-20D涤纶、锦纶织物有补强功能，除此之外整理后织物有良好的耐水洗牢度。
背景技术
目前同时具有防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强功能兼备的涂层胶尚没有公开技术，也没有此种涂层胶的销售。特别是应用于10D-20D涤纶、锦纶织物的防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强功能兼备的涂层胶没有公开技术及市场销售。
市场现有的可用于10D-20D涤纶、锦纶织物的功能整理助剂仅具有单一功能。如科莱恩化学有限公司出产的环保拒水拒油整理剂Nuva N1811，上海赫特化工出产的防紫外线整理剂HTUV100，浙江传化有限公司出产的抗紫外线整理剂TF-615，北京洁尔爽高科技有限公司出产的天然抗菌整理剂SCJ-920，上海楚艺佳有机硅材料有限公司出产的纤维强度修补剂SH-100等。以上整理剂通过浸轧整理，仅使织物具备单一功能。其由于浸轧整理，缺少粘合剂，整理剂与坯布结合牢度差，往往耐洗性不好。
专利CN103774272A公开的《一种超薄轻质面料用抗紫外尼龙6纤维及其制备方法》，其阐述了一种适用于夏季轻薄、轻质用衣的抗紫外线面料的制备方法，其从合成抗紫外线功能纤维出发，由支链尼龙6功能母粒的制备和共混及纺丝两个步骤制得抗紫外尼龙6纤维，使总旦数小的织物具备抗紫外线性能，并增加纤维的可纺性。但织物不具备除抗紫外线以外的其他功能。
2003年第2期《陕西纺织》发表的《轻薄面料的防紫外整理工艺研究》，其公开的是通过筛选不同用量的氧化锌、分散剂、粘合剂、偶联剂配伍为一种抗紫外线整理剂，通过浸轧的方式使轻薄织物获得抗紫外线性能。织物并未有除抗紫外线以外的其他功能。
2006年第8期《印染》发表的《涤纶抗紫外剂DM-3091与分散染料的同浴整理》，其阐述了抗紫外整理剂DM-3091与分散染料配伍对涤纶同浴染色整理，整理尼丝纺轻薄且孔隙率低及乔其纱轻薄且孔隙率高等织物，并考察整理剂浓度、整理温度、织物组织结构对织物抗紫外线性能及上染率的影响。织物并未有除以上功能外的其他功能。
2008年第11期《印染助剂》发表的《反应性抗菌抗紫外整理剂应用性能研究》，其选用2-氯-4-羟基-5-（2,4-二氯苯氧基）苯磺酸钠溶液、三聚氯氰、氢氧化钠、间苯二胺磺化物、碳酸钠自制抗菌抗紫外整理剂用于棉织物的功能整理，探讨其最佳整理工艺；经该整理剂整理后棉织物抗紫外性能、抗菌性能提升、物理机械性能变化不大。织物并未有除以上功能外的其他功能；其也未对除棉织物以外的其他织物进行研究。
2012年浙江理工大学纺织工程专业硕士论文《多功能涂层织物整理技术研究》，其通过筛选防水、透湿性能好的涂层剂，同时加入紫外线吸收剂、阻燃剂开发出集防水、透湿、抗紫外、阻燃多功能于一身的纺织品涂层整理工艺，结果表明经该涂层剂整理后，织物透湿量有所降低、抗紫外性能UPF可达33.07，并有阻燃性及耐水压性能。织物并未有除以上性能外的其他功能；同时其需对织物进行防水浸轧前处理再涂层的工艺，操作流程长。
2007年第4期《纺织科技进展》发表的《多功能涂层织物的制备》，其采用自制羊毛角蛋白溶液对水性聚氨酯进行改性，同时向改性涂层剂中加入抗紫外线纳米粉体制备多功能涂层胶对涤纶平纹织物进行整理，通过干法涂层使织物获得耐水压、透湿、抗紫外线的性能。结果表明经该涂层剂涂层后，与未涂层织物相比抗紫外性能得到提升，透湿及撕破强力略有下降；织物并未有除以上功能以外的其他功能。
现有技术，2014年第9期《染整技术》发表的《一种水性聚氨酯防紫外线涂层剂的应用》，其主要将纳米紫外屏蔽剂加入到水性氨基酸改性聚氨酯涂层胶中，并加入增稠剂、交联剂、分散剂配伍制备一种水性氨基酸改性聚氨酯防紫外线涂层剂，应用于20D超薄面料。其选用主体胶为水性氨基酸改性聚氨酯，其未指出分散剂、增稠剂主要成分；其采用放布缝头→浸轧防水处理→烘干→焙烘→轧光→涂层→焙烘→检验包装的整理工艺；考察水性氨基酸改性聚氨酯胶的用量、无机紫外屏蔽剂的用量、焙烘温度对织物透气率、抗紫外线、透湿率、沾水性的影响。其防水性能是通过先浸轧防水剂获得，透气率、抗紫外线、透湿率性能是通过涂层获得。其选用封端异氰酸酯为交联剂，并指出该交联剂对织物手感、牢度有影响，对透气性、透湿量及防紫外线性能无影响。其不含抗菌助剂及补强功能助剂，因此不具备抗菌性能及补强性能；
2014年第3期《辽宁丝绸》发表的《一种多功能超薄抗紫外面料的加工方法》，其主要通过将水性氨基酸改性聚氨酯、DF-818、溶剂油、水、增稠剂、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、玉石粉、汉麻粉、珍珠粉的复配制备一种抗紫外线涂层胶，对20D超薄织物进行涂层整理。其采用放布缝头→浸轧防水剂→烘干→焙烘→轧光→精细超薄涂层→焙烘→检验包装的生产工艺。考察洗前洗后锦纶织物抗紫外线性能的变化，并给出涂层后织物各项检测指标：克重、水洗尺寸变化率、耐皂洗色牢度、耐摩擦牢度、透湿率、表面抗湿性、断裂强力、撕破强力、甲醛含量、pH值、防紫外线性能、透气率。其指出水性氨基酸改性聚氨酯与DF-818确保织物牢度与手感，其并未指出DF-818的成分。其指出玉石粉、珍珠粉、汉麻粉提升织物抗紫外线性能、抗菌性、透气性、透湿性，因其不含有抗菌助剂仅依靠粉料提升抗菌性能，导致其抗菌性能微弱，同时粉料过多添加会阻塞聚氨酯成膜的微孔结构及透气通道。其不含有抗菌助剂及补强助剂因此不具备补强性能及抑菌率＞90%的抗菌性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产简单方便、使用方便，仅一刀涂层一步工序完成，耐水洗牢度好，具有防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强功能兼备的涂层胶及制备方法。特别适用于10D-20D涤纶、锦纶皮肤衣织物的功能涂层用胶，达到具有防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强功能效果，并且耐水洗牢度好，穿着舒适。
本发明纺织品用防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强涂层胶：
各原料重量比
水性聚氨酯防水透湿粘合剂：65-68
聚乙二醇 平均数均分子量600：10-15
TDI三聚体固化剂：2-3.5
阴离子氨基硅油乳液：3-4
阴离子或非离子氟系防水剂：5-7
苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂：5-7
纳米氧化锌粉末：1.5-2.5
纳米二氧化钛粉末：1-2
经混合搅拌均匀过滤制得
产品化学指标
外观：乳白色稠状物
离子性：阴
粘度：5000-6000mPa.s
pH值：6.5±0.5。
水性聚氨酯防水透湿粘合剂，为辽宁恒星精细化工有限公司产品SU-1305；
聚乙二醇：平均数均分子量600。可选自上海宝瑞化工有限公司产品PEG600；
TDI三聚体固化剂：可选自德国拜耳公司L75产品；
阴离子氨基硅油乳液：可选自辽宁恒星精细化工恒星1#硅乳产品；
阴离子或非离子氟系防水剂：可选自大金氟化工中国有限公司产品TG-580；
苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂：可选自北京洁尔爽高科技有限公司SCJ-990产品；
纳米氧化锌粉末、纳米二氧化钛粉末：为市售纳米级产品。
本发明纺织品用防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强涂层胶制备方法：
各原料重量配比
(1)将水性聚氨酯防水透湿粘合剂65-68、聚乙二醇平均数均分子量600 10-15、TDI三聚体固化剂2-3.5加入到不锈钢反应釜中常温搅拌25-30分钟；
(2)加入阴离子氨基硅油乳液3-4、阴离子或非离子氟系防水剂5-7、苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂5-7，常温搅拌20-25分钟；
(3)加入纳米氧化锌粉末1.5-2.5、纳米二氧化钛粉末1-2常温搅拌30-40分钟，过滤出料得产品。
水性聚氨酯防水透湿粘合剂：为辽宁恒星精细化工有限公司产品SU-1305；
聚乙二醇：平均数均分子量600，可选自上海宝瑞化工有限公司产品PEG600；
TDI三聚体固化剂：可选自德国拜耳公司L75产品；
阴离子氨基硅油乳液：可选自辽宁恒星精细化工恒星1#硅乳产品；
阴离子或非离子氟系防水剂：可选自大金氟化工中国有限公司TG-580产品；
苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂：可选自北京洁尔爽高科技有限公司SCJ-990产品；
纳米氧化锌粉末、纳米二氧化钛粉末：为市售纳米级产品。
本发明防水效果实现是采用阴离子或非离子氟系防水剂。水性聚氨酯防水透湿粘合剂为反应性树脂，涂层织物165℃-170℃高温焙烘时，以反应性树脂为媒介将阴离子或非离子氟系防水剂有效固着织物上，确保其耐洗性。
抗菌功能的实现是采用苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂，水性聚氨酯防水透湿粘合剂为反应性树脂，涂层织物165℃-170℃高温焙烘时，以反应性树脂为媒介将苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂有效固着织物上，确保其耐洗性。
透气功能的实现是采用TDI三聚体固化剂，其加入到水性聚氨酯防水透湿粘合剂中，涂层织物165℃-170℃高温焙烘时，TDI三聚体固化剂可释放出-NCO，其遇水立即反应释放出二氧化碳气体，二氧化碳气体在聚氨酯成膜过程中可形成微孔结构，保证涂层织物的透气性。同时氟系防水剂拒水，在涂层胶烘干过程中可形成聚氨酯胶膜的穿孔，微孔结构进一步增加透气通道。
纳米氧化锌粉末、纳米二氧化钛粉末的协同效应实现抗紫外线性能；纳米氧化锌颗粒尺寸远小于紫外线的波长，纳米粒子可将作用其表面的紫外线向各个方向散射，减少照射方向的紫外线强度，起到屏蔽紫外线作用；纳米二氧化钛具有小尺寸效应，对光有显著吸收作用，对短波紫外线吸收能力较强；纳米氧化锌与纳米二氧化钛的协同效应使织物抗紫外线性能得到提升。
同时，聚乙二醇有助于纳米氧化锌粉末、纳米二氧化钛粉末的分散，进一步提升织物抗紫外线性能；聚乙二醇能够吸附于纳米氧化锌粒子表面，并将其包覆，利用聚合物大分子的空间阻碍作用防止纳米氧化锌粒子的团聚。同时聚乙二醇是含有醚键的高聚物，纳米二氧化钛与聚乙二醇可通过氢键、范德华力、偶极子的弱静电力产生吸附，有效防止纳米二氧化钛粒子的团聚。此外，水性聚氨酯防水透湿粘合剂有助于提升织物抗紫外线性能，其通过高分子化合物对纳米粒子的空间稳定作用，有助于纳米粒子的分散。因此纳米氧化锌粉末、纳米二氧化钛粉末较少的用量即可达到较好的抗紫外线效果。
补强性能的实现是采用阴离子氨基硅油乳液，其含有的硅氧键非常柔软，键距长，键角和键能大，加入到水性聚氨酯防水透湿粘合剂中，可提高胶膜的抗扭曲弯挠性，使其力学性能增强，撕破强力提高。同时阴离子氨基硅油乳液中的氨基具有较强的极性，能够与纤维上的活性基团（如氨基、羟基等）发生作用，形成牢固的定向吸附层，减少纤维与其他物体间的摩擦，提升织物与纤维的延伸性，使织物撕破强力提高、柔软，并增进与织物的结合牢度。
耐水洗性能的实现是采用水性聚氨酯防水透湿粘合剂，涂层织物165℃-170℃高温焙烘时，水性聚氨酯防水透湿粘合剂生成氨基甲酸酯结构，该结构有助于聚氨基甲酸酯网状大分子的形成，网状大分子成膜作用强，有利于提升织物撕破强力，增加织物耐水洗牢度。
TDI三聚体固化剂，涂层织物165℃-170℃高温焙烘时，可释放出-NCO，其可与水性聚氨酯防水透湿粘合剂中的活泼氢反应，使聚氨基甲酸酯形成更大的聚氨基甲酸酯网状大分子结构，网状大分子成膜作用强，可增加织物耐水洗牢度。同时，-NCO也可与织物中的活泼氢（如氨基、羟基等）反应，进一步增加织物耐水洗牢度。除此之外，-NCO也可与阴离子氨基硅油乳液中的活泼氢反应，-NCO也可与阴离子或非离子氟系防水剂、苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂中的活泼氢反应，也可与聚乙二醇中的活性氢反应，TDI三聚体固化剂起到桥梁作用将织物、水性聚氨酯防水透湿粘合剂、阴离子氨基硅油乳液、阴离子或非离子氟系防水剂、苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂、聚乙二醇有效连接在一起，使织物耐水洗牢度得到加强。
本发明水性聚氨酯防水透湿粘合剂、聚乙二醇、TDI三聚体固化剂、阴离子氨基硅油乳液、阴离子或非离子氟系防水剂、苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂、纳米氧化锌粉末、纳米二氧化钛粉末几种原料的配伍保障织物防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强功能的同时使织物具备良好的耐水洗性能，几种原料同一焙烘条件下可同时发挥最好的功能效果。一刀涂层生产、使用简单、方便。
本发明与2014年第9期《染整技术》发表的《一种水性聚氨酯防紫外线涂层剂的应用》和2014年第3期《辽宁丝绸》发表的《一种多功能超薄抗紫外面料的加工方法》文献提供的技术相比，通过添加苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂和阴离子氨基硅油乳液使织物获得除防水、透气、抗紫外线以外的抗菌性能及补强性能；但此两种性能的实现不是简单添加功能助剂的结果，考虑到水性聚氨酯防水透湿粘合剂的性能及各原料之间的配伍性，并优选TDI三聚体固化剂，将苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂和阴离子氨基硅油乳液高效的连接到纺织品上，使其具有耐洗性，而不是单次的功能效果。除此之外本发明将阴离子或非离子氟系防水剂直接加入到涂层体系，通过水性聚氨酯防水透湿粘合剂及TDI三聚体固化剂的共同作用将其固着于织物上，仅一刀涂层即可实现本发明中的所有功能，工艺流程短；与对比文献中先浸轧防水剂再轧光再涂层的生产工艺相比，更简单优化。除此之外本发明产品经30次水洗后抑菌率仍可达到90%，耐水洗牢度好。
具体实施方式
实施例1
各原料重量配比：在不锈钢反应釜中加入水性聚氨酯防水透湿粘合剂65，聚乙二醇平均数均分子量600 15, TDI三聚体固化剂2.5常温搅拌25-30分钟；加入阴离子氨基硅油乳液3.5，阴离子或非离子氟系防水剂5，苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂5常温搅拌20-25分钟；加入纳米氧化锌粉末2.5、纳米二氧化钛粉末1.5常温搅拌30-40分钟，过滤出料得产品。
实施例2
各原料重量配比：水性聚氨酯防水透湿粘合剂68，聚乙二醇平均数均分子量600 12，TDI三聚体固化剂2，阴离子氨基硅油乳液3，阴离子或非离子氟系防水剂5.5，苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂5.5，纳米氧化锌粉末2，纳米二氧化钛粉末2，生产工艺过程如实施例1。
实施例3
各原料重量配比：水性聚氨酯防水透湿粘合剂67，聚乙二醇平均数均分子量600 10，TDI三聚体固化剂3.5，阴离子氨基硅油乳液4，阴离子或非离子氟系防水剂6，苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂7，纳米氧化锌粉末1.5，纳米二氧化钛粉末1.0，生产工艺过程如实施例1。
实施例4
各原料重量配比：水性聚氨酯防水透湿粘合剂66，聚乙二醇平均数均分子量600 11，TDI三聚体固化剂2.7，阴离子氨基硅油乳液3.8，阴离子或非离子氟系防水剂7，苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂6，纳米氧化锌粉末2.3，纳米二氧化钛粉末1.2，生产工艺过程如实施例1。
上述实施例：
水性聚氨酯防水透湿粘合剂：为辽宁恒星精细化工有限公司产品SU-1305；
聚乙二醇：平均数均分子量600：为上海宝瑞化工有限公司产品PEG600；
TDI三聚体固化剂：为德国拜耳公司L75产品；
阴离子氨基硅油乳液：为辽宁恒星精细化工恒星1#硅乳产品；
阴离子或非离子氟系防水剂：为大金氟化工中国有限公司TG-580产品；
苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂：为北京洁尔爽高科技有限公司SCJ-990产品；
纳米氧化锌粉末、纳米二氧化钛粉末：为市售纳米级产品。
本发明纺织品用防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强涂层胶的使用方法：
适用于10D-20D涤纶、锦纶织物涂层；坯布直接干法涂层，165℃-170℃焙烘1-2分钟，干增重5-7g/m2。
实验例1
将实施例1-4得到的涂层胶，分别在锦纶尼丝纺20D×20D 420T坯布上直接干法涂层，涂一遍，涂层刀厚0.5mm，165℃-170℃焙烘1.5分钟，干增重5-7g/m2。
实验例2
抗紫外线涂层胶FS-814(辽宁恒星精细化工有限公司产品)，在锦纶尼丝纺20D×20D 420T坯布上直接干法涂层，涂一遍，涂层刀厚0.5mm，165℃-170℃焙烘1.5分钟，干增重5-7g/m2。
实验例3
防紫外线整理剂（上海赫特化工有限公司产品）HTUV100 50g/L、交联剂（上海赫特化工有限公司产品）AF6900 30g/L，混合得整理剂，采用浸轧整理工艺，二浸二轧，轧余率45%-55%，预烘100℃，1.0min，焙烘180℃，1.0min。
表1 上述实验例20D×20D 420T锦纶尼丝纺检测指标如下
备注：原坯布撕破强力：经向6.06N，纬向5.46N。
表2 上述实验例20D×20D 420T锦纶尼丝纺经水洗30次后检测指标如下
备注：原坯布撕破强力：经向6.06N，纬向5.46N。
实验例4：
将实施例1-4得到的涂层胶分别在涤丝纺15D×15D 380T坯布上直接干法涂层，涂一遍，涂层刀厚0.5mm，165℃-170℃焙烘1.5分钟，干增重5-7g/m2。
实验例5：
抗紫外线涂层胶FS-814(辽宁恒星精细化工有限公司)，在涤丝纺15D×15D 380T坯布上直接干法涂层，涂一遍，涂层刀厚0.5mm，165℃-170℃焙烘1.5分钟，干增重5-7g/m2。
实验例6：
防紫外线整理剂（上海赫特化工有限公司产品）HTUV100 50g/L、交联剂（上海赫特化工有限公司产品）AF6900 30g/L，混合得整理剂，采用浸轧整理工艺，二浸二轧，轧余率45%-55%，预烘100℃，1.0min，焙烘180℃，1.0min。
表3 上述实验例15D×15D 380T涤丝纺检测指标如下
备注：原坯布撕破强力：经向5.61N，纬向5.13N。
表4 上述实验例15D×15D 380T涤丝纺经水洗30次后检测指标如下：
备注：原坯布撕破强力：经向5.61N，纬向5.13N。
检测结果表明经本产品涂层后，10D-20D涤纶、锦纶织物有良好的耐水洗牢度，防水性能、透气性能、抗紫外线性能、抗菌性能，除此之外提升了织物撕破强力；经30次水洗后织物各项性能指标变化不大。
测试标准：
表面抗湿性测试标准：GB/T4745-2012
透气率测试标准：GB/T 5453-1997
抗菌性测试评定标准：GB/T 20944-2007
抗紫外线性能测试标准：GB/T18830-2009
水洗牢度测试标准：GB/T 8629-2001
撕破强力测试标准：GB/T3917.2-2009。
Claims (2)
1.纺织品用防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强涂层胶，其特征是：
各原料重量比
水性聚氨酯防水透湿粘合剂：65-68
聚乙二醇 平均数均分子量600：10-15
TDI三聚体固化剂：2-3.5
阴离子氨基硅油乳液：3-4
阴离子或非离子氟系防水剂：5-7
苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂：5-7
纳米氧化锌粉末：1.5-2.5
纳米二氧化钛粉末：1-2
经混合搅拌均匀过滤制得
产品化学指标
外观：乳白色稠状物
离子性：阴
粘度：5000-6000mPa.s
pH值：6.5±0.5；
水性聚氨酯防水透湿粘合剂：为辽宁恒星精细化工有限公司产品SU-1305；
聚乙二醇：平均数均分子量600。
2.纺织品用防水、透气、抗菌、抗紫外线、补强涂层胶制备方法，其特征是：
各原料重量配比
(1)将水性聚氨酯防水透湿粘合剂65-68、聚乙二醇平均数均分子量600 10-15、TDI三聚体固化剂2-3.5加入到不锈钢反应釜中常温搅拌25-30分钟；
(2)加入阴离子氨基硅油乳液3-4、阴离子或非离子氟系防水剂5-7、苯基酰胺类阴离子抗菌防臭整理剂5-7，常温搅拌20-25分钟；
(3)加入纳米氧化锌粉末1.5-2.5、纳米二氧化钛粉末1-2常温搅拌30-40分钟，过滤出料得产品；
水性聚氨酯防水透湿粘合剂：为辽宁恒星精细化工有限公司产品SU-1305；
聚乙二醇：平均数均分子量600。
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