CN105714562B - 一种智能温控透湿面料的复配整理剂及制法与利用该整理剂整理织物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能温控透湿面料的复配整理剂及制法与利用该整理剂整理织物的方法，该整理剂包括水性聚氨酯、PNCS微凝胶及水；其制法为首先将壳聚糖溶液、N‑异丙基丙烯酰胺、N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾及水混合配制成PNCS微凝胶溶液，然后将该PNCS微凝胶溶液与水性聚氨酯溶液混合，即得；利用该整理剂整理织物的方法为将织物在该整理剂中二浸二轧后，焙烘即可。优点为本发明制得的整理剂的乳化效果、均匀性、防水透湿性能、抗皱及抗菌性能好；同时复配工艺简单，整理织物的工艺操作简单，环保节能。

Description

一种智能温控透湿面料的复配整理剂及制法与利用该整理剂 整理织物的方法

技术领域

本发明涉及一种织物整理剂，尤其涉及一种智能温控透湿面料的复配整理剂及其制备方法，同时还涉及利用该整理剂整理织物的方法，属于纺织领域。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，纺织面料由传统的保暖抗寒逐步发展成为抗菌、舒适、透气等功效的产品；其中，将人体所产生的水汽以不显汗的方式排到服装外是衣物面料的重要性能，而在不同温度及运动条件下人体排热排汗量是不同的，因此，为了维持穿着者的舒适性，对于纺织服装的透湿气性能在不同环境下的要求是不同的。高温下要求高的透湿性能以保证良好的排热排汗性，而低温时较低的透湿气性可保证保暖性，然而一般的织物无法达到这种功能性要求。随着智能材料及其制备技术的问世，人们对防水透湿织物的设计与制造也在进展，已经不仅仅停留在“静止的”防水透湿功能的层面上，而是要求“动态的”有呼吸功能的，即能够像人体皮肤那样，调节汗液的排出。随着西方发达国家传统纺织行业的衰退和高科技、高附加值的高端纺织品的兴起，融合材料、化学、生物等最新科技成果的新型纺织品已经成为全球纺织行业发展的风向标。集防水、透湿、防风、保暖于一体的“可呼吸织物”成为近年来人们关注及发展的高技术纺织品。

通过引入刺激响应凝胶到纺织材料表面，材料的表面能或其他性能可以得到开关转换的性能。用凝胶进行纺织品功能整理的主要挑战是经过改性系统引入纺织材料后，必须表现刺激响应性而不掩盖纺织品的常规性能。这样，现代最常用的功能整理凝胶是基于微纳尺度的凝胶，因为这种聚合形式具有提高的比表面积且提高响应时间。而且，微凝胶的亚微米颗粒尺寸使得其能以很薄的一层进入纺织材料表面，而不降低材料的“纺织”性能。

PNIPAAm是开发最广的对微小温度变化产生刺激响应的具有体积相变的热刺激聚合物，其溶液与凝胶的LCST值在人体温度和室温之间，这也是这种聚合物广泛用于多种场合的原因。壳聚糖(CS)是能对周围pH响应的生物聚合物，将PNIPAAm与CS结合形成PNCS，可以用作双刺激响应微凝胶，赋予棉织物湿气管理性能，将棉织物变成智能材料。

为了将PNCS凝胶用到纺织品上，研究者们使用了不同的方法。第一种方法是在使用水凝胶之前，用化学或物理方法活化棉织物的表面，如等离子体等方法；第二种方法是，用附加的膜成形剂如聚多羧酸是在凝胶系统与基体之间形成3D交联网络，如使用丁烷四羧酸(BTCA)。但是存在以下问题和缺点：BTCA价格比较贵，经济效益不高；等离子体的设备问题，使该方法不能产业化。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种乳化效果及均匀性好的智能温控透湿面料的复配整理剂；

本发明的第二目的是提供该复配整理剂的制备方法；

本发明的第三目的是提供一种利用该复配整理剂有效整理织物的方法。

技术方案：本发明的智能温控透湿面料的复配整理剂，按重量百分比包括：水性聚氨酯1～10％，PNCS微凝胶0.6～5％，其余为水。

本发明采用的水性聚氨酯为阴离子水性聚氨酯，PNCS微凝胶带正电，在共混液中能够互相吸附，优选的，水性聚氨酯1.5～4％，PNCS微凝胶0.6～2％。

进一步说，本发明的PNCS微凝胶采用如下方法制备而得：将壳聚糖溶于冰醋酸水溶液中，制得2×10^-4～2×10^-3mol/L壳聚糖溶液，然后将N-异丙基丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺及水按质量比1:0.005～0.1:20～100与该壳聚糖溶液混合，通N₂并加热到70～80℃，将过硫酸盐和水按质量比0.04～0.08:1加入上述混合溶液中，恒温反应90～120min，即制得PNCS微凝胶，其中，过硫酸盐占N-异丙基丙烯酰胺质量的0.5～1wt％。优选的，N-异丙基丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺及水的质量比为1:0.03～0.07:50～70，N₂的通入时间为30～40min，过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸铵，采用的恒温反应为超声恒温反应。

本发明制备智能温控透湿面料复配整理剂的方法，包括如下步骤：按重量百分比分别配制PNCS微凝胶溶液及水性聚氨酯溶液，将微凝胶水溶液加入水性聚氨酯溶液中，混和均匀，即得所述智能温控透湿面料的复配整理剂。

本发明利用智能温控透湿面料复配整理剂整理织物的方法，包括如下步骤：将织物在复配整理剂中二浸二轧，其中，压力为1～3kgf/cm²，带液率为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即可。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点为：首先，该整理剂组分间结合力强，化学试剂用量少，对环境保护污染程度小；其次，该整理剂可对天然、合成纤维面料及其混纺或交织面料进行处理，赋予其智能防水透湿性能、抗皱及抗菌等多种功能，属于多功能复配整理剂；同时，该整理剂的复配工艺简单，乳化效果和均匀性好，整理效果均匀，整理织物的工艺操作简单，设备易得，环保节能。

附图说明

图1为复配整理剂的TEM图；

图2为不同浸轧次数整理织物接触角图；

图3为整理后织物的折皱回复角图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

本发明复配含水性聚氨酯5wt％，微凝胶含量1.8wt％的整理剂。

(1)制备整理剂

将壳聚糖溶于冰醋酸水溶液中，制得2×10^-4mol/L的壳聚糖溶液，然后将N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)及水按质量比1:0.01:30与该壳聚糖溶液混合，通N₂并加热到75℃，将0.75wt％NIPAAm的过硫酸钾(KPS)和水按质量比0.06:1加入上述混合溶液中，超声恒温反应90min，制得PNCS微凝胶溶液，其中，N₂的通入时间为30min；将PNCS微凝胶溶液加水稀释，配成1.8wt％的微凝胶水溶液，将水性聚氨酯分散到水中，配成5wt％的水性聚氨酯水溶液，然后将微凝胶水溶液缓慢加入到水性聚氨酯水溶液中，混和均匀，即可得到微凝胶-水性聚氨酯复配整理剂，由图1可知，水性聚氨酯颗粒周围均匀吸附微凝胶颗粒。

(2)整理织物

棉织物：经过退浆的平纹棉布，40tex×52.5tex，390根/10cm×246根/10cm。

采用上述的整理液，棉织物整理步骤如下：棉织物在复配整理液中二浸二轧，其中，压力为2kgf/cm²，带液率为70％，将整理后的织物在热定型机中60℃条件下预烘3min，150℃条件下焙烘3min，即可。

整理后透湿效果在20℃，65％RH下的透湿为984g/m²24h；32.5℃，65％RH下的透湿为2360g/m²24h；47.5℃，65％RH下的透湿为4000g/m²24h，且结合图2及图3可知，棉织物的接触角大于90°，具有一定的防水性，整理后织物的经向和纬向折皱回复角均比原样大。

实施例2

设计6组平行实验，不同之处在于复配整理剂的组分含量，其余步骤与实施例1相同。将分别制得的复配整理剂对织物进行整理，所获得的实验结果如表1所示。

表1 不同的组分含量制得的整理剂的性能对照表

注：上表中A为水性聚氨酯；B为PNCS微凝胶。

由表1可知，第2～5组制得的整理剂的乳化效果、均匀性及透湿性均较佳；而第1组中，由于组分含量太少，不能起到智能透湿的效果；第6组中，组分含量太多，乳液配置过程中会产生沉淀。由此可知，采用合适的组分含量，能够使得水性聚氨酯形成孔的框架，孔是由微凝胶干燥后形成的，当温度低时，微凝胶处于溶胀状态时，将会占据这些孔，而这些微凝胶颗粒在干燥时将会聚集到一起形成簇，使得微凝胶在膜中的分布不均匀，随着微凝胶颗粒含量的提高，这些聚集将会变得更大，如此在颗粒脱水时，将在织物表面形成更大的孔和更高的孔隙率，从而使智能透湿效果更好。

实施例3

本发明复配含水性聚氨酯6wt％，微凝胶含量3wt％的整理剂。

(1)制备整理剂

将壳聚糖溶于冰醋酸水溶液中，制得2×10^-3mol/L的壳聚糖溶液，然后将N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)及水按质量比1:0.03:50与该壳聚糖溶液混合，通N₂并加热到70℃，将1wt％NIPAAm的过硫酸钾(KPS)和水按质量比0.08:1加入上述混合溶液中，超声恒温反应120min，制得PNCS微凝胶溶液，其中，N₂的通入时间为40min；将PNCS微凝胶溶液加水稀释，配成3wt％的微凝胶水溶液，水性聚氨酯分散到水中，配成6wt％的水性聚氨酯水溶液，然后将微凝胶水溶液缓慢加入到水性聚氨酯水溶液中，混和均匀即可得到微凝胶-水性聚氨酯复配整理剂。

(2)整理织物

棉织物：经过退浆的平纹棉布，40tex×52.5tex，390根/10cm×246根/10cm。

采用上述的整理液，棉织物整理步骤如下：棉织物在复配整理液中二浸二轧，其中，压力为1kgf/cm²，带液率为90％，将整理后的织物在热定型机中80℃条件下预烘2min，120℃条件下焙烘5min，即可。

整理后透湿效果在20℃，65％RH下的透湿为840g/m²24h；32.5℃，65％RH下的透湿为2500g/m²24h；47.5℃，65％RH下的透湿为4600g/m²24h。

实施例4

本发明复配含水性聚氨酯2.5wt％，微凝胶含量1wt％的整理剂。

(1)制备整理剂

将壳聚糖溶于冰醋酸水溶液中，制得2×10^-3mol/L的壳聚糖溶液，然后将N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)及水按质量比1:0.07:70与该壳聚糖溶液混合，通N₂并加热到80℃，将0.5wt％NIPAAm的过硫酸铵和水按质量比0.04:1加入上述混合溶液中，超声恒温反应100min，制得PNCS微凝胶溶液，其中，N₂的通入时间为35min；将PNCS微凝胶溶液加水稀释，配成1wt％的微凝胶水溶液，水性聚氨酯分散到水中，配成2.5wt％的水性聚氨酯水溶液，然后将微凝胶水溶液缓慢加入到水性聚氨酯水溶液中，混和均匀即可得到微凝胶-水性聚氨酯复配整理剂。

(2)整理织物

棉织物：经过退浆的平纹棉布，40tex×52.5tex，390根/10cm×246根/10cm。

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，其中，压力为3kgf/cm²，带液率为60％，将整理后的织物在热定型机中65℃条件下预烘2.5min，160℃条件下焙烘1min，即可。

整理后透湿效果在20℃，65％RH下的透湿为1000g/m²24h；32.5℃，65％RH下的透湿为1600g/m²24h；47.5℃，65％RH下的透湿为2400g/m²24h。

实施例5

基本步骤与实施例4相同，不同之处在于N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)及水的质量比为1:0.005:100。

实施例6

基本步骤与实施例4相同，不同之处在于N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)及水的质量比为1:0.1:20。

将实施例5和6制得的整理剂分别进行织物整理，整理后的织物的智能防水透湿性能、抗皱及抗菌性能明显提高。

Claims (9)

1.一种智能温控透湿面料的复配整理剂，其特征在于按重量百分比包括：水性聚氨酯1～10％，PNCS微凝胶0.6～5％，其余为水，所述PNCS微凝胶采用如下方法制备而得：将壳聚糖溶于冰醋酸水溶液中，制得2×10^-4～2×10^-3mol/L壳聚糖溶液，然后将N-异丙基丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺及水按质量比1:0.005～0.1:20～100与该壳聚糖溶液混合，通N₂并加热到70～80℃，将过硫酸盐和水按质量比0.04～0.08:1加入上述混合溶液中，恒温反应90～120min，即制得PNCS微凝胶，其中，过硫酸盐占N-异丙基丙烯酰胺质量的0.5～1wt％。

2.根据权利要求1所述智能温控透湿面料的复配整理剂，其特征在于：所述水性聚氨酯1.5～4％。

3.根据权利要求1所述智能温控透湿面料的复配整理剂，其特征在于：所述PNCS微凝胶0.6～2％。

4.根据权利要求1所述智能温控透湿面料的复配整理剂，其特征在于：所述N-异丙基丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺及水的质量比为1:0.03～0.07:50～70。

5.根据权利要求1所述的智能温控透湿面料复配整理剂，其特征在于：所述通N₂的时间为30～40min。

6.根据权利要求1所述智能温控透湿面料的复配整理剂，其特征在于：所述恒温反应为超声恒温反应。

7.根据权利要求1所述智能温控透湿面料的复配整理剂，其特征在于：所述过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸铵。

8.一种制备权利要求1所述智能温控透湿面料复配整理剂的方法，其特征在于包括如下步骤：按重量百分比分别配制PNCS微凝胶溶液及水性聚氨酯溶液，将微凝胶水溶液加入水性聚氨酯溶液中，混和均匀，即得所述智能温控透湿面料的复配整理剂。

9.利用权利要求1所述智能温控透湿面料复配整理剂整理织物的方法，其特征在于包括如下步骤：将织物在复配整理剂中二浸二轧，其中，压力为1～3kgf/cm²，带液率为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，即可。