CN105908506A - 一种智能透湿泡沫涂层整理剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能透湿泡沫涂层整理剂，通过将PNCS微凝胶引入泡沫涂层整理剂将使得整理后的织物在低温下防风保暖，高温下具有较好的透湿性能。本发明进一步提出了上述整理剂在织物制备中的应用。本发明的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；同时，复配工艺简单，乳化效果和均匀性好，处理效果均匀；与传统的浸轧方式相比，带液量降低，药剂浪费少，可节约大量的能源和药剂，同时能达到智能透湿效果。

Description

一种智能透湿泡沫涂层整理剂及其应用

技术领域

本发明属于织物制备与处理领域，具体地涉及一种智能透湿泡沫涂层整理剂及其应用。

背景技术

所谓防水透湿涂层就是使汗水蒸汽能通过(透湿性)，但又不让雨水等水滴渗入(防水性)的具有两种功能的整理加工方法。一般织物要达到防水透湿的功能，可采用多种加工方法，但是，如从织物防水透湿的原理来分类，则可分为两大类：一类是在织物的表面施加一层高分子薄膜，这类高分子材料能利用自身高分子结构中亲水性链段的传递使单个汗水蒸汽分子通过涂层织物；另一类是在织物表面施加一层连续的微多孔薄膜，来阻止水滴渗入而汗水蒸汽则能透过，同样达到防水透湿的目的。水性聚氨酯泡沫涂层可在织物表面形成相互贯通的微孔薄膜，达到防水透湿的效果。但是形成的微孔大小不可调，不能满足在低温下防风保暖，高温下更加透湿的要求。

现有的智能透湿技术主要应用形状记忆聚氨酯，但制备过程复杂，且开关温度及透湿还不能适于人体舒适要求。也有研究者将具有温度响应聚合物空心球引入聚合物膜材料中来制备智能透湿薄膜，但在制备中引入有机溶剂，不符合环保的要求。

到目前为止，国内外尚未见关于通过将温度响应微凝胶引入泡沫涂层整理剂的报道和专利。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种智能透湿泡沫涂层整理剂及其应用，特别是提供一种刺激响应微凝胶与水性聚氨酯的泡沫涂层整理剂的制备及应用，赋予其智能防水透湿性。

技术手段：为实现上述技术目的，本发明的智能透湿泡沫涂层整理剂的制备方法如下：

(1)PNCS微凝胶的制备：将壳聚糖溶于冰醋酸的水溶液中，常温下搅拌10～24h，得到壳聚糖(CS)溶液；将NIPAAm(N-异丙基丙烯酰胺)、MBA(N，N′-亚甲基双丙烯酰胺)和水按照质量比1∶0.01～0.05∶30～50混合，并与配制好的CS溶液一起放入反应器中，通N₂去除氧，超声加热至70～80℃后，将过硫酸钾溶解在水中，过硫酸钾与N-异丙基丙烯酰胺的质量比为0.04～0.08∶1，倒入反应器，继续超声反应并保持温度在70～80℃，90～120min后结束反应，得到PNCS(聚N异丙基丙烯酰胺接枝壳聚糖)微凝胶溶液；

(2)整理剂的制备：将步骤(1)制备的PNCS微凝胶溶液加入到水性聚氨酯溶液中，常温下搅拌8～12h，加入起泡剂，搅拌5min～30min，得到整理剂。

优选地，步骤(2)中，水性聚氨酯溶液、PNCS微凝胶溶液和起泡剂的用量质量比为1～3∶1～4∶0.5～2，其中，水性聚氨酯的固含量为30～50wt％，PNCS微凝胶的浓度为2～15wt％，起泡剂的浓度为5～15wt％。

所述的起泡剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。

所述的非离子表面活性剂为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一种；所述的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸酯钠盐中的任意一种。

本发明进一步提出了上述智能透湿泡沫涂层整理剂在织物制备中的应用。

在具体的应用过程中，包括如下步骤：

(1)通过泡沫发生器向智能透湿泡沫涂层整理剂中打入空气形成泡沫；

(2)通过泡沫施加装置将步骤(1)制备的泡沫涂覆于织物上，使泡沫渗透到织物表面，达到规定的深度范围后，挤轧使泡沫全部破裂，从而使破裂后形成的溶液深入到织物内部；

(3)将经过步骤(2)处理后的织物烘干、焙烘得到处理后的织物。

优选地，步骤(1)中，控制发泡比在1∶1～20(发泡比＝原液质量/相同体积泡沫质量＝原液密度/泡沫密度＝原液体积/泡沫体积)，并添加增粘剂，形成0.5～0.05克/立方厘米密度和1000～2500mPas粘度的泡沫。

步骤(2)中，所述深度范围为泡沫涂层深度的1/20～1/10。

PNCS微凝胶具有温度响应特性，即在温度低于最低临界溶点温度(LCST)时，微凝胶溶胀，体积变大；高于LCST时，微凝胶脱水，体积变小。单纯的PNIPAAm微凝胶在温度高于LCST时，将变得疏水，若应用到织物上将不利于织物高温下的透湿。在PNIPAAm中引入亲水基团并将其应用到织物上，将使得织物高温下的透湿更好。为了改善PNIPAAm在温度高于LCST时的亲水性，尝试在PNIPAAm分子中引入亲水性物质壳聚糖。一方面CS含亲水基团比较多，另一方面，PNIPAAm在高温下体积变小，在织物表面上形成的孔径变大，两方面的原因都能使得在高温下的透湿提高。而且，由于CS活性基团多，使得壳聚糖改性的PNIPAAm能更好的处理到织物上。

将PNCS微凝胶引入泡沫涂层整理剂将使得整理后的织物在低温下防风保暖，高温下具有较好的透湿性能。

有益效果：与现有技术相比，本发明的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；同时，复配工艺简单，乳化效果和均匀性好，处理效果均匀；与传统的浸轧方式相比，带液量降低，药剂浪费少，可节约大量的能源和药剂，同时能达到智能透湿效果。

附图说明

图1为非发泡涂层(即普通的浸轧法)与本发明实施例制备的泡沫涂层(发泡涂层)在不同温湿度下的透湿率对比图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例详细说明本发明。本发明中实用的化学试剂均为常规化学试剂。

实施例1：透湿泡沫涂层整理剂的制备和应用。

(1)PNCS微凝胶的制备：将0.5g壳聚糖放入50ml浓度为0.8％(v/v)的冰醋酸水溶液中，常温下500～600r/min搅拌10～24小时，静置4～12h得到CS溶液；将2g NIPAAm、0.02g MBA(1wt％NIPAAm)与60g水混和，并与配好的CS溶液一起放入配有温度计和N₂导管的圆底烧瓶中。通N₂半小时以去除氧，超声加热到75℃后，将0.12gKPS溶解在5ml水中得到的溶液预先加热到75℃后倒入烧瓶，反应液在3min内变浑浊。继续超声并保持温度在75℃，100min后结束反应得到PNSC微凝胶溶液；

(2)起泡整理剂的制备：将水性聚氨酯、PNCS微凝胶和起泡剂分别加水配成浓度分别为40wt％、10wt％、10wt％的溶液。将具有刺激响应的PNCS微凝胶溶液，以物理混和的方式加入水性聚氨酯溶液中，在常温下搅拌12h后，加入发泡剂后用泡沫发生器发泡10min，得到起泡整理剂，三者的质量比例为2∶2∶1，其中，使用的起泡剂为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。

(3)泡沫涂层整理：

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

采用步骤(2)制备的整理液，棉织物泡沫涂层整理步骤如下：

制备泡沫：通过泡沫发生器在含有发泡助剂的后整理液中打入空气，加入增粘剂，使发泡形成0.5～0.05克/立方厘米密度和1000～2500mPas粘度的泡沫；

泡沫涂层：通过泡沫施加装置将上述的制备的泡沫涂覆于织物上，泡沫立即瞬时渗透到全部纤维表面，达到规定的深度的范围后，再通过挤轧装置挤轧，时泡沫全部破裂，溶液随之渗入到纤维内部。

烘干、焙烘：将经过泡沫涂层的织物通过烘干装置直接进行烘干、焙烘。

对本实施例制备具有泡沫涂层的织物在不同湿度和温度下的透湿率进行测试，同时选择非发泡涂层作为对比例，其制备方法为普通浸轧法。测试方法为：用YG(B)216-II型透湿量仪测此两种整理织物在50％RH，90％RH及20℃，40℃下的水蒸气透过率(WVP)。测得的结果为吸湿前后量杯的重量，计算得出差值。结果如图1所示。从结果中可以看出，本发明制备的发泡涂层具有较好的透湿效果。

织物剪成透湿杯盖大小的圆形，透湿杯内径为60mm。

$WVP=\frac{24\·\mathrm{\Δ}M}{A\·t}---(2-4)$

式中，WVP为透湿率，克每平方米24小时[g/m²·24h]；ΔM为同一透湿杯两次称量之差，g；A为试样的试验面积，m²；t为试验时间，h。

实施例2透湿泡沫涂层整理剂的制备和应用

本实施的透湿泡沫涂层整理剂的制备方法大致同实施例1，不同的是，水性聚氨酯溶液、PNCS微凝胶和起泡剂的用量比为2∶3∶1，其中，起泡剂使用的是十二烷基硫酸钠。所制备的发泡涂层经测试在相对湿度为50％、温度40℃的条件下，透湿率为1600；在相对湿度90％、温度40℃的条件下，透湿率为2300。

实施例3透湿泡沫涂层整理剂的制备和应用

本实施的透湿泡沫涂层整理剂的制备方法大致同实施例1，不同的是，水性聚氨酯溶液、PNCS微凝胶和起泡剂的用量比为2∶1∶1，其中，起泡剂使用的是十二烷基硫酸钠。所制备的发泡涂层经测试在相对湿度为50％、温度40℃的条件下，透湿率为1200；在相对湿度90％、温度40℃的条件下，透湿率为1900。

本发明的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；同时，复配工艺简单，乳化效果和均匀性好，处理效果均匀；与传统的浸轧方式相比，带液量降低，药剂浪费少，可节约大量的能源和药剂，同时能达到智能透湿效果。

Claims (8)

1.一种智能透湿泡沫涂层整理剂，其特征在于，其制备方法如下：

(1)PNCS微凝胶的制备：将壳聚糖溶于冰醋酸的水溶液中，常温下搅拌10～24h，得到壳聚糖溶液；将N-异丙基丙烯酰胺、N，N′-亚甲基双丙烯酰胺和水按照质量比1∶0.01～0.05∶30～50混合，并与配制好的壳聚糖溶液一起放入反应器中，通N₂去除氧，超声加热至70～80℃后，将过硫酸钾溶解在水中，过硫酸钾与N-异丙基丙烯酰胺的质量比为0.04～0.08∶1，倒入反应器，继续超声反应并保持温度在70～80℃，90～120min后结束反应，得到聚N异丙基丙烯酰胺接枝壳聚糖微凝胶溶液，简称PNCS微凝胶溶液；

(2)整理剂的制备：将步骤(1)制备的PNCS微凝胶溶液加入到水性聚氨酯溶液中，常温下搅拌8～12h，加入起泡剂，搅拌5min～30min，得到整理剂。

2.根据权利要求1所述的智能透湿泡沫涂层整理剂，其特征在于，步骤(2)中，水性聚氨酯溶液、PNCS微凝胶溶液和起泡剂的用量质量比为1～3∶1～4∶0.5～2，其中，水性聚氨酯的固含量为30～50wt％，PNCS微凝胶溶液的浓度为2～15wt％，起泡剂的浓度为5～15wt％。

3.根据权利要求1或2所述的智能透湿泡沫涂层整理剂，其特征在于，所述的起泡剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。

4.根据权利要求3所述的智能透湿泡沫涂层整理剂，其特征在于，所述的非离子表面活性剂为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一种；所述的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸酯钠盐中的任意一种。

5.权利要求1所述的智能透湿泡沫涂层整理剂在织物制备中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过泡沫发生器向智能透湿泡沫涂层整理剂中打入空气形成泡沫；

(2)通过泡沫施加装置将步骤(1)制备的泡沫涂覆于织物上，使泡沫渗透到织物表面，达到规定的深度范围后，挤轧使泡沫全部破裂，从而使破裂后形成的溶液深入到织物内部；

(3)将经过步骤(2)处理后的织物烘干、焙烘得到处理后的织物。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤(1)中，控制发泡比在1∶1～20，并添加增粘剂，形成0.5～0.05克/立方厘米密度和1000～2500mPas粘度 的泡沫。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤(2)中，所述深度范围为泡沫涂层深度的1/20～1/10。