CN111719316A - 一种高吸水性纤维构造物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高吸水性纤维构造物。该纤维构造物的表面附着有树脂膜，树脂膜中含有成分A、成分B和成分C，其中成分A为聚丙烯酸类、聚乙烯醇类、聚醚类、聚酰胺类、聚乙烯吡咯烷酮类和聚马来酸酐类化合物中的一种或几种，成分B为聚氨酯类、丙烯酸酯类、有机硅类和聚乙烯醇类化合物中的一种或几种，成分C为氮丙啶类、异氰酸酯类、环氧硅烷类、金属离子类、三聚氰胺类、聚碳化二亚胺类、丙烯酸酯类、二醛类、多元醇类、多元胺类、有机过氧化物类和苯磺酸类化合物中的一种或几种。本发明的纤维构造物具有高吸水性和洗涤耐久性等。

Description

一种高吸水性纤维构造物
技术领域
本发明属于功能性纤维材料领域，具体涉及一种高吸水性纤维构造物。
背景技术
随着纤维构造物的更新迭代，人们对其功能性的要求也越来越高。其中以吸湿速干、单向导湿为代表的功能性纤维构造物，由于穿着时可以吸收穿着者身体产生的湿气，并将湿气排出体外，具有干爽、舒适的效果，深受广大消费者的欢迎。但是，上述纤维构造物只能对汽态水和少量液态水发挥作用，在大量出汗时依然会出现湿黏不适感。
目前，亦有很多针对高吸水方面的研究。如中国专利文献CN103160952A中公开了一种高吸水纤维的制备方法，以部分中和的丙烯酸和丙烯酰胺为聚合单体，并与聚乙烯醇共混，经引发、交联，纺丝后得到高吸水纤维。但是所得高吸水纤维的强度无法满足织造要求，因此多以无纺布的形式存在。
如中国专利文献CN103572472A中公开了一种高吸水性双植绒面料，采用仿棉异型截面涤纶吸水纤维，结合正反六枚缎纹组织，并双面起绒，得到了高吸水纤维构造物，但是仿棉异型截面涤纶吸水纤维的纺丝难度大、成本高，而且所得纤维构造物的吸水率还有待进一步提高。
再如，CN102051816A中公开了一种高吸水织物的制造方法，通过对织物进行辐照在其表面形成化学结合点，再利用引发剂使水溶性单体在织物表面聚合形成高吸水树脂，得到高吸水织物。又如，中国专利文献CN108505340A中公开了一种吸湿凉感布及制备吸湿凉感布的方法，通过水凝胶颗粒压陷于布体纱线间，吸湿、吸汗，达到干爽的目的。但是，由于没有粘着性物质的存在，这些发明均存在洗涤耐久性不好的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产方法简单易行，具有高吸水性和洗涤耐久性的纤维构造物。
本发明的技术解决方案是：
形成本发明的纤维构造物的纤维表面覆盖有树脂膜，该树脂膜中含有成分A、成分B和成分C，其中成分A为聚丙烯酸类、聚乙烯醇类、聚醚类、聚酰胺类、聚乙烯吡咯烷酮类和聚马来酸酐类化合物中的一种或几种；成分B为聚氨酯类、丙烯酸酯类、有机硅类和聚乙烯醇类化合物中的一种或几种；成分C为氮丙啶类、异氰酸酯类、环氧硅烷类、金属离子类、三聚氰胺类、聚碳化二亚胺类、丙烯酸酯类、二醛类、多元醇类、多元胺类、有机过氧化物类和苯磺酸类化合物中的一种或几种。
本发明的纤维构造物生产方法简单易行，通过纤维上覆盖含有具有亲水基团的成分A、粘附能力强的成分B以及具有架桥效果的成分C的树脂膜，所得纤维构造物不但吸水性能极为优越，而且洗涤耐久性也非常好。
具体实施方式
本发明中的纤维构造物是指，由棉、毛、丝、麻等天然纤维，或粘胶、铜氨、醋酯等再生纤维，或涤纶、锦纶、腈纶、氯纶、维纶、氨纶等合成纤维，单独或混纺而成的机织物、针织物或非织造布。
本发明中，上述纤维表面覆盖有树脂膜，该树脂膜中含有成分A、成分B和成分C。
其中成分A为聚丙烯酸类、聚乙烯醇类、聚醚类、聚酰胺类、聚乙烯吡咯烷酮类和聚马来酸酐类化合物中的一种或几种。成分A为水溶性高分子化合物，含-COO-、-COOH、-OH、-O-、-CONH-、-CO=、-NHCOO-等亲水基团，可赋予树脂膜良好的亲水性能。
成分B为聚氨酯类、丙烯酸酯类、有机硅类和聚乙烯醇类化合物中的一种或几种。这些物质的成膜性好、粘附能力强，引入后可提高树脂膜对纤维构造物的附着性，从而提高洗涤耐久性。
成分C为氮丙啶类、异氰酸酯类、环氧硅烷类、金属离子类、三聚氰胺类、聚碳化二亚胺类、丙烯酸酯类、二醛类、多元醇类、多元胺类、有机过氧化物类和苯磺酸类化合物中的一种或几种。成分C为交联剂类物质，可与前记成分A和成分B同时发生交联，形成三维网状立体结构。一方面，使成分A从水溶性高分子变成水不溶型高分子，提高洗涤耐久性；另一方面，水份可进入大分子网络间，互穿网络大分子从蜷缩状态变为舒张状态，树脂膜的吸水性和保水性得到了极大提高。
本发明中，上述成分A优选为聚丙烯酸盐类化合物。聚丙烯酸盐中含有-COO-亲水基，在所有亲水基团中它的亲水性是最好的，可赋予树脂膜最佳的亲水性。
本发明中，考虑到水性聚氨酯成膜柔软、膜强度高、粘接牢固，对纤维有很好的黏附性，因此，上述成分B优选为水性聚氨酯类化合物。
本发明中，考虑到氮丙啶类化合物含有多个氮丙环，交联活性相比其他交联剂要强，可同时与成分A与成分B发生交联反应，形成互穿三维网络结构，能提高吸水性和洗涤耐久性，并且能室温条件下发生交联，因此，上述成分C优选为氮丙啶类化合物。
本发明中，优选树脂膜在纤维构造物上的厚度为5um～200um。如果树脂膜厚度低于5um，则纤维构造物中吸水性物质含量少，有可能出现吸水率低的问题；如果树脂膜厚度高于200um，一方面会增加药剂成本，另一方面有可能出现面料的手感变硬、树脂膜的洗涤耐久性下降的问题。
本发明中，优选纤维构造物洗涤前后的吸水率均大于100%，且吸水率变化率低于5%。
本发明的纤维构造物可通过如下方法制得：在涂层机上，利用如下组成的树脂整理液在速度为5～10m/min条件下对待加工品进行涂层加工，接着在温度为80～120℃的烘箱中干燥1～20分钟，使树脂整理液均匀连续地成膜，附着在纤维表面，最后在温度为130～190℃的烘箱中烘培1～20分钟，使成分A、成分B和成分C充分反应。
树脂整理液的组成如下：
成分A 1～10重量份
成分B 0.5～50重量份
成分C 0.005～2重量份
水 100重量份。
上述组成在高速搅拌机中搅拌10～40分钟，然后采用真空脱泡机中抽真10～40分钟，得到粘度为5000～30000mPa‧s的树脂整理液后再进行涂层加工。
本发明所用涂层加工为刮刀或轧辊的方式，即将整理液涂覆到纤维构造物上。单位面积纤维构造物涂覆前后的质量变化为树脂附着量(g/m2)，本发明中树脂附着量根据需要进行调整，优选为12.5～500g/m2。
当然，本发明的加工方法不限于上述涂层加工，采用纺织后整理加工中常用手段如浸轧、浸渍等方式将整理液付与到纤维构造物上，仍属于本发明的范围。
下面结合实施例和比较例对本发明作进一步说明。
本发明所涉及的各参数测定方法如下：
(1)家庭洗涤法
参照标准《GB 8629-2001纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》。
(2)吸水率以及吸水率变化率
吸水率为试样在水中完全浸润后取出至无滴水时，试样所吸收的水分对试样原始质量的百分率。具体步骤如下：
a.裁取5块试样，每块试样的尺寸至少为10cm×10cm，试样应平整无褶皱；
b.将试样放在标准大气条件下调湿24小时至平衡，称取试样的原始质量，精确至0.001g；
c.将试样放入盛有三级水的容器中，试样吸水后自然下沉，如试样不能自然下沉，则可将试样压至水中后抬起，反复2～3次；
d.将试样完全放入水中完全浸润20分钟后取出，自然平整地垂直悬挂，此时试样水分自然下滴，注意观察，当试样不再滴水时，立即用镊子取出试样称取质量，精确至0.001g；
e.按如下公式计算每个试样的吸水率(分别计算洗涤前后5块试样吸水率的平均值)：
吸水率(%)=(m-m0)/m0
式中，m—试样原始质量，g；
m0—试样润湿并滴水后质量，g；
吸水率变化率(%)=(A0- A1)/A0
式中，A0—试样洗涤前吸水率；
A1—试样洗涤后吸水率。
(3)树脂膜厚
a.于型号为C0032&F0011织物克重仪(IDM Instruments公司)上，测试吸水加工前的纤维构造物的克重为B0(5块试样取平均值)，然后对纤维构造物进行涂层加工，测量吸水加工后纤维构造物的克重为B1(5块试样取平均值)，吸水加工前后的质量变化差值即为树脂附着量B=B1-B0；
b.采用同样的树脂整理液，在离型布上进行涂层，控制树脂附着量为B，从离型布上揭下树脂膜，测量树脂膜的厚度为C(测量膜5个不同的地方，取平均值)，C即为吸水加工后纤维构造物上的树脂膜厚。
实施例1
选用涤纶平纹机织物作为待加工品，将准备好的树脂整理液涂布到涤纶机织物上，树脂附着量为50g/m2，接着在100℃的条件下干燥5分钟，最后在160℃的条件下烘焙5分钟，其中，如下组成在高速搅拌机中搅拌30分钟，真空抽滤30分钟，得到粘度为15000mPa‧s的整理液后再进行涂层加工，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚丙烯酸钠) 5重量份
成分B(水性聚氨酯) 10重量份
成分C(氮丙啶类交联剂) 0.1重量份
水 100重量份。
实施例2
树脂整理液的组成如下，
成分A(聚丙烯酸钠) 1重量份
成分B(水性聚氨酯) 0.5重量份
成分C(氮丙啶类交联剂) 0.005重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例3
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚丙烯酸钠) 10重量份
成分B(水性聚氨酯) 50重量份
成分C(氮丙啶类交联剂) 2重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例4
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚乙烯醇0588) 5重量份
成分B(聚丙烯酸酯) 10重量份
成分C(戊二醛) 0.1重量份
水 100重量份
其中，起吸水作用的成分A选择为低聚合度、低醇解度的聚乙烯醇0588，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例5
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚丙烯酰胺) 5重量份
成分B(聚乙烯醇1799) 10重量份
成分C(多异氰酸酯) 0.1重量份
水 100重量份
其中，起粘着作用的成分B选择为高聚合度、高醇解度的聚乙烯醇1799，其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例6
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚乙二醇) 5重量份
成分B(有机硅树脂) 10重量份
成分C(环氧硅烷) 0.1重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例7
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚乙烯吡咯烷酮) 5重量份
成分B(水性聚氨酯) 10重量份
成分C(三聚氰胺交联剂) 0.1重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例8
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚马来酸酐) 5重量份
成分B(水性聚氨酯) 10重量份
成分C(丙烯酸酯交联剂) 0.1重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例9
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚丙烯酸钠) 5重量份
成分B(水性聚氨酯) 10重量份
成分C(己二胺) 0.1重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例10
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚丙烯酸钠) 5重量份
成分B(水性聚氨酯) 10重量份
成分C(聚碳化二亚胺) 0.1重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例11
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚丙烯酸钠) 5重量份
成分B(水性聚氨酯) 10重量份
成分C(乙二醇) 0.1重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例12
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚丙烯酸钠) 5重量份
成分B(水性聚氨酯) 10重量份
成分C(金属离子类交联剂) 0.1重量份
水 100重量份
所用金属离子类交联剂为乙酸铬，其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例13
树脂附着量为10g/m2,控制树脂膜厚度为4um，其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例14
树脂附着量为450g/m2,控制树脂膜厚度为180um。其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例15
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚丙烯酸酰胺) 5重量份
成分B(水性聚氨酯) 10重量份
成分C(氮丙啶类交联剂) 0.1重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例16
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚乙二醇) 5重量份
成分B(水性聚氨酯) 10重量份
成分C(氮丙啶类交联剂) 0.1重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例17
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚丙烯酸钠) 5重量份
成分B(聚丙烯酸酯) 10重量份
成分C(氮丙啶类交联剂) 0.1重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例18
树脂整理液的组成如下：
成分A(聚丙烯酸钠) 5重量份
成分B(有机硅树脂) 10重量份
成分C(氮丙啶类交联剂) 0.1重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例19
待加工品为纯棉平纹机织物，树脂整理液的组成如下：
成分A(聚丙烯酸钠) 5重量份
成分B(水性聚氨酯) 10重量份
成分C(氮丙啶类交联剂) 0.1重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
实施例20
待加工品为锦纶纬平针织物，树脂整理液的组成如下：
成分A(聚丙烯酸钠) 5重量份
成分B(水性聚氨酯) 10重量份
成分C(氮丙啶类交联剂) 0.1重量份
水 100重量份
其余同实施例1，得到本发明的高吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
比较例1
未使用成分A(聚丙烯酸钠)，其余同实施例1，得到吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
比较例2
未使用成分B(水性聚氨酯)，其余同实施例1，得到吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
比较例3
未使用成分C(氮丙啶类交联剂)，其余同实施例1，得到吸水性纤维构造物，具体参数见表1。
Figure 106163DEST_PATH_IMAGE001
根据上表，
(1)由实施例1和实施例15～16可知，同等条件下，成分A为聚丙烯酸的加工液加工所得纤维构造物与成分A为聚丙烯酰胺或聚乙二醇的加工液加工所得纤维构造物相比，前者洗涤前后的吸水率均明显高于后者。
(2)由实施例1和实施例17～18可知，同等条件下，成分B为水性聚氨酯的加工液加工所得纤维构造物与成分B为聚丙烯酸酯或有机硅树脂的加工液加工所得纤维构造物相比，前者洗涤前后的吸水率均略高于后者。
(3)由实施例1和实施例9～12可知，同等条件下，成分C为氮丙啶的加工液加工所得纤维构造物与成分C为多异氰酸酯等的加工液加工所得纤维构造物相比，前者洗涤前后的吸水率均高于后者。
(4)由比较例1和实施例1可知，同等条件下，使用由成分A、成分B和成分C组成的加工液加工所得纤维构造物与使用仅由成分B和成分C组成的加工液加工所得纤维构造物相比，前者洗涤前后的吸水率都比较低，吸水性差。
(5)由比较例2和实施例1可知，同等条件下，使用由成分A、成分B和成分C组成的加工液加工所得纤维构造物与使用仅由成分A和成分C组成的加工液加工所得纤维构造物相比，虽然前者洗涤前的吸水率很高，但洗涤后吸水率下降了很多，变化率大，洗涤耐久性差。
(6)由比较例3和实施例1可知，同等条件下，使用由成分A、成分B和成分C组成的加工液加工所得纤维构造物与使用仅由成分A和成分B组成的加工液加工所得纤维构造物相比，虽然前者洗涤前的吸水率还可以，但洗涤后吸水率下降了很多，洗涤耐久性差。

Claims (6)

1.一种高吸水性纤维构造物，其特征是：所述纤维构造物的表面附着有树脂膜，该树脂膜中含有成分A、成分B和成分C，
成分A为聚丙烯酸类、聚乙烯醇类、聚醚类、聚酰胺类、聚乙烯吡咯烷酮类和聚马来酸酐类化合物中的一种或几种，
成分B为聚氨酯类、丙烯酸酯类、有机硅类和聚乙烯醇类化合物中的一种或几种，
成分C为氮丙啶类、异氰酸酯类、环氧硅烷类、金属离子类、三聚氰胺类、聚碳化二亚胺类、丙烯酸酯类、二醛类、多元醇类、多元胺类、有机过氧化物类和苯磺酸类化合物中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述高吸水性纤维构造物，其特征是：所述成分A为聚丙烯酸盐类化合物。
3.根据权利要求1所述高吸水性纤维构造物，其特征是：所述成分B为水性聚氨酯类化合物。
4.根据权利要求1所述高吸水性纤维构造物，其特征是：所述成分C为氮丙啶类化合物。
5.根据权利要求1～4中任一项所述高吸水性纤维构造物，其特征是：所述树脂膜厚度为5um～200um。
6.根据权利要求1～4中任一项所述高吸水性纤维构造物，其特征是：所述纤维构造物洗涤前后的吸水率均大于100%，且洗涤前后的吸水率变化率低于5%。
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