3.4.1功能涂層整理
徐旭凡的研究表明[36]:通過聚氨酯離型轉移涂層處理,可獲得手感柔軟、懸垂性優良的新型防水透濕服裝面料。目前國內生產的防水透濕織物主要是滌綸長絲平紋織物的聚氨酯涂層或貼合面料,在蘇、浙、閩、粵地區有很大市場。盡管國內也在積極開發,但所用的PU透濕涂層材料仍主要來自于英國、美國、比利時、韓國和中國臺灣[37]。
此外,納米材料能夠很好地分散在水性聚氨酯中而不發生團聚現象,同時其原有性質也不會受到任何影響。因此,水性聚氨酯的出現極大地促進了納米功能材料在紡織品染整加工領域的實際應用。
3.4.2風格涂層整理
隨著聚氨酯化學及織物涂層技術的發展和完善,以溶劑型聚氨酯濕法涂層經染色、起毛后的基布,再進行表面研磨處理以仿制名貴的天然麂皮所特有的風格,已成為當今人造鹿皮生產的主流技術。人造鹿皮質輕、堅固耐用并具有良好的懸垂性和透氣透濕性,其外觀幾乎與天然麂皮無異,表面絨毛均勻、豐滿、細膩,絨毛柔糯有彈性并具有書寫效應。
王軍蘭等人[38]制備了有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯(不飽和聚醚二醇GE為軟段)的無皂共聚乳液。將其用于織物涂飾,手感柔軟豐滿、光澤好,并有防水效果。
3.5形狀記憶聚氨酯
3.5.1形狀記憶聚氨酯的結構特征
形狀記憶聚氨酯(SPU)自身的細微結構能夠自發地對環境溫度變化做出感知和響應,并具有在外界刺激消除后再恢復原來形態及性能的能力[39]。形狀記憶聚氨酯的記憶功能主要來源于其內部不完全相容的兩相,即保持成形制品形狀的固定相和隨溫度變化而發生可逆的軟化/硬化形變的可逆相[40]。事實上,由于軟、硬鏈段是通過化學鍵相連的,因此形狀記憶聚氨酯的超分子結構一般為三級結構形態[41]:軟段區、硬段區和軟硬段混容區。柔性的軟段區能產生很大的形變,而硬段區內的分子鏈被其相互間的物理或化學交聯所固定,這種固定作用與軟、硬鏈段的共價偶聯共同抑制了大分子鏈的塑性滑移,從而產生了回彈性。可見,形成形狀記憶聚氨酯的必要條件是:聚氨酯中柔性鏈段結晶及硬鏈段形成交聯或結晶結構并保證兩者具有非常充分的相分離[42]。
3.5.2形狀記憶聚氨酯的性能
形狀記憶聚氨酯的各項性能在其臨界記憶溫度附近具有獨到之處,利用它的這一特性可以開發出不同的、具有廣泛應用前景的智能材料[43]。
在形狀記憶聚氨酯眾多杰出的性能中,最令人感興趣的是其透濕氣性會在其臨界轉變溫度Tc(即材料的軟鏈段玻璃化溫度或結晶融熔溫度)上下發生突變[40]。這是由于當環境溫度高于此溫度時,呈無定形或結晶態的聚氨酯親水性軟段相會由凍結的玻璃態或結晶態轉變為活躍的橡膠態,其布朗運動會突然加劇的緣故。事實上,當環境溫度升高到Tc以上時,SPU的透濕氣性甚至可能提高4~7倍[44]。
通過調節SPU分子中軟/硬段組分的種類、配比等,可獲得具有不同臨界記憶溫度(其值可在-30~70℃范圍內變化)的形狀記憶聚氨酯材料。
3.5.3形狀記憶聚氨酯與智能型防水透濕織物研究表明[43],當人體處于熱平衡時,感覺舒適的皮膚平均溫度為33.4℃,在身體任何部位的皮膚溫度與皮膚平均溫度的差在1.5~3.0℃,人體感覺不冷不熱,若溫度差超過4.5℃,人體將有冷暖感。根據人體這一特點,開發能對人體溫度變化做出積極響應的“智能”型防水透濕織物便顯得極具意義了。
形狀記憶聚氨酯薄膜的水蒸氣透過率(WVP)在材料的臨界記憶溫度Tc附近的一個狹窄的溫度范圍內具有明顯的不同。當環境溫度變化時,其透濕氣性能也隨之改變,就如人體皮膚一樣,能隨著外界溫濕度的改變而調節,達到智能透濕的目的。根據這種特性把聚氨酯的Tc設置到人體舒適環境溫度(15.6~21.0℃)的上限,則有可能利用這一特殊性質來充分改善織物的穿著舒適性[45-46]。即涂層織物能起到低溫(<Tc)時低透濕的保暖作用和高溫(>Tc)時高透濕的散熱作用。由于SPU薄膜為一致密親水膜,故其不但具有良好的穿著舒適性還兼有極好的防水防風性。據稱,美國寶立泰公司已推出的織物“Qualitex”就有此種功能[43]。在紡織領域,除了對織物進行功能性涂層整理以外,形狀記憶聚氨酯還常被用于對易變形紡織品進行處理,如領帶、腹帶、墊肩、坐墊、襯里等,這樣在使用過程中造成的形變經加熱處理即可恢復。
研究和開發具有創新功能的智能紡織品是紡織工業在世紀之交呈現出的一個嶄新且極有前途的發展趨勢,很明顯它也將是紡織領域未來10年發展的重點之一。明天的紡織產品將可能具有智能性和多功能性,每個人的襯衫或工作服在提供舒適性的同時還兼有有效的防護性能。智能紡織品必將成為時尚的代名詞!
4結語
水性聚氨酯能滿足紡織品功能性和流行性整理的需求且無污染問題,無疑是未來紡織化學品的發展重點。但相對于印染助劑的總量來說,它的用途和用量還只占很小比例。這除了水系聚氨酯本身的某些缺點影響使用外,還有原料和價格的原因,更重要的是化工部門和紡織印染行業對它在印染行業中的應用還未引起足夠的重視。
與國外相比,國內在這方面的研究起步較晚且發展緩慢。目前國內雖有一些水系聚氨酯印染助劑,但還很少有令人滿意的產品問世,在印染中的應用也僅僅局限在涂層、抗皺整理等極其有限的領域。究其原因,主要在于其分子結構較簡單,難以進行特種基團的改性且存在應用效果差、產品性能不穩定、配套體系不健全等不足。與國外產品系列化大生產的水性聚氨酯工業相比,國內還存在著原料品種少、單體活性不穩定、制備方法單一、產品單調、理論研究不足、應用開發不夠等問題。隨著水性聚氨酯合成工藝技術的發展和完善,開發品種多樣化和結構功能化的水性聚氨酯類紡織化學品,以滿足紡織品多功能、高質量的整理要求無疑將是今后的工作重點。
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