水系溶胶在羊毛防毡缩整理中的应用

发表于:2013-01-23 来源:印染世界商情网
关键词: 溶胶 凝胶技术

  1 引言

  溶胶-凝胶技术是一项古老的技术。近年来,溶胶-凝胶技术被应用于纺织品功能整理和固色处理,获得了一些新进展[1-3]。溶胶-凝胶法主要可分为两步,首先是金属醇盐或非金属醇盐水解形成均相溶胶,经热处理生成湿凝胶,并进一步脱去溶剂、发生缩聚反应生成一种三维网状结构。

  在我们早期的工作中[4],曾使用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)、乙醇为溶剂制得硅醇盐溶胶,用于羊毛织物防毡缩整理,并取得了很好的效果。但焙烘温度过高与可燃性溶剂含量较多限制了这项技术的应用。

  针对以上两点,本文提出以水为溶剂制备环保型水系硅溶胶,研究了降低羊毛织物毡缩能量的可能性。

   2 试验部分

   2.1 试验材料

  织物:华达呢,100%本色羊毛下机织物(面积毡缩率12.6%,其中经向毡缩8.1%、纬向毡缩4.5%),单位面积质量211g/m2,山东如意科技股份有限公司提供;药品:γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)(美国道康宁公司,工业级);钛酸丁酯(TTB)(上海试剂公司,分析纯)。

  2.2 水系硅醇盐溶胶的制备

  酸性条件下将水/GPTMS混合体系强力搅拌,得到澄清透明的水系硅醇盐溶胶。

  2.3 整理

  将织物在溶胶中两浸两轧(带液率70%-80%)、烘干(80℃×3min)、焙烘3分钟。

  2.4 毡缩率测试

  参照I.W.S. TM-31标准,使用Wascator FQM71 CLS洗衣机和3×5A洗涤程序将织物洗涤干燥后,测试并计算织物的经、纬向毡缩率,织物的面积毡缩率是经、纬向毡缩率之和。

  3 结果与讨论

   3.1 反应物配比对毡缩性能的影响

  在酸的催化下,GPTMS在水中发生如下反应:

  水解反应

  反应过程中,水与GPTMS混合比对溶胶-凝胶过程产物的结构有重要影响[6]。若水量少,醇盐分子被水解的烷氧基团(-OR)少,即水解形成的-OH基团少,显然,这种部分水解的醇盐分子之间的缩聚易于形成低交联度的产物;随着水量增加产物的交联度提高,可生成具有簇状结构的产物;水量继续增加体系则产生一种类似于二氧化硅的致密结构。所以,水与GPTMS配比关系须依据最终产品的要求而定。

  调整GPTMS与水配比,在酸性条件下制得硅醇盐溶胶,按照200℃×3min焙烘工艺整理在羊毛织物上,结果如图1所示。

  从图1中可以看出面积毡缩率最小值出现在GPTMS质量百分含量为20%-40%之间。图2详细表示了质量比为20%-60%时,GPTMS含量对织物的经、纬向毡缩率和面积毡缩率的影响,从图中可见,当GPTMS质量百分含量为27.3%时,面积毡缩率达到最小值为3.22%,达到国际羊毛局纯羊毛机可洗面料的技术标准(面积毡缩率≤6%)。因此,将反应物组成比定为GPTMS质量百分含量27.3%。

  3.2 焙烘温度对毡缩性能的影响

  在早期的研究中,正是由于过高的焙烘温度限制了溶胶-凝胶技术在防毡缩整理方面的应用,因此研究水系溶胶的最佳焙烘温度是非常必要的。采用GPTMS质量百分含量为27.3%,使用不同焙烘温度对织物进行整理,其毡缩情况如图3所示。

  由图中看出,织物的防毡缩性能并不是随着焙烘温度的升高而增强。焙烘温度为160℃时,面积毡缩率最小为3.22%;当焙烘温度低于160℃时,毡缩率随着温度升高而下降;当焙烘温度高于160℃时,继续升温,毡缩率反而上升。

  4.结论

  采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为前驱体、水为溶剂制备水系硅溶胶用于精纺毛织物防毡缩整理,可有效提高织物防毡缩性能,GPTMS最优含量为27.3%、最佳焙烘温度为160℃,此时织物的面积毡缩率为3.22%;

   参考文献

  [1] Textor T., Bahners Th., Schollmeyer E. Surface modification of textile fabrics by coating based on the sol-gel process. Melliand Textilberichte, 1999, 10:E229(G847-848).

  [2]Mahltig B., Bottcher H.Refining of textiles by nanosol coating. Melliand Textilberichte,2002,83(4):E50-E51.

  [3]Min L., Xiaoli Z., Shuilin C. Enchancing the fastness of dyeings by a sol-gel process. Part I: Direct dyes on cotton. Coloration Technology, 2003,119(5):297-300.

  [4]Yan kelu, Ye zaoping. Non-Chlorine Easy Care Finishing of Wool. Keynote speaking & Proceedings of 11th international wool conference, Leeds, UK, September 5-10, 2005.

  [5] E.R. Pohl, F.D. Osterholtz. Kinetics and Mechanism of Aqueous Hydrolysis and Condensation of Alkyltrialkoxysilanes. Molecular characterization of composite interfaces. New York : Plenum Press, 1985 :157-170.

  [6] M.S. Donley, R.A. Mantz, A.N. Khramov. The self-assembled nanophase particle (SNAP) process: a nanoscience approach to coatings. Progress in Organic Coatings, 2003,47 : 401–415.

  [7] Lin Dong, Ya-Hong Zhang, Li-Min Fu, et al. Modified Bulk Sol-gel Process. Polymer Preprints, 2001, 42(1): 489.

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