【集萃网观察】1.概述

　　据统计，国际纺织涂层产品已占到纺织品总产量的25%以上，可见涂层在纺织品后整理中占据重要位置。当今越来越多的纺织品朝功能化、差别化方向发展，涂层工艺已是实现功能化产品的一个重要手段，一些普通面料可以通过涂层来提升产品档次，增加产品附加值。

　　在我国纺织品涂层中，很大部分产品还是采用易燃、易爆的溶剂型涂层剂加工生产的。不仅对环境造成很大污染，而且对人体健康构成很大威胁。在出口中面对欧美“绿色堡垒”时越来越多地受到限制，因此无毒、不燃、对环境友好的新一代绿色环保织物涂层剂越来越受到人们的青睐。我们正是针对未来市场发展需求而开发了环保型水性聚氨酯（PU）织物涂层剂。

　　聚氨酯（PU）树脂由于其分子结构含有与天然皮革中氨基酸极为相似的氨基甲酸酯基（-NH-CO-O-），因此它可赋予织物表面天然皮革般的柔软与弹性，大大提高产品档次。水性PU的应用最初是用作皮革表面涂饰剂，在织物涂层领域的应用刚开始。近几年，随着水性PU合成技术的不断完善，使产品品质越来越接近溶剂型PU产品，它几乎可以应用到溶剂型PU涂层产品的各个领域〖1〗。由于PU分子是一种含软链段（多元醇）与硬链段（异氰酸酯和扩链剂）的嵌段高聚物，使之可以根据用户对产品不同软硬度的性能要求来设计产品结构，是一种真正可设计产品。由于其高分子链中含有氨基甲酸酯，可与棉、涤纶、真丝等纤维上的羟基（-OH）与羧基（-COOH）等活泼基团反应，形成牢固的化学键，大大提高附着力，同时赋予织物防水、透湿、防皱抗缩、柔软滑爽及赋有皮革般弹性等性能特点，可广泛用作滑雪衫、风雨衣、羽绒服、运动休闲服等服装面料及帐篷布、装饰布、防油布等工业用布的涂层整理〖2。

　　2.试验

　　2.1试验用原材料

　　涂层剂：水性PU乳液（自己合成），基布：涤丝纺织物，重量为80g/m2。

　　2.2试验用仪器

　　1）小型台式涂布机（北京祥云纺织机械设备公司制造）

　　2）101型电热鼓风干燥箱（北京永光明医疗仪器厂制造）

　　3）TY-05型织物抗渗水测试仪（中国纺织科学院制造）

　　4）NDJ-1型旋转粘度仪（上海实验仪器厂制造）。

　　2.3测试方法及标准

　　耐静水压测试按FZ T01004-91《涂层织物抗渗水性试验方法（静水压试验）》中方法A进行；

　　吸水率测试方法：将一定量的乳液倒入PTFE模板中，自然干燥7天后将膜称重W1，并放入常温水中浸泡8h，取出并用滤纸吸干表面水份，称重W2，计算其吸水率为（W2-W1）/W1×100%, 取10组样品的平均值。

　　2.4 涂布工艺

　　采用刀刮涂布、两涂两烘工艺，涂布量干重为20-25 g/m2

　　3.结果与讨论

　　3.1消泡剂对涂层性能的影响

　　由于水的表面张力较大，水性PU涂层剂的消泡比溶剂型更为困难。为获得良好的涂膜效果，在乳液中要加一定量的消泡剂。在具体选择消泡剂品种时，除了要考虑它的消泡能力、在乳液中的分散性外，还要考虑它是否易产生漂油、缩孔等不良效果。消泡剂用量对水压的影响情况见图1，

　　图1 消泡剂用量对耐水压的影响

　　从中可以看出，随着消泡剂用量的增加耐水压降低，因此在满足消泡效果的情况下尽可能减少消泡剂的用量，其用量一般不要超过乳液重量的0.3%。

　　3.2增稠剂的影响

　　可用于水性PU乳液的增稠剂主要有三大类：纤维素及改性纤维素、碱膨胀型聚丙烯酸酯、疏水改性聚丙烯酸酯及缔合型聚氨酯增稠剂。

　　不同增稠剂由于增稠机理不同，增稠效率差别很大。纤维素类与碱膨胀型聚丙烯酸酯类增稠剂在水中溶解后，增稠剂分子链上的-COOH在碱性条件下在水中电离为电负性的-COO-，这些负离子同性相互排斥，使大分子链充分伸展，由螺旋状伸长为棒状，并吸附大量自由水，从而提高水相粘度，达到增稠目的。由于其分子间作用力主要是靠范德华力，在高剪切力作用下这些分子间作用力易被破坏，造成高剪切下粘度迅速下降。而疏水改性聚丙烯酸酯与缔合型聚氨酯类增稠剂，特别是缔合型聚氨酯增稠剂，由于分子支链上已经过疏水基团改性，这些疏水基团使之具有类似表面活性剂分子性质，在水中会形成胶束，这些胶束会与乳液微粒、颜填料等粒子相互缔合作用形成微胞与网络结构，导致体系粘度增加，从而到达增稠目的。由于这些胞与胞之间的链能提供一定的抵抗外界剪切作用，即使在高剪切作用下也能保持稳定的粘度，且具有良好的流平性、疏水性、耐洗性及耐磨性。但由于其价格较贵，一般都与聚丙烯酸酯类增稠剂配合使用以达到最佳协同效果。

　　图2 增稠剂乃是对粘度及水压的影响

　　乳液粘度一般随增稠剂用量增加而提高，从图2中可以看出，耐水压随增稠剂用量增加而提高。但增稠剂用量太大时，一方面增加了成本，另一方面由于粘度太高而影响涂层浆料的涂刮性与流平性，因此综合考虑控制涂层胶的粘度以1.5万～2.5万mpas为宜，增稠剂的用量为乳液重量的0.5～1%左右。