本文選用的抗靜電劑TF-480是聚酯聚醚類聚合物,分子結構中的對苯二甲酸乙二醇鏈段與滌綸大分子結構相似,在高溫下,可進入聚酯的微軟化纖維表面而與聚酯大分子產生共結晶,固著在滌綸上獲得耐久性:同時,其分子結構中含有聚醚鏈部分,具有吸濕性,可提高織物的含濕量,增加導電性,加快靜電荷的逸散速度,賦予織物一定的抗靜電能力,同時使織物具有易去污性能[11]。本文采用該整理劑對滌綸、錦綸織物進行整理,優化加工工藝,以提高織物的抗靜電性能。
1 實驗部分
1.1材料與儀器
染色春亞紡(滌綸)和染色塔絲絨(錦綸)(吳江盛虹印染公司提供),抗靜電劑TF-480,三聚氰胺, MgCl2,純堿,洗衣粉(市售)。
氣壓式軋車,小定型烘干機,YG342織物感應式靜電測試儀,U測色儀,家用洗衣機。
1.2 實驗工藝
1.2.1 工藝流程
一浸一軋(軋液率80%)→預烘(90~95℃×1min)→焙烘→皂洗→水洗→烘干→抗靜電織物。
1.2.2 皂洗條件
洗衣粉2 g/L,純堿2 g/L,40℃,5 min,浴比 1:30,然后在清水中漂洗3次。為檢測整理織物抗靜電的耐久性,以上操作重復20次,烘干后得到抗靜電織物。
1.2.3 織物抗靜電性測試
溫度(20±2)℃,相對濕度(35±2)%,平衡3h,測試靜電電壓和半衰期。
1.2.4織物K/S值測試
采用D65光源和10°視場,測試織物K/S值。
2結果與討論
2.1 未經抗靜電劑整理織物的性能
未經抗靜電劑整理織物的靜電性能和K/S值測試結果見表1。
表1 未整理織物的靜電性能和K/S值
整理織物 | 靜電電壓峰值/V | 半衰期/s | K/S值 | |
洗前 | 洗后 | |||
染色春亞紡 染色塔絲絨 | 883 1221 |
8.3 24.0 |
4.8910 4.9001 |
3.4949 3.6199 |
由表1可知,未經整理織物的靜電電壓和半衰期都很高,如直接服用會產生嚴重的靜電現象。水洗后的K/S值低于水洗前的,主要是因為織物褪色的緣故。
2.2 抗靜電劑TF-480對織物抗靜電整理
采用單因素法,用抗靜電劑TF-480分別對染色春亞紡和染色塔絲絨進行處理,測試其整理效果,優化抗靜電劑質量濃度、焙烘溫度、處理時間和交聯劑用量。
2.2.1抗靜電劑質量濃度對抗靜電性能的影響
采用5種不同質量濃度的TF-480對織物進行處理,經浸軋和180℃×30s整理后進行測試,結果見表2。
表2 抗靜電劑質量濃度對織物抗靜電性能的影響
質量濃度 /(g·L-1) |
染色春亞紡 | 染色塔絲絨 | ||||||
靜電電壓峰值/V | 半衰期/ s | K/S值 | 靜電電壓 峰值/V | 半衰期/ s | K/S值 | |||
洗前 | 洗后 | 洗前 | 洗后 | |||||
20 30 40 50 60 |
4 3 3 3 3 |
0.09 0.08 0.08 0.09 0.09 |
5.0770 5.2357 5.2056 5.3247 5.3911 |
5.0377 5.1245 5.0728 5.1050 5.0505 |
695 618 659 634 616 |
1.95 2.00 1.01 1.08 0.99 |
3.4953 3.4910 3.4722 3.5633 3.5361 |
3.4789 3.4004 3.4619 3.5503 3.5273 |
由表2可知,用抗靜電劑TF-480處理的織物抗靜電效果相當明顯。當用質量濃度為30~40g/L的抗靜電劑處理滌綸織物后,靜電電壓和半衰期最低,故質量濃度選擇30g/L為宜。對整理前后滌綸織物的K/S值進行比較發現,不管水洗前后,整理后織物的K/S值均增加。對錦綸織物而言,用質量濃度為60g/L的抗靜電劑處理的織物其靜電電壓和半衰期最低,但考慮到成本問題,經30g/L抗靜電劑處理的織物靜電電壓較低,經40g/L抗靜電劑處理的織物半衰期較低,所以質量濃度可選擇30~40g/L。對整理前后錦綸織物的K/S值進行比較發現,不管水洗前后,整理后織物的K/S值均降低,織物表觀顏色深度下降,這可能是因為抗靜電劑的加入影響了染料的發色。
2.2.2 焙烘溫度對織物抗靜電性能的影響
根據2.2.1測試情況,選擇抗靜電劑質量濃度為30g/L,焙烘時間為30s。測試焙烘溫度對抗靜電為30g/L,焙烘時間為30s,測試焙烘溫度對抗靜電性能的影響,結果見表3。
由表3可知,滌綸織物經150~190 ℃焙烘后,靜電電壓峰值和半衰期均很小,考慮到焙烘溫度是影響整理效果的一個重要因素,溫度過低,反應速率低,交聯反應不完全,溫度過高,手感變差,織物易受損,因此,焙烘溫度選擇160~170℃為宜。就錦綸織物而言,經180℃爐烘的織物,其靜電電壓最低,半衰期也較低,考慮到150~190℃圍內半衰期變化不大,所以焙烘溫度以180℃為宜。
表3 焙烘溫度對織物抗靜電性能的影響
質量濃度/(g·L-1) | 染色春亞紡 | 染色塔絲絨 | ||||||
靜電電壓峰值/V | 半衰期/ s | K/S值 | 靜電電壓 峰值/V | 半衰期/ s | K/S值 | |||
洗前 | 洗后 | 洗前 | 洗后 | |||||
150 160 170 180 190 | 3 3 3 3 3 | 0.08 0.10 0.08 0.10 0.10 |
5.1553 5.2658 5.2502 5.4003 5.0752 |
4.9886 5.0748 4.9737 5.1172 5.0543 |
851 753 870 776 942 |
1.67 1.71 1.71 1.71 1.73 |
3.4715 3.4704 3.5243 3.5130 3.5627 |
3.4082 3.4864 3.5244 3.5006 3.5627 |
2.2.3焙烘時間對織物抗靜電性能的影響
根據2.2.1、2.2.2小節的測試情況,選擇質量濃度為30g/L的抗靜電劑,滌綸織物焙烘溫度選擇 170℃,錦綸織物焙烘溫度選擇180℃,測試不同焙烘時間對織物抗靜電性能的影響,實驗結果見表4。
表4 焙烘時間對織物抗靜電性能的影響
質量濃度 /(g·L-1) |
染色春亞紡 | 染色塔絲絨 | ||||||
靜電電壓峰值/V | 半衰期/ s | K/S值 | 靜電電壓 峰值/V | 半衰期/ s | K/S值 | |||
洗前 | 洗后 | 洗前 | 洗后 | |||||
20 30 40 50 60 |
3 3 3 3 3 |
0.08 0.07 0.07 0.07 0.07 |
5.1168 5.3676 5.2316 5.1417 5.2323 |
4.8970 5.1033 5.0300 4.9570 5.0673 |
839 813 768 861 787 |
1.98 2.01 1.88 1.99 1.97 |
3.5002 3.5636 3.5137 3.5245 3.5751 |
3.5000 3.5136 3.5025 3.5189 3.5092 |
由表4可知,焙烘時間對滌綸織物靜電電壓和半衰期影響不大。考慮到焙烘時間過短,可能造成反應不完全;時間過長,手感變粗糙,綜合各因素選擇30s為宜。就錦綸織物而言,當焙烘時間為40s時,靜電電壓和半衰期最低,所以焙烘時間以40s為宜。
通過對抗靜電劑濃度、焙烘溫度和時間的單因素實驗,得到整理滌綸織物較合適的工藝:整理劑質量濃度為30g/L,170℃×30s;整理錦綸織物較合適的工藝:整理劑質量濃度為30~40g/L,180℃×40s。
2.2.4 交聯劑質量濃度對織物抗靜電性能的影響
以三聚氰胺為交聯劑、MgCl2為催化劑,測試其對織物抗靜電性能的影響,實驗條件為:抗靜電劑質量濃度30g/L,滌綸織物170℃×30s,錦綸織物 180℃×30 s,結果見表5。
表5 交聯劑質量濃度對織物抗靜電性能的影響
質量濃度 /(g·L-1) |
染色春亞紡 | 染色塔絲絨 | ||||||
靜電電壓峰值/V | 半衰期/ s | K/S值 | 靜電電壓 峰值/V | 半衰期/ s | K/S值 | |||
洗前 | 洗后 | 洗前 | 洗后 | |||||
2 4 6 8 10 |
3 3 3 3 3 |
0.05 0.09 0.10 0.09 0.08 |
5.3489 5.3746 5.4368 5.4247 5.5048 |
5.0763 5.1298 5.1291 5.1354 4.9997 |
918 826 676 754 789 |
1.68 1.88 1.00 1.11 1.20 |
3.5779 3.5836 3.6281 3.6293 3.5269 |
3.5625 3.5307 3.5228 3.5587 3.5053 |
由表5可知,對滌綸織物來說,加入交聯劑對降低靜電電壓峰值和半衰期作用不大,因此,整理滌綸織物時可不用交聯劑。原因可能是抗靜電劑TF-480能與滌綸分子結合,交聯劑的加入不起作用。而對錦綸織物而言,當交聯劑質量濃度為6sL時,能降低靜電電壓峰值和半衰期,抗靜電性最好,這可能是因為抗靜電劑TF-480通過交聯劑與錦綸發生結合,提高了抗靜電劑在錦綸上的牢度,從而可增加其耐久性。
3 結論
1)抗靜電劑TF-480對滌綸和錦綸織物均有較好的抗靜電效果,且耐久性良好。滌綸織物的整理工藝:整理劑質量濃度為30g/L,170℃×30s;錦綸織物的整理工藝:整理劑質量濃度為30~40g/L,交聯劑質量濃度為6 g/L,180℃×40s。
2)從分子結構分析,由于抗靜電劑TF-480和滌綸分子的結構相似,故該抗靜電劑能與滌綸分子較好結合,在整理中可不加交聯劑:而錦綸為聚酰胺高分子化合物,與抗靜電劑TF-480結構有差異,抗靜電劑與錦綸纖維的結合力不強,為增加抗靜電劑牢度,提高抗靜電的耐久性,可加入交聯劑三聚氰胺,并以MgCl2為催化劑。