CN106758213B - 一种基于烷基氧基硅烷的棉织物吸湿快干整理方法 - Google Patents

一种基于烷基氧基硅烷的棉织物吸湿快干整理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于烷基氧基硅烷的棉织物吸湿快干整理方法，属于功能纺织品技术领域。本发明方法采用含低表面能基团的烷基氧基硅烷改性试剂，对棉纤维上的羟基进行适度封闭及疏水化改性，使织物具有一定的吸湿快干能力。以回潮率、毛细效应高度、滴水扩散时间、扩散直径、保水率以及放湿性作为指标，所得到的产品吸湿性能下降不大，但具有了一定的快干性能，整理均匀性好，损伤程度较小。

Description

一种基于烷基氧基硅烷的棉织物吸湿快干整理方法
技术领域
本发明涉及一种基于烷基氧基硅烷的棉织物吸湿快干整理方法，属于功能纺织品技术领域。
背景技术
随着生活质量的提高，消费观念的转变，纯棉服装又重回人们的视线。棉纤维是一种亲水性强的天然纤维，手感柔软，与皮肤有良好的亲和性，广泛应用于内衣、休闲服和运动服。但在人体大量出汗时，纤维吸湿后发生膨胀，阻塞气孔，透气性变差，产生闷热感.，而且棉织物导、放湿性慢，水不容易挥发，会造成阴冷感，从而影响舒适性。疏水性纤维虽易洗快干，但吸湿性差。不论是棉纤维还是疏水性纤维都很难兼具吸湿性和快干性这两种性能。故需要结合两者的优缺点，使纺织服装面料同时具备吸湿性和快干性两种性能。吸湿快干面料指的是在湿热环境条件下，汗水经芯吸、扩散、传输等作用，转移到纤维表面，并迅速挥发，使皮肤保持一定的干爽性。并且在大量出汗的情况下，能始终保持皮肤与织物间的微气候状态，不影响微气候与外界环境之间的热湿交换。
影响棉织物的穿着舒适性的主要原因是棉导湿、散湿慢。如果棉织物的吸湿能力适当减小，则吸附在织物表面的水分减少，织物表面的水分较少地进入到织物内部，织物的干燥速率加快，舒适性也就提高。就结构来说，可以从纤维、纱线和织物三方面来降低棉的吸湿性能，从而提织物快干。(1)从纤维角度：可以对棉织物的部分纤维进行疏水整理，将整理过的纤维与未整理的纤维混纺，达到疏水效果。也可以把棉纤维与其他疏水性纤维混纺，使纤维亲水性下降。(2)从纱线角度：对棉纱进行局部疏水整理，可以单独使用整理过的棉纱线，也可以把整理过的棉纱与未整理的棉纱进行交织，还可以把棉纱与疏水性纱线进行交织。(3)从织物角度：可以设计织造组织结构或者对棉织物进行局部疏水处理，但不对棉织物的吸湿能力造成较大影响。织造前处理属于由源头出发，织物成形后就具备吸湿快干性能，但是对已有面料没有作用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明首先提供了一种基于烷基氧基硅烷的棉织物吸湿快干整理方法。采用含烷基氧基硅烷为改性试剂，通过在棉纤维上接枝、聚合，适度封闭纤维素羟基，在保持棉织物吸湿性的基础上赋予棉织物快干性能。
所述整理方法的主要步骤为：烷基氧基硅烷溶解于一定浴比溶剂后，在一定温度和pH下，烷基氧基硅烷水解后得到整理液，浸渍棉织物，轧压后烘干；其中烷基氧基硅烷的用量为相对于织物重量的质量分数的0.05-6％。
在本发明的一种实施方式中，所述烷基氧基硅烷为以下任意一种或者两种以上的混合：烷基二甲氧基硅烷、烷基三甲氧基硅烷、烷基二乙氧基硅烷、烷基三乙氧基硅烷。
在本发明的一种实施方式中，所述烷基氧基硅烷的C原子个数为1～18。
在本发明中，当烷基三甲氧基硅烷的烷烃链较长时，烷基氧基硅烷的用量可以相对减少。
在本发明的一种实施方式中，当烷基氧基硅烷中烷基C原子个数为1-8时，烷基氧基硅烷的用量为织物质量分数的0.5-6％；当烷基氧基硅烷中烷基C原子个数为10-12时，烷基氧基硅烷的用量为织物质量分数的0.1-2.0％；当烷基氧基硅烷中烷基C原子个数为14-18时，烷基氧基硅烷的用量为织物质量分数的0.05-0.1％。针对C原子个数不同，相应地控制烷基氧基硅烷的用量，在这样的控制方法下，才能使纤维素羟基湿度封闭，达到良好的吸湿快干效果。
在本发明的一种实施方式中，所述烷基二甲氧基硅烷为甲基二甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、丙基二甲氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、丁基二甲氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷、己基二甲氧基硅烷、二己基二甲氧基硅烷、辛基二甲氧基硅烷、癸基二甲氧基硅烷、十二基二甲氧基硅烷、十四基二甲氧基硅烷、十六基二甲氧基硅烷、十八基二甲氧基硅烷。
在本发明的一种实施方式中，所述烷基三甲氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、十二基三甲氧基硅烷、十四基三甲氧基硅烷、十六基三甲氧基硅烷、十八基三甲氧基硅烷。
在本发明的一种实施方式中，所述烷基二乙氧基硅烷为甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基二乙氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、丙基二乙氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、丁基二乙氧基硅烷、二丁基二乙氧基硅烷、己基二乙氧基硅烷、二己基二乙氧基硅烷、辛基二乙氧基硅烷、癸基二乙氧基硅烷、十二基二乙氧基硅烷、十四基二乙氧基硅烷、十六基二乙氧基硅烷、十八基二乙氧基硅烷。
在本发明的一种实施方式中，所述烷基三乙氧基硅烷为甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十二基三乙氧基硅烷、十四基三乙氧基硅烷、十六基三乙氧基硅烷、十八基三乙氧基硅烷。
在本发明的一种实施方式中，所述溶剂为以下任意一种或者两种以上的混合：甲醇、乙醇、异丙醇、异丙醇、丁醇。
在本发明的一种实施方式中，所述浴比为1:10-1:50。
在本发明的一种实施方式中，所述整理液pH取值范围为2-6。
在本发明的一种实施方式中，所述烷基氧基硅烷水解温度取值范围为10-80℃。
在本发明的一种实施方式中，所述烷基氧基硅烷水解时间取值范围为0.5-6小时。
在本发明的一种实施方式中，所述棉织物浸渍整理液时间取值范围为0.5-8小时。
在本发明的一种实施方式中，所述浸渍棉织物后的轧压轧余率取值范围为80-200％。
在本发明的一种实施方式中，所述织物焙烘温度取值范围为80-120℃。
在本发明的一种实施方式中，所述方法具体是：相对于织物重质量百分数为0.05-6％的烷基氧基硅烷在溶剂中(pH＝2-6)于10-80℃水解0.5-6小时后，浸渍棉织物0.5-8小时，以轧余率为80-200％轧压后80-120℃烘干。
本发明的有益效果：
(1)本发明方法采用一定的烷基氧基硅烷改性试剂在棉织物上接枝、聚合，针对C原子个数不同，相应地通过控制条件，比如改性试剂的加入量来适度封闭纤维素羟基，在保持棉织物具有一定吸湿回潮性能的同时还具备导湿、放湿能力，改善棉织物的快干性能；改性后棉织物的吸湿性避免了穿着过程中的闷热感、阴冷感、静电等问题的产生；
(2)本发明方法采用烷基氧基硅烷改性，避免了含氟类化学试剂能引起的环境问题；
(3)本发明操作简单、生产效率高，适合工业化生产；较低温度烘干织物，棉纤维受损伤程度较小。
附图说明
图1为改性前后棉织物扫描电镜图片：(a)改性前，(b)改性后。
具体实施方式
回潮率测试：先将试样放入烘箱中烘至绝干，称取绝干时的织物重量。然后把试样置在温度(20±1)℃、湿度(65±2)％下，进行二十四小时调温调湿，称取织物吸湿回潮后的质量，并计算相应的回潮率。
回潮率＝(织物湿重－织物干重)/织物干重×100％
保水率测试：在标准状态(温度(20±1)℃、湿度(65±2)％)下，将试样用蒸馏水完全浸渍，时间为15min。充分润湿后布样放入全自动缩水率试验机中脱水5min，测量脱水后织物重量，计算相应的保水率。
保水率＝(脱水后织物重量－织物干重)/织物干重×100％
放湿性(快干速率)测试：将试样浸泡在蒸馏水中15min，待饱和吸水后取出试样。轧余率为80～90％轧压，称取轧液后试样质量。计此时为0时刻，即放湿开始。织物在恒温恒湿箱(温度(20±1)℃、湿度(65±2)％)中自然放湿，20min后取出试样，记录此刻放湿后的质量。最后把试样放入烘箱中烘至绝干，称其绝干质量。计算放湿开始后的第20min时织物的相对含湿率。
相对含水率＝ΔM0/ΔM
式中：ΔM为轧后织物质量与绝干质量之差；
ΔM0为放湿20min后的织物质量与绝干质量之差.
毛效测试：根据FZ/T01071-2008《纺织品毛细效应试验方法》，对在标准状态下(温度(20±1)℃、湿度(65±2)％)已预调湿的布样进行毛效测试，记录实验开始30min后织物的毛细高度(mm)。
滴水扩散测试：根据GB/T21655.1-2008《纺织品吸湿速干性的评定第1部分：单项组合试验法》测试织物的滴水扩散时间和扩散直径。将在标准状态下达到调湿平衡的布样平放在实验台上，用移液枪吸入50μL蒸馏水，在距试样表面1cm处时将水轻轻地滴在试样上，观察水珠从珠状到铺展的情况，用秒表记录整个扩散时间(s)，直到水滴不再扩散为止。
棉织物表征测试：整理前后的织物采用扫描电子显微镜(SEM)进行表面形貌观察，放大倍数为5000倍。用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)，对接枝前后的棉织物进行化学基团表征。
实施例1
织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
处方：
甲基二甲氧基硅烷：6％
溶剂：甲醇
浴比：1:50
水解温度：10℃
水解时间：6小时
浸渍时间：2小时
轧余率：80-90％
烘干温度：80℃
实施例2
织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
处方：
己基二乙氧基硅烷：4％
溶剂：丙醇
浴比：1:10
水解温度：80℃
水解时间：0.5小时
浸渍时间：1.0小时
轧余率：180-200％
烘干温度：100℃
实施例3
织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
处方：
癸基三甲氧基硅烷：1％
溶剂：乙醇
浴比：1:20
水解温度：40℃
水解时间：0.5小时
浸渍时间：1.0小时
轧余率：90-100％
烘干温度：120℃
实施例4
织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
处方：
十二基三乙氧基硅烷：2％
溶剂：乙醇
浴比：1:20
水解温度：40℃
水解时间：0.5小时
浸渍时间：1.0小时
轧余率：150-180％
烘干温度：100℃
实施例5
织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
处方：
十六基三甲氧基硅烷：0.1％
溶剂：乙醇
浴比：1:20
水解温度：40℃
水解时间：0.5小时
浸渍时间：8.0小时
轧余率：90-100％
烘干温度：100℃
处理后织物性能见表1。
对照1
织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
处方：
二氯硅烷：1％
溶剂：乙醇
浴比：1:20
水解温度：40℃
水解时间：0.5小时
浸渍时间：1.0小时
轧余率：90-100％
烘干温度：120℃
处理后织物性能见表1。
对照2
织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
处方：
癸基三甲氧基硅烷：8％
溶剂：乙醇
浴比：1:20
水解温度：40℃
水解时间：0.5小时
浸渍时间：1.0小时
轧余率：90-100％
烘干温度：120℃
处理后织物性能见表1。
对照3
织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
处方：癸基三甲氧基硅烷：0.05％
溶剂：乙醇
浴比：1:20
水解温度：40℃
水解时间：0.5小时
浸渍时间：1.0小时
轧余率：90-100％
烘干温度：120℃
处理后织物性能见表1。
分别对实施例1-5和对照1-3处理后织物的性能进行测试，包括滴水扩散时间、扩散直径、毛细高度、回潮率、保水率、脱水20分钟后织物相对含水率和断裂强度，结果如表1所示。
表1处理后织物性能
注：空白棉织物的断裂强度经纬向分别为800和425N，毛效高度为119.4mm，回潮率为7.63％，保水率为72.47％，滴水扩散时间为12.60s，滴水20s水滴经纬向扩散直径分别为3.66cm和3.02cm，脱水20min后相对含水率为58.38％；涤纶织物的保水率为5.64％。
由表1数据可知，经实施例1-5的烷基氧基硅烷改性剂整理后，棉织物较未整理织物，吸湿性能(体现在滴水扩散时间、扩散直径、毛细高度、回潮率、保水率)虽有下降，但下降幅度较小；速干性能(脱水20分钟后织物相对含水率)明显提高，水分散失为未整理布样的1.2-1.5倍。整理后织物断裂强度损失较小(<5％)。由改性前后棉织物的SEM图(图1)可知，改性前棉织物相对光滑，而经癸基三甲氧基硅烷改性后，棉织物表面变得粗糙，且存在一定数量微小颗粒。由对照1和实施例3及空白棉织物性能比较可知，相同实验条件下，改性整理剂为二氯硅烷时，织物强度下降极大。由对照2和实施例3及空白棉织物性能比较可知，相同实验条件下，而癸基三甲氧基硅烷用量过大时，整理后棉织物表现为疏水，水滴不能在织物表面扩散、吸附，服用过程难以吸收人体产生的汗液，将产生穿着不适感.由对照3和实施例3及空白棉织物性能比较可知，相同实验条件下，癸基三甲氧基硅烷用量过小时，棉织物的羟基参加反应的数量极低，棉的吸湿性基本不产生变化，导致整理后织物不能较快脱水，快干性能没有改变。
产品疏水效果重复性：按实施例3整理的棉织物，经过10次分批次整理，每次整理的滴水扩散时间波动范围为16.59±0.6s，滴水20s水滴经纬向扩散直径波动范围分别为2.90±0.07和2.50±0.07cm，毛校波动范围为96.8±2mm，回潮率波动范围为6.15±0.26％，保水率波动范围为65.99±1.61％，脱水20min后织物相对含水率波动范围为43.54±2.50％。此外，实施例1～5的其他方案进行重复，结果与表1基本一致，波动范围很小。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (3)

1.一种基于烷基氧基硅烷的棉织物吸湿快干整理方法，其特征在于，所述整理方法的主要步骤为：将烷基氧基硅烷在pH＝2-6溶剂中于10-80℃水解0.5-6小时后，浸渍棉织物0.5-8小时，以轧余率为80-200％轧压后80-120℃烘干；其中，当烷基氧基硅烷中烷基C原子个数为1-8时，烷基氧基硅烷的用量为织物质量分数的0.5-6％；当烷基氧基硅烷中烷基C原子个数为10-12时，烷基氧基硅烷的用量为织物质量分数的0.1-2.0％；当烷基氧基硅烷中烷基C原子个数为14-18时，烷基氧基硅烷的用量为织物质量分数的0.05-0.1％，其中，所述溶剂为以下任意一种或者两种以上的混合：甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烷基氧基硅烷为以下任意一种或者两种以上的混合：烷基二甲氧基硅烷、烷基三甲氧基硅烷、烷基二乙氧基硅烷、烷基三乙氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烷基氧基硅烷为以下任意一种或者两种以上的混合：甲基二甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、丙基二甲氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、丁基二甲氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷、己基二甲氧基硅烷、二己基二甲氧基硅烷、辛基二甲氧基硅烷、癸基二甲氧基硅烷、十二基二甲氧基硅烷、十四基二甲氧基硅烷、十六基二甲氧基硅烷、十八基二甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、十二基三甲氧基硅烷、十四基三甲氧基硅烷、十六基三甲氧基硅烷、十八基三甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基二乙氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、丙基二乙氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、丁基二乙氧基硅烷、二丁基二乙氧基硅烷、己基二乙氧基硅烷、二己基二乙氧基硅烷、辛基二乙氧基硅烷、癸基二乙氧基硅烷、十二基二乙氧基硅烷、十四基二乙氧基硅烷、十六基二乙氧基硅烷、十八基二乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十二基三乙氧基硅烷、十四基三乙氧基硅烷、十六基三乙氧基硅烷、十八基三乙氧基硅烷。
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