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1、第2 7 卷第1 2 期 2 0 0 6 年1 2 月 纺织学报 J o 明_ l a lo fT e 姬l eR e 眈a r c h V 0 1 2 7N o 。1 2 D e c 2 0 0 6 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 6 ) 1 2 0 0 r 7 7 0 4 形状记忆聚氨酯在非织造织物中的应用 楼利琴1 ，傅雅琴2 ( 1 绍兴文理学院，浙江绍兴3 1 2 0 0 0 ；2 浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，浙江杭州3 1 0 0 1 8 ) 摘要应用涂层工艺，将不同浓度的形状记忆聚氨酯涂覆到非织造织物上。制得具有不同聚氨酯含量的形
2、状记 忆聚氨酯非织造织物材料。并对处理前后非织造织物的表面结构、形状回复性、折皱回复性、透气透湿性、强伸力等 性能进行了测试。实验结果表明：经形状记忆聚氨酯处理后的非织造织物具有很好的形状记忆功能，提高了非织 造织物的抗皱性能；当聚氨酯含量较少时，对形状记忆聚氨酯非织造织物的透湿性没有显著影响，但透气性有明显 下降。 ， 关键词形状记忆；聚氨酯；非织造织物 中图分类号：髑1 9 5 9文献标识码：A A p p l i c a t i o no fs h a p em e m o r yp o l y u r e t h a n eo nn o n w o V e nf a b r i c s
3、 U D UU - q i n l ，F UY a q i n 2 ( 1 机g 如，蚍玩g ，脚昭3 1 2 0 0 0 ，仍f 眦；2 矽z 舶D 埘D ，yo 厂A d m ，| c 耐7 缸f 如 缸据砌b 口以 腻口玷z 细砌够z b 西，l o 妞y ，心旆打y 矿鼬幻n ，秭弓阮昭蹦一 珈觇瑙妙，醌，I g z b “，Z 玩洳昭3 1 0 0 1 8 ，劬汛口) A b s t r a c t s h 印em e m o r yp o ：如r e t l l a r I e sw i t l ld i f e r e mc o n c e n t r a t i o n sw
4、e r e 印p l i e do nn o n w o v e nf 吞晡cb yu s i n g c o a t i n gt e c h n o l o g y ，a n dt l l es u 如c es t r u 【c t u r e ，s h a p e 跚dw 五n l 【1 er e t e n t i o n ，a i ra I l dm o i s t u r ep e n n e a b i l i t y ，蚰d t e n s i l es t r e n g t h0 ft 王l en o n w o V e nf 如r i c sb e f o r ea n
5、da f t e rc o a t i n gw e r et e s t e d T h er e s u l t ss h o w e dt l l a tt h ec o a t e d n o n w o v e nf 如r i c sh a v eg o o ds h 印em e m o r ya n db e n e rc r e a s er e s i s t a n c e T h el e s sc o n t e n t0 fp 0 1 ) m r e t l l 粕eh a s U t t l ee 饪e c to nt h em o i s t u r ev a p
6、o rt 瑚s m i s s i o no ft h ec o a t e d 胁I i c ，b u tr e s u l t s i n r 1 1 a r k e dd e e l i n e0 fi t sa i r p e 彻e a b i l i t y K e yw o r d ss h 印em e 啪r y ；p 0 1 ”r e t h 粕e ；n o n w o v e nf 曲r i c 形状记忆聚氨酯既具有优良的形状记忆功能及 玻璃化温度附近的性能突变功能，又具有普通聚氨 酯优异的力学性能，在纺织领域引起了人们的极大 关注uJ 。如果将形状记忆聚氨酯与非织造织物产品
7、复合，制备形状记忆非织造织物，既扩大了形状记忆 聚氨酯的使用范围，又可赋予非织造产品以形状记 忆功能。 本文应用涂层方法，将形状记忆聚氨酯复合到 非织造织物中，制备具有形状记忆功能的聚氨酯非 织造织物。应用扫描电子显微镜观察织物结构，并 对其热敏性形状记忆功能 2 “引、透气性、透湿性、折 皱回复性和拉伸断裂强力等性能进行了测试。 1实验部分 1 1 材料 聚酯非织造织物，面密度8 0 m 2 ；聚氨酯树脂 溶液( 三菱重工，D i a p l e x ) ，四氧呋喃( 浙江杭州双林 化工试剂厂) 。 1 2 仪器及设备 D X s l O 型扫描电子显微镜，Y G 4 6 1 型数字式织 物
8、透气率仪，Y G 5 4 1 D 型全自动数字式织物折皱弹 性仪。 收稿日期：2 0 0 6 0 2 2 4修回日期：2 0 0 6 一0 7 一l O 作者简介：楼利琴( 1 9 6 6 一) ，女，副教授。学士。主要研究领域为纺织新材料研究及纺织品开发。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【7 8 】 纺织学报 第2 7 卷 一1 ：3 奂验方法 某些性能。 表1 样品二数 称取约2 Og 聚氨酯树脂溶液，以四氢呋喃为 溶剂。用不同浓度聚氨酯溶液
9、处理非织造织物。在 本文实验中，四氢呋喃与聚氨酯树脂溶液的质量比 为2 ：1 、3 ：1 、4 ：1 和5 ：l 。将聚氨酯树脂溶液和四氢 呋喃溶液混合并搅拌均匀后，涂覆到非织造织物表 面，并用玻璃棒在其上均匀滚平。放入烘箱内， 7 0 条件下烘lh ，将烘箱温度升到1 0 0 ，再烘4h 即可取出。用电熨斗在1 4 0 温度下定型，并测定 聚氨酯含量。 1 4 性能测试 1 4 1 样品结构观察 采用D ) ( s 一1 0 型扫描电子显微镜观察样品结构。 1 4 2 形状回复测试 一， 将制得的非织造织物样品与原非织造织物样品 分别对折，在其上面分别施加5 0 0g 压力，3 0I n i
10、 n 后除 掉压力，放入1 4 0 的烘箱中，观察其形状回复性 能；每隔1 5s 观察其形变程度，计算其在一定温度下 的形变回复率。同样，将样品施加5 0 0g 的压力 3 0I I l i n ，除掉压力分别展开后，放入1 4 0 烘箱中，观 察其折痕的变化。 1 4 3 折皱回复性测试 恒温恒湿条件下用Y G5 4 1 D 型全自动数字式织 物折皱弹性仪测量样品的折皱回复性。 1 4 4 透气性测试 采用Y G 4 6 l 型数字式织物透气率仪测定样品 透气量。试样尺寸为2 0c m 2 0c m 。 1 4 5 透湿性测试 用透湿杯法测定样品透湿性。测试时，用2 个 透湿杯分别测定处理前
11、后的非织造织物。测试温度 分别为恒温恒湿( 标准温湿度) 、室温( 2 3 ) 、3 5 、 5 0 。 1 4 6 拉伸强力测试 用电子织物强力机对样品进行拉伸强力测试。 试样尺寸为2 0c m x 6c m 。 2 结果与讨论 不同处理条件得到的样品参数如表1 所示。可 见经四氢呋喃与聚氨酯树脂溶液质量比为2 ：1 的混 合液处理后的非织造织物表面留下的聚氨酯较多， 失去了非织造织物的原有风格。本文将不再测试其 2 1 形状记忆非织造织物结构分析 形状记忆非织造织物表面的扫描电子显微镜图 见图l 。可以看出，不含聚氨酯的非织造织物纤维 表面较光滑，经聚氨酯处理后的非织造织物纤维表 面有树脂
12、存在，表明形状记忆聚氨酯已复合到非织 造织物中。 ( a ) 不舍聚氨酯的非织造织物原样 ( b ) 聚氨酯处理后的非织造织物 图l 处理前后样品的扫描电镜图 、 2 2 形状回复性能 图2 ( a ) 为在l 。和5 样品上分别施加5 0 0g 压力 保持3 0I I l i n ，除去压力后1 5s 内的回复效果。可以看 出，不含聚氨酯的非织造织物在除掉压力1 5s 内其 形状几乎没有回复，而经处理后的非织造织物在除 去压力1 5s 内已有了一定程度回复，并随时间变化 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWaterm
13、arkR to remove the watermark 第1 2 期楼利琴等：形状记忆聚氨酯在非织造织物中的应用 【7 9 】 形变回复进一步增加。以回复角度计算织物的形变 回复率，其时间与形变回复关系如图2 ( b ) 所示，9 0s 后回复率在9 5 以上。 在l 。和5 样品上同样施以压力3 0m i n ，除掉压 力后分别将样品展开，lh 后样品的折痕变化情况见 图2 ( c ) 。可以看出，不含聚氨酯的非织造织物在1h 后其折痕没有明显变化；而经聚氨酯处理后的非织 造织物的折痕几乎看不到了：说明形状记忆聚氨酯 处理后的非织造织物形状回复性有很大的提高。这 ( a ) 1 5s 内的
14、回复效果 主要是因为涂覆在非织造织物上的聚氨脂是由2 种 不同玻璃化温度的高分子材料聚合而成的嵌段共聚 物，玻璃化温度低的部分称为软段，高的称为硬段。 软段部分的熔点和玻璃化温度较低；硬段链间存在 氢键，其玻璃化温度较高。这种软段和硬段分子结 构的异同性，导致聚合物分子间产生微相分离，由于 两相问2 1 l 的差异，使大分子聚集体在一定温度下具 有形状记忆功能，从而也使含有一定量的聚氨酯有 了形状记忆功能。 ( b ) 随时问变化的形变回复率( c ) lh 后折痕的回复效果 图2 样品形状回复性能 表2 为样品折皱回复性测试结果。可以看出， 经聚氨酯处理的非织造织物急弹性回复角和缓弹性 回复
15、角均比原样有了提高。表明经过聚氨酯处理的 非织造织物抗皱性能有了一定的提高。， 表2 样品的折皱回复性( o ) 2 3 样品的透气透湿性 样品的透气性测试结果如图3 所示。可以看 出。形状记忆非织造织物比原样的透气性有明显下 降。这主要是因为原非织造织物内存在大量的微 孔，当与聚氨酯复合后，聚氨酯分子堵塞了原有的微 孔，从而使透气性下降。另外，以四氢呋喃和聚氨酯 的质量比为4 ：l 和5 ：l 制得的样品要比质量比为3 ：l 制 得的样品透气性好。说明当聚氨酯含量较少时，其堵 塞原有微孔的几率下降，从而使其透气量较好。 样品透湿性测试是以2 个样品为1 组进行的。 一个样品是经聚氨酯处理过的
16、，另一样品是未经处 理的非织造织物，作为对照样。除了恒温恒湿条件 外，其它温度条件下，组与组之间的测试相对湿度会 有差异。为了便于比较，将非织造织物原样在恒温 鹱L 山 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【8 0 】 纺织学报 第2 7 卷 作微布朗运动使透气性有质的突变，涂覆工艺使聚 氨酯在成膜过程中形成微孔，这些孔隙直径小于 2 弘m ，能阻止水滴( 平均直径1 0 0 肛m ) ，却允许水蒸气 分子( 平均直径O 。0 0 04 肛m ) 通过
17、，因此，在5 样品 中，虽然聚氨酯占用了部分非织造织物孔隙，使透气 性变差，但聚氨酯膜本身存在能透过水分子的微孑L ； 使透湿性有了改善。 棚 涮 蝴 靛 霹 硼 蜊 燃 莨 霉 温度， ( a ) 非织造织物原样与矿样品的相对透湿量 温度， ( b ) 非织造织物原样与5 样品的相对透湿置 图4 样品的透湿性 2 4 拉伸强力测试 拉伸强力实验结果见图5 。处理后的非织造复 合物断裂强力比原非织造织物有明显增强，但断裂 伸长减小。因为在非织造织物上涂附了一层聚氨 酯，聚氨酯具有高回弹性，使非织造织物的断裂强力 增加。 3结论 1 ) 通过热敏性形状记忆功能测试表明，经形状 记忆聚氨酯处理后的
18、非织造织物具有很好的形状记 忆功能。 2 ) 经形状记忆聚氨酯处理后非织造织物折皱 回复性比原织物好，抗皱性能有了一定提高。 3 ) 非织造织物中聚氨酯含量会影响形状记忆 非织造织物的透气性和透湿性。聚氨酯含量较小 时，虽然透气性能比原非织造织物产品有了很大下 伸长，m m ( a ) 非织造聚氨醑复合物 伸长，m ( b ) 非织造织物原样 图5 拉伸强力曲线 降，但透湿性能变化很小。利用该特点，可以制备特 殊用途的产品。 4 ) 形状记忆非织造织物的强力比原非织造织 物有了明显的提高，但断裂伸长有所减少。 参考文献： 1 曾跃民，严灏景，胡金莲形状记忆聚氨酯( P u s ) 及其 在纺织
19、上的应用 J 中国纺织大学学报，2 0 0 0 ，2 6 ( 6 ) ： 1 2 7 一1 3 0 2 喻春红，陈强，沈健热致感应型形状记忆聚合物【J 大学化学，2 0 0 0 ，1 5 ( 4 ) ：3 3 3 8 3 马志鹏，任学勤，张再兴：浅谈形状记忆高聚物 J 北 京纺织，2 0 0 4 ，2 5 ( 3 ) ：3 3 4 陈少军，梁宝峡，刘朋生形状记忆聚氨酯 J 聚氨酯 工业，2 0 0 4 ，1 9 ( 3 ) ：l 一5 5 封严，肖长发形状记忆聚氨酯的研究进展 J 】化工 进展，2 0 0 2 ，2 l ( 2 ) ：1 0 6 一1 0 8 6 】曾跃民，严灏景。胡金莲形状记
20、忆聚氨酯的性能及其 应用 J 】印染，2 0 0 l 。( 1 ) ：5 7 7 方一鹏，陈康振纺熔非织造技术的应用与发展 J 纺织导报，2 0 0 4 ，( 4 ) ：1 0 一1 4 8 丁希凡形状记忆材料在纺织服装中的应用 J 四川 纺织科技，2 0 0 4 ，( 1 ) ：2 6 9 马志鹏，张再兴浅谈形状记忆材料在纺织中的应 用 J 新纺织，2 0 0 4 。( 4 ) ：2 8 1 0 】权衡形状记忆聚氨酯与智能型防水透湿织物 J 】印 染助剂。2 0 0 4 。2 l ( 3 ) ：9 迢R 瞬 舳卯“ N ，R 瓢 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark