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涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 摘要 按照我国有关技术法规，服装进入市场，必须提供服饰 类的成分检测报告。涂层织物由涂层和基布两部分组成，涂 层剂种类又多，使得检测难度很大。涂层成分的分析，经上 海科技情报所检索查阅国内外有关标准，如g b 、i s o 、 a a t c c 、a s t m 等，没有发现相关的检测方法，是研究的 空白。 要确定涂层织物中涂层剂和基布的种类与质量百分含 量，应分别对其涂层和基布进行测定。涂层剂大多是溶剂型 的，无论是单组分还是双组分，都可以溶解在特定的有机溶 剂中。因此将涂层从基布上有效剥离，同时又不损伤基布， 是成分测定的关键技术。 本论文受上海出入境检验检疫局的委托，开展涂层织物 剥离技术和成分分析方法研究。在参考上海出入境检验检疫 局的前期研究工作和查阅文献的基础上，本论文主要研究能 够使涂层剂完全溶解、而基布不受影响或影响很小的溶解工 艺。然后通过对剥离后基布的称重，确定涂层织物中涂层剂 和基布的质量百分含量。 因此，本论文围绕常见涂层剂聚氨酯类、聚丙烯酸酯类、 聚氯乙烯类以及合成橡胶在不同溶剂中的溶解性能，进行了 一系列的研究工作。对各种溶剂的环保性、溶解条件的难易、 剥离效率、对基布的损伤等因素进行筛选比较，优选出涂层 织物中涂层材料剥离的最佳工艺条件，同时建立了溶剂对基 布损伤的修正系数。经过剥离后得到的基布，按照 g b t 2 9 1 0 1 9 9 7纺织品二组分纤维混纺产品定量化学分 析方法和g b t 2 9 1 1 1 9 9 7纺织品三组分纤维混纺产品 定量化学分析方法等标准，检测了基布纤维成分的质量百 分率，从而计算出涂层剂的质量百分含量。 另外，论文工作中还采用红外光谱( f t i r ) 技术( 美 国n i c o l e t 单点衰减全反射o m n i 采样器) ，对基布和涂层 材料的成分进行了定性分析。结果表明，对照标准红外图谱， 可判断出其涂层材料的主要成分和基布纤维的类别。此种方 法，制样简单，同时可以得到信噪比很好的图谱，而且不会 对织物产生任何破坏，因此可以作为主要的涂层织物涂层材 料与基布成分的定性分析方法。 对于剥离了涂层剂的基布纤维，本论文还采用传统的溶 解法、燃烧法方法进行成分鉴别，并采用光学显微镜观察基 布纤维表面和纵向形态结构，根据a a t c c 2 0 纤维定性分 析或f z t 0 1 0 5 7 3 纺织纤维鉴别试验方法显微镜观察方 法中提供的各种纤维纵面的特征和显微照片，对基布的纤 维成分进行了定性分析。 本课题初步建立了涂层织物的涂层和基布质量百分含 量的定量、涂层和基布成分定性分析方法，为最终建立涂层 织物成分测试的标准而作一些基础工作。这对保护广大消费 者的利益和规范市场秩序、去伪存真、完善纤维的鉴别方法， 对打击假冒伪劣提供技术支持和保障。虽然实验中采样范围 有限，不能包括所有的涂层织物；但本文的实验结果对建立 涂层织物的定性分析和定量分析方法，有一定的参考价值和 实用意义。 关键词；涂层织物，定性分析，定量分析，涂层剂，常见纺织纤维 t h es e p a r a t i o nm e t h o d sb e t w e e nc o a t i n g a g e n ta n df a b r i cf r o mc o a t e df a b r i ca n d t h ei n v e s t i g a t i o no ni t sc o m p o n e n t a c c o r d i n gt ot h er e g u l a t i o n s , t h es u p p l i e rm u s tp r o v i d et h er e p o r t o i lc o m p o n e n t - i n s p e c t i o no f g a r m e n t u r eb e f o r et h e ye n t e ri n t ot h em a r k e t t h ec o a t i n gf a b r i ci sc o m p o s e do fc o a t i n ga g e n ta n df a b r i c ，a n dt h e r ea r e m a n y k i n d so fc o a t i n ga g e n t s ，s oi ti sd i f f i c u l tt od e t e c t t h es h a n g h a i n 盯0 r m 棚o na n dt e c h n o l o ( j yi n s i t r u r es e a r c h e sf o rt h e s t a n d a r di na n da b r o a d ，s u c ha sg b 、i s o 、a a t c c 、a s t ma n ds oo n ，a n d f i n d so u tt h a tt h e r ei sn om e t h o dt oi n v e s t i g a t et h ec o m p o n e n to ft h e c o a t e df a b r i c i no r d e rt 0f i n do u tt h ew a y st od e t e c tt h ec o a t e df a b r i c ，w es h o u l d i n v e s t i g a t et h ec o a ta n dt h ef a b r i cs e p a r a t e l y m o s tc o a t i n ga g e n t sa r e s o l v e n t ，e i t h e rt h es i n g l ee l e m e n to rt h ed o u b l ee l e m e n t ，t h e yc a nb e d i s s o l v e di nt h eg i v e no r g a n i cr e a g e n t t h e r e f o r ei ti sm o s ti m p o r t a n tt o r e m o v et h ec o a tf r o mt h ef a b r i c ，m e a n w h i l et h ef a b r i cc a nn o tb e d a m a g e d t h i sp a p e ro o m e sf r o ms h a n g h a ie n t r y - e x i ti n s p e c t i o n a n dq u a r a n t i n eb u r e a uo ft h ep e o p l e sr e p u b l i co f c h i n a a c c o r d i n gt ot h e i rp r e v i o u sw o r ka n dm a n yo t h e ri n f o r m a t i o n , t h i sp a p e r m a i n l ym a k e s r e s e a r c h0 1 1t h es o l u t i o no f t h ec o a t i n ga g e n t ，a n d m a k e ss t ) d a m a g et ot h ef a b r i c ，o rt h ed a m a g ec a nb en e g l e c t e d t h e nw e c a nm a k et h eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i st ot h ec o a t e df a b r i c t h e r e f o r e ，s u r r o u n d e db yt h ec o a t i n ga g e n tj u s tl i k ep u 、p a 、p v c a n ds y n t h e t i cr u b b e r ( n e o p r e n e ) a n ds of o r t h , t h i sd i s s e r t a t i o nd o e sal o t o fr e s e a r c hw o r ko nt h e i rs o l u b i l i t yi nd i f f e r e n ti m p r e g n a n t c o m p a r e d w i t ht h es e v e r a lf a c t o r s ，s u c ha st h ee n v i r o n m e n t - p r o t e e t i o n , t h ec o n d i t i o n so fs o l u t i o n ，t h es e p a r a t i o ne f f i c i e n c ya n dt h ed a m a g et ot h e f a b r i c ，f i l l a l l yw eg e tt h eb e s tt e c h n i c sc o n d i t i o n ，a n d a l s ow eg e tt h e m o d i f i e dm o d u l u so ft h es o l v e n tt ot h ef a b r i c b a s e do nt h es t a n d a r do f g b t 2 9 1 0a n dt h eg b t 2 9 1 1 , t h ef a b r i cc a nb ei n v e s t i g a t e d i na d d i t i o n ，t h i s p a p e rm a k e st h eq u a l i t a t i v ea n a l y s i s t ot h e c o m p o n e n to fc o a ta n df a b r i cw i t hf t - - i r t h e r e s u l ts h o w st h a ti ti sa b e t t e rm e t h o d ，a n dw h i c hi ss i m p l e ，a n dc a na l s og e tt h es p e c t r u mp h o t o s o f h i g hs n i la n d w h i c hi sn od a m a g et of a b r i c t ot h ef a b r i c ，t h e r ea r em a n yt r a d i t i o n a lw a y st od e t e c t , l i k et h e s o l u t i o nw a y , b u r n i n gw a y ，a n dt oo b s e r v et h ef i b r e a n di t s p o r t r a i t s t r u c t u r e b yu s m gm i c r o s c o p e b a s e d o nt h ea a t c c 2 0a n d f z t 0 1 0 5 7 3 ，w h i c hp r o v i d et h ep o r t r a i tc h a r a c t e ra n dm e t a l l o g r a p ho fa l l k i n d so ff i b r e ，w ec a nm a k et h eq u a l i t a t i v ea n a l y s i st ot h ef i b r e t h i sd i s s e r t a t i o np r i m a r i l ym a k e st h em e t h o d so f q u a l i t a t i v ea n a l y s i s a n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i st ot h ec o a t e df a b r i c ，a n dd o e sal o to fw o r kf o r t h es t a n d a r do ft h ec o m p o n e n td e t e c t i o no ft h ec o a t e df a b r i c i tw i l lo f f e r t e c h n i q u ef o rt h ep r o t e c t i o no ft h ec o n g u m e r sb e n e f i t r e g u l a t i n gt h e m a r k e t ，e l i m i n a t i n gt h ef a u l ta n dr e t a i n i n gt h et r u t ha n di m p r o v i n gt h e m e t h o d st od e t e c tt h ef i b r e a l t h o u g hw ec a nn o td ot h er e s e a r c ho na l l t h ec o a t e df a b r i c ，t h es a m p l ew eg e ti so fr e p r e s e n t a t i v e ，t h e r e f o r et h e r e s u l to f t h i sp a p e ri sv e r yu s e f u lf o rt h ef o u n d a t i o no f q u a l i t a t i v ea n a l y s i s a n d q u a n t i t a t i v ea n a l y s i so f c o a t e df a b r i c g uh u i ( a p p l i e dc h e m i s t r y ) s u p e r v i s e db yp r o f e s s o rk e l u y a n k e yw o r d s ：c o a t e df a b r i c s ，q u a l i t a t i v ea n a l y s i s ，q u a n t i t a t i v e a n a l y s i s ，c o a t i n ga g e n t , t e x t i l e f i b r e 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的 指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：、f 斌一， 日期：d h 寸易年，月占日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留，使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部fj 或机构送交论文的复印件和i 电子版允许论文被查阅或借阅。本人授权尔华人学可 以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印，缩印或扫描等 复制手段保存和汇编本学佗论文。 保密口。在年解密后适用本版权书。 本学位论文属丁 不保密d 。 学能论文f r 者签名：斥砂 日期：o 。“豇i = f 月6 日 指导教师签名t 阀筻j 够 日期；缉f 月日 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 第一章绪论 1 1涂层织物简介 近年来，纺织品的涂层整理技术发展很快，它是织物整理领域中 进展较大的、有突破性的新技术。它打破了传统的纺织品在花色品种、 产品风格和使用功能等方面的局限性，使产品具有原来纤维制品所不 具备的性能，而获得多功能多样化的特点例如，它可以使织物具有 拒水、防风、阻燃、防污、耐燃、隔热、保暖、遮光及防辐射等功能。 使织物具有高回弹性和柔软丰满的风格，并具有仿皮革，仿麝皮的外 观或呈现悦目的光泽。它的应用范围除了衣着外，广泛用于鞋帽、 箱包、装饰、旅游业、农业、交通和建筑各方面n 。 涂层整理是纺织后整理中新发展起来的一种加工技术，主要是在 织物表面均匀地涂上一层能形成薄膜的高分子化合物，其用途越来越 广，产量逐年上升。据报道，国际上涂层纺织产品已占纺织总产量的 2 5 以上。涂层整理具有以下特点啪： ( 1 )处理只是在表面，不同于一般传统的后整理浸轧方式， 溶液不渗入织物内部。因此、可节约化工原材料。 ( 2 )染色和涂层可以同液一步进行，不仅效率高，而且生产 简便，又节约能源。 ( 3 )对基布不要求渗透性，可以省去复杂的前处理加工，直 接用坯布涂层。 ( 4 ) 采用的工艺主要是轧光、涂布、烘燥和培烘，一般可以不 用水洗，节约大量能源和用水。由于基本上没有污水排放，减少污染， 有利于环保柏。 ( 5 ) 基布要求低，在纤维上可以不受品种限制。如：棉、涤棉、 涤纶、毛麻、维棉、粘胶纤维、丝以及多种天然和合成纤维及混纺织 物等等。在组织规格上适应性比较广泛。机织物、针织物和无纺织物 都可应用( 只不过织物要达到一定的经纬密度) 。因此，很多低档和价 廉织物经过涂层加工，可以制得高档和高价产品，具有较高的利润。 ( 6 ) 涂层剂品种多，加入不同的添加剂组合后，可使织物具有 第l 页共7 4 页 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 各种不同的外表和功能性，涂层工艺多，包括干法、湿法、泡沫，转 移和叠层等方式，再加上各种不同基布的复合。产品干变万化，可以 大量开发，以适应日益变化的市场需求。所以说涂层整理是国际上纺 织工业的发展方向1 4 1 。 1 2涂层织物的加工工艺方法 涂层织物的加工工艺方法有许多，目前用于工业生产上主要是干 法涂层和湿法涂层以及层压法 1 2 1 干法涂层 干法涂层是用溶剂或用水稀释涂层剂，并添加必要的助剂配制成 涂布浆，籍涂布器均匀涂布于基布上。然后经加热，使溶剂汽化，从 而涂层剂在基布表面形成坚韧的薄膜。干法涂层的工艺及设备较为简 单，一般将涂层浆配制后即可涂布。涂层浆中可加入发泡剂，或用机 械打成泡沫浆涂布，其泡沫比为2 0 0 - - 3 0 0 9 1 。涂布后进行烘干和焙 烘，可获得柔软丰满、弹性优良的效果峙1 。 涂层时应注意：一是要防止涂层浆在涂布时渗透基布；二是必须 控制溶剂或水的汽化速度，以防止形成针孔和涂层起泡1 6 1 。 干法涂层，其方法包括直接涂层和转移涂层两类。 1 2 1 1 直接涂层：是涂层技术中比较简单的工艺，它是将涂层剂中 添加必要的助剂，用涂布机均匀涂布在基布上，再经过烘干、焙烘， 使溶剂蒸发，在基布上形成一层薄膜。 由于涂层剂有不同的品种和形态，涂层产品品种也很多，所以有 各种涂层机械配置成的直接涂层联合机也有很多种。基布与涂层剂的 相互作用是复杂的。基布未涂层时的撕裂强度肯定会影响涂层后的撕 裂强度，涂层剂的介入使影响有大有小。涂层剂在基布上的位置是否 深入到交织点里，对撕裂强度有重要影响。直接涂层基布的表面状态 是超乎纤维品种和织纹组织的问题。基布表面的茸毛会使涂层后的涂 层表面产生鱼宴、肿块、洼坑、橘子皮等疵病，严重损害了涂层产品 的外观。为了减少疵点，增强涂层效果，很多技术资料推荐基布在涂 层前要增加烧毛、剪毛、打磨、轧光等工序直接涂层的应用范围很 第2 页共7 4 页 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 广，因而对基布的品种和要求也是各不相同1 7 1 1 2 1 2 转移涂层：采用的涂层剂主要是聚氯乙烯树脂及聚氨酯，其 加工设备主要是由刮涂装置及层压装置组成。转移涂层是将涂层浆涂 在转移纸或金属带上，叠合后经轧压转移到基布，再迸行冷却后将加 工织物与转移纸分离。刮涂装置可根据涂敷的方法不同而采用不同的 涂敷器删。层压是在涂敷粘着层贴上基布后进行，其目的使皮层与基 布粘接牢固。 1 2 2 湿法涂层 湿法涂层，又叫凝固涂层，是利用强极性溶剂二甲基甲酰胺( d m f ) 能与之无限混溶的特点，将直链分子的聚氨酯溶解于二甲基甲酰胺中 制成涂布浆。经聚氨酯二甲基甲酰胺涂层的基布，经与水溶液接触， 涂层表面中的二甲基甲酰胺向水相溶出，而聚氨酯由于不溶于水使浓 度迅速提高，分子问的凝聚力增大。即形成半渗透膜通过半渗透膜， 二甲基甲酰胺向水相扩散，而水也向涂层扩散渗透。涂层浆由于组成 的变化和浓度的迅速提高形成不稳态，致使涂层浆在基布上形成骨架 结构。由于半渗透膜能产生强烈的渗透压，促使涂层浆中的二甲基甲 酰胺处于急激的挤出状态。因此在最外的涂层表面会出现垂直于膜表 面的二甲基甲酰胺溶出通路的痕迹，最终生成微孔薄膜。这种工艺形 成的微孔贯通成网络，既具有透气透湿性，又有良好的防水性。 湿法涂层大多以溶剂型涂层剂为涂层浆，涂布后必须进行水溶处 理，所以其工艺较为复杂，设备较为庞大，但其透气性及弹性较干法 涂层为好，尤其是较厚的涂层。当前干法工艺经过不断改进，已能基 本达到湿法工艺水平，且设备简单，操作方便。所以在生产多品种的 染整厂中，当然以干法涂层为宜1 9 d 1 2 3其它方法： 1 2 3 1泡沫涂层：是将涂层剂经发泡后涂布到织物上，经烘干后轧 压使泡沫破碎成型的方法。泡沫涂层剂的主体是聚丙烯酸酯类。由于 泡沫涂层综合了涂层技术和泡沫技术之功效，它是近年来开发较快的 新产品之一。至今，我国已开发了泡沫涂层遮光窗帘，背涂沙发布、 第3 页共7 4 页 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 地毯，席梦思面料，产品都达到国外同类产品水平。它适用滚筒刮刀 和圆网刮刀1 1 0 1 。 1 2 3 2洗旧涂层：是一种着色涂层加工。用原坯布经过特殊涂层整 理获得类似于洗旧牛仔布产品。 1 2 3 3植绒涂层：涂层线中加入植绒设备，织物正面施以静电植绒， 再作涂层的方法。 1 2 3 4离膜涂层，涂层胶与转移纸或钢带分离后成单一膜，而无基 布的涂层方法i l l l 。 1 2 4层压法 层压，就是把薄片状材料一层层的叠合，通过加压粘结成为一体。 这种技术最初是将硬质材料( 如多层木板浸胶) ，经过加热加压制成 层压板，以后发展为用于软质材料的粘结方法。层压织物，就是把一 层或多层织物( 或非织造布) 秸结或织物与高聚物薄膜以及其它软薄 片材料粘结在一起，形成兼有多种功能的复合体，故层压织物又称复 合织物、粘合织物、叠合织物，层压用设备称为层压机、叠合机、叠 压机、贴合机等1 1 2 | 。 层压织物于2 0 世纪3 0 + 4 0 年代开始试制，6 0 , - + 7 0 年代，焰熔 层压聚氨酯泡沫薄片工艺获得成功，焰熔层压的服装面料风行一时。 到2 0 世纪6 0 年代末，美国的层压织物产量居世界前列。此后层压技 术发展迅速，各种层压织物相继出现，工艺产品种类繁多，形成了一 个庞大的系统。现代的生产和生活对服装和防护用纺织品提出了各种 各样的功能性要求，而且需要纺织品集多种功能于一身。层压是获得 多功能复合织物的有效手段，它通过粘结的办法把具有各种功能的材 料结合在一起，首先，层压不仅是功能叠加，而且可以增加使用效果， 通过巧妙的设计，可以充分显示层压工艺的优势。其次，由于各种材 料在层压织物内部是相互独立的，不必过多考虑相容性问题，因此层 压工艺对选择的材料要求不高，适用范围很广。再次，层压工艺中， 除溶剂型、水乳型粘合剂外，其它粘合剂不舍溶剂和水，所以层压工 艺节省了其它涂层工艺无法回避的化学药品和能源消耗，也不会遇到 第4 页共7 4 页 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 溶剂污染、劳动保护、消防安全等一系列问题。由此可见，层压工艺 的确是大有可为的一项技术，使纺织品加工的新的发展方向m 1 。 目前比较常用的层压工艺主要有焰熔法、压延法、热熔法、粘合 剂法，现简单介绍如下： 1 2 4 1 焰熔法 聚氨酯泡沫体薄片在高温火焰中掠过，表面会发生熔融、发粘， 此时薄片若迅速与织物叠合，加压，即可制成焰熔法复合织物。焰熔 法生产层压织物的工艺过程一般经过聚氨酯泡沫体制造、刨片和焰熔 层压三个步骤。 焰熔层压织物最早用于服装，以其丰满、挺括、保暖的优点，在 2 0 世纪6 0 7 0 年代曾风靡一时，后来的销量有所下降。然而，制鞋 工业对它的需求却不断上升，由于它的轻便、保暖、透气等优点，大 量用于旅游鞋、保暖鞋和拖鞋。焰熔层压织物还以隔音、隔热、弹性 好的功能，跻身于汽车内装饰布行列，加上用于车内坐垫面料，预计 汽车工业和室内装饰行业将成为泡沫体夹芯材料的最大用户1 1 4 1 。 然而，影响焰熔工艺前途的不是它的质量指标，而是释放的废气、 烟雾中含有毒性成分。2 0 世纪6 0 7 0 年代，欧洲、美洲大量使用的 焰熔工艺已被环保部门视为必须加以限制的生产技术。这就给涂层工 作者提出一个课题；寻找替代工艺，以保留泡沫体和织物层压产品的 特色又不散发有毒烟雾。目前，其办法有以下两种，一是使用水基粘 合剂或粉末粘合剂，这种工艺现在已经比较成熟；另一种是使用聚乙 烯、聚丙烯或其它热塑性泡沫体，它们在焰熔层压时不会产生有毒烟 雾，但目前此方法还不够成熟，需要经过一段时问的考验1 1 $ 1 。 1 2 4 2 压延法 压延法是聚氯乙烯人造革最重要的生产工艺，它是将塑炼后的物 料通过四辊压延机，在强大的压力下，压延成薄膜，然后和基布贴合 的工艺。压延法的工艺条件主要有滚筒之间的间隙大小、见习前物料 的多少、物料温度、滚筒的速比等等。 经过压延机压成的皮膜，厚度为0 1 0 3 5 m m ，可以在压延机上 第5 页共7 4 页 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 直接和基布叠合( 有擦胶法、内贴法和外贴法三种) ，也可以在卷绕 之后，在其它设备上和基布贴合。压延法p v c 革的基布有平纹针织 棉布( 圆筒汗衫布) 、平纹机织棉布、锦纶牛津布等。基布叠合前要 预先在涂层机( 烘箱为针夹式) 上涂粘结胶( 如单组分热塑性聚氨酯) ， 烘干后打卷备用。 此外，除擦胶法、内贴法和外贴法之外，还有一种后贴合工艺， 即把压延机和层压机完全分开，这样避免了压延机最佳速度和层压机 最佳速度的匹配问题，在层压机材料的选择上有更多的灵活性。层压 可分多次进行，制成多层的层压织物。用压延法或挤出法制成的聚氯 乙烯薄膜和基布叠合的方法，分别称为压延层压法和挤出层压法这 类层压设各般是双辊式的，基布先行烘干，也可先涂粘结剂再烘干， 有助于粘合，然后将基布和聚氯乙烯膜分别加热至1 5 0 ，进入一对 轧辊形成的轧点。轧辊中的一只是橡胶辊，另一只是加热的钢辊，这 种配合和轧纹机非常相似，所以这种层压机也可以转变成轧纹机。 这类层压织物价格便宜，用途广泛。例如，薄膜一织物一薄膜的 组合目的是增加薄膜的撕裂强度，织物可以选择廉价的产品，可以制 成小船的顶篷、遮阳伞，如果在其上涂一层铝粉膜，则可以反射阳光， 有增加凉爽的功能；使用彩色的机织布和数层薄膜叠合制成较厚的材 料，因为它兼有聚氯乙烯强韧的弹性和织物的尺寸稳定性、耐磨强度 和可缝纫性，可以用作箱包、家具、鞋等面料；如果薄膜中夹一层泡 沫塑料，则其手感柔软，可用于制作服装和服饰品。 聚氯乙烯涂层织物的后整理包括印花工艺。印花的设备和方法类 似于聚氨酯人造革的后整理。压延法人造革有时先轧纹后印花，在花 纹的突出部分有色彩；有时先印花后轧纹，如仿商代青铜器图案的轧 纹，背景是浓淡不匀的黄黑色，更有淳厚古朴的风味1 1 5 1 。 1 2 4 3 热熔法 高分子薄膜与基布的层压可以采取中间涂布粘合剂的加工工艺， 如果薄膜本身是热塑性的，兼有热熔粘合能力，则可省去涂布粘合剂 的工序。将树脂热熔轧制成膜，趁热将其直接与基布贴合，这种方法 第6 页共7 4 页 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 称为热熔法。这里薄膜既是层压织物的一个成分，又是粘合剂。 热熔法的另一个加工工艺是挤出涂层法，即将热熔体通过挤压 机、槽口模挤出后与基布复合。轧制法与挤出法虽然都属于热熔体成 膜复合工艺，但产品的外观、用途却大不相同。轧制法的产品的涂布 量大，涂层膜是提供功能的主体。基布只起机械支撑、增强作用，产 品厚而强韧，主要用作工程织物；挤出法的产品的涂布量小( 涂层厚 度以微米计) ，涂层膜埋在两层基布之中，辅佐基布的防水、隔离功 能，产品柔软，主要用途是服装，也可用作装饰织物和工程织物1 1 5 | 。 挤出法的主要原料是聚氨酯粒料，商品品种非常多，且不同的厂 商各有不同的产品系列，但其中只有一部分是适合挤出加工的。涂层 工作者可根据厂商提供的产品的力学性能和推荐的加工方法，选择使 用。 挤出法是近年发展的涂层新工艺，2 l 世纪初才引入我国，是依 靠单螺杆挤出机将热塑性弹性体( 如聚氨酯粒料) 熔融，通过槽e l 模 挤出成流延膜，直接与基布复合的方法挤出法与传统的直接涂层法 相比，成膜均匀完整，防水透湿性好，完全避免了有机溶剂的污染和 烘干、焙固所需的热能，又显著减轻了涂层剂对基布的渗透，在工艺 技术和产品质量上是一次突破 1 6 1 。 1 2 4 4 粘合剂法 层压织物的原料分为两大类，一类是待层压的薄膜、基布等片材， 他们是按产品功能的要求进行选择的；另一类是把片材粘结在一起的 粘合剂，粘合剂的选择需要考虑产品质量、工艺、性能、环保等多方 面因素，也有一些粘合剂是兼有片材功能的。 粘合剂制层压织物是层压的基本工艺，这种工艺使用最早，也最 方便。粘合剂法的最大优点是粘合剂的品种很多，加工方法也很多， 有很大的选择余地，能适应各种片材，满足各种质量指标的要求。但 是，在2 0 世纪5 0 年代以前，适应纺织品层压的粘合剂大部分是天然 树脂的有机溶液或水分散体，水分散体粘合剂在分子结构上总有亲水 性或含有在水中能电离的基团。这种亲水性在涂布后烘干、焙烘固化 第7 页兆7 4 页 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 过程中会消失一部分，但不会全部消失，因此这种粘合剂不耐水。 在2 0 世纪6 0 年代以前，溶剂型和水分散型是仅有的两类粘合剂 品种；6 0 年代中期，聚氨酯泡沫体薄片通过焰熔法把纺织品粘合在 一起，生产出一种丰满、柔软、富有弹性而保暖的服装、家具面料和 装饰织物；7 0 年代，这种层压织物进入汽车工业和制鞋工业，产品 不断膨胀，此时粉末型粘合剂用量还很小，仅用在熔融粘合衬的制作 中；到了8 0 年代，焰熔层压产品还在迅速增长，粉末粘合剂在纺织、 服装行业中找到了自己的位置；粘合膜( 干膜) 和热熔粘合剂系统开 始为人所知。 2 0 世纪9 0 年代，粘合剂总的市场容量至少翻了一番，但水分散 体和溶荆型粘合剂的市场份额却在缩小，粉末、熟熔体、粘合膜和聚 氨酯粘合剂占市场主流9 1 6 l 。 几种粘合剂性能比较详见下表( 表1 - - 1 ) ： 表1 1粘合剂家族成员的特性一览表m 1 特性粘合荆形态 溶剂型水分焰熔法粉末牯合膜热塑性热固性 散体 薄片 热熔体热熔体 爆炸危险 有 无 无 无无无无 易燃性有无无无无无无 毒性有无有 无无 无无 消耗能量 高 高 低中 由 中低中低 致癌作用有无无有无无无无 污染环境有无有无无无无 设备投资高高 由 中 由 中 由 粘合剂成本 中 中 由由 中高 由 片材适应性大部分大部分 部分大部分大部分大部分大部分 第8 页共7 4 页 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 表l 一2 各种形态粘合剂常用的高聚物品种1 粘合剂形态各种粘合剂常用高聚物品种 溶剂型 聚氨酯、聚丙烯酸酯、橡胶 水分散体聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、淀粉 焰熔法薄片聚氨酯泡沫体、聚乙烯泡沫体、热塑性网 粉末低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氨酯 粘合膜 聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚乙烯、乙烯与醋酸乙烯 热塑性热熔体 蜡、乙烯与醋酸乙烯、聚酰胺、聚酯 热固性热熔体聚氨酯、聚氨酯和其它高聚物的混合物 很明显，如果有一种粘合剂，它的使用没有任何危险性，使用范 围非常广，成本又很低，产品长期使用后品质依然优良，对环境十分 友好，那么当今的粘合剂市场就不会出现多品种齐头并进的局面。事 实上，永远也不会有一种十全十美的品种出现。而选择的依据，主要 是经济效益和环保的法律条例。纺织品的手呢生产愈来愈快地从污染 环境、不能回收的状况中走出来，转移到对环境更加友好、危险性更 小的生产环境中去。对粘合剂的选择，必然遵循这一规律。 1 3 涂层方式 涂层整理给织物涂敷施加化学药品的方式也是多种多样的，耳前 国内外广泛采用的有以下几种1 ： 1 3 1 刮刀涂层法 刮刀涂层法主要有以下几种：悬浮刮刀涂层技术、贴辊刮刀涂层 技术、垫带衬刮刀涂层技术、胶毯式刮刀涂布、圆网刮涂涂布、辊筒 式刮刀涂布。 1 3 2 辊涂法 辊涂法主要有以下几种：同向辊涂层技术、反转辊涂层技术、凹 板涂层技术、浸渍辊涂层技术。 1 4 常用涂层剂简介 纺织涂层整理剂( 或称为涂层材料) ，是一种均匀涂于织物表面 第9 页共7 4 页 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 的高分子类化合物，它通过粘合作用，在织物表面形成一层或多层薄 膜，改菩织物的外观和风格，增加其附加值，具有防水、透湿、阻燃 等特殊功能。中国古代就采用生漆、桐油及薯莨等天然化合物制作了 防水布、防水纸及香云纱发展到近代出现了许多性能优异的多种合成 高分子材料作为涂层剂。目前，按涂层剂化学结构分，纺织用的涂层 剂主要有聚丙烯酸酯( 队) 、聚氨酯( p u ) 、聚氯乙烯( p v c ) 、半p u 、聚 有机硅氧烷、水分散型聚酯及橡胶乳液等。具体介绍如下，； 1 4 1 聚氨酯涂层剂( 简称p u ) 聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有一n h c 0 0 2 单 元的高分子化合物，该单元由异氰酸基和羟基反应而成。它的优势在 于( 1 ) 涂层柔软并有弹性；( 2 ) 涂层强度好，可用于很薄的涂层；( 3 ) 涂 层多孔性，具有透湿和通气性能；( 4 ) 耐磨、耐湿、耐干洗。其不足 在于：( 1 ) 成本较高；( 2 ) 耐气候性差；( 3 ) 遇水、热、碱要水解。 聚氨酯分子结构中软、硬段是以嵌段形式连接。硬段体现其高弹 性、高韧性、耐磨性和耐溶剂性而软段则体现柔软性、弯曲性、耐 水分解等性能。硬、软段嵌接形式不同、排列不同而形成涂层产品性 能上的千差万别。 在聚氨酯产品中，以泡沫塑料的产量最大，其它有弹性体、纤维、 粘合剂等。弹性体又分为浇铸型、热塑性、混炼型和溶液型。聚氨酯 涂层剂大部分是溶液型或水系型，有些热塑型的树脂( 粒料) 可以用 有机溶剂溶解用作涂层荆，也可研磨成粉末作为粘结剂，或者挤压成 膜用于织物层压工艺 溶剂型溶剂类p u 具有良好的强伸度和耐水性，但毒性大，易 燃烧。从组分上来说，它还分为双组分类和单组分类。双组分产品由 预聚物和交联剂组成，预聚物是将异氰酸酯与低聚多元醇反应生成的 末端为羟基的预聚物。交联剂则是含有多个( 3 个以上) 异氰酸酯基的 化合物。在涂层整理时，预聚物与交联剂反应，形成热同性网状薄膜， 赋予纺织品优良的性能。单组分产品为线性结构，具备无定形区、结 晶区，为热塑性产品，由端异氰酸酯基( 一n c o ) 的预聚体经扩链而成。 第1 0 页共7 4 页 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 溶剂型p u 涂层剂大多使用d m f ，或甲苯与异丙醇的混合物作为溶 剂。为了达到防水透湿的效果，溶剂型涂层整理剂一般采用湿法涂层 工艺加工织物。 水系型水系型又分为水溶性和水分散型。水系p u 用于织物涂 层整理，量大面广水系p u 成膜性好，并有较好的防水性。水分散 型p u 可制成非离子、阴离子和阳离子分散液。水分散型p u 对酸碱 敏感，在酸存在下，阴离子p u 将凝聚，阳离子p u 不耐碱。由于p u 大分子中含有大量的极性基团，分子间力很强，导致其具有优良的成 膜性，能够在织物上形成坚韧而耐久的薄膜，拒水性良好，它还具有 一定透湿性。水分散型聚氨酯涂层剂的主要优点之一是其粘度与聚合 物相对分子质量无关，所以能在提高相对分子质量( 改善成膜力学性 能) 的同时，提高涂层剂的固含量。但它有一个根本的弱点，那就是 成膜后残留乳化剂。在湿润的环境中，水分扩散到膜的内部，使膜膨 胀，强力下降，折皱后产生裂纹。一些有机溶剂也会使膜产生同样的 变化。所以，目前水分散型聚氨酯涂层剂面临的问题就是提高强力， 提高耐水性，提高耐溶剂性。在纺织领域，目前主要使用的是聚酯系 聚氨酯。虽然水系型聚氨酯可以克服溶剂所带来的种种麻烦，但是它 存在成膜性及耐水解性方面的问题，而且价格也比较高，至今在纺织 涂层整理中还没能大规模应用。 1 4 2 聚丙烯酸酯涂层剂( 简称p a ) 丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类以及与其他不饱和单体共聚而制成 的聚合物，统称为聚丙烯酸酯。它的分子主链是碳碳链，支链的种类 比较多1 1 9 | 。 聚丙烯酸酯类织物涂层剂是目前常用的涂层剂之一，它的优点是 耐日光、气候，不易泛黄，透明度、共容性好，有利于生产有色涂层 产品，粘着力强，成本较低；其缺点是弹性差，易折皱，表面光洁度 差，手感难以调节适度。 聚丙烯酸酯涂层剂的聚合主要是由过氧化物或过硫酸盐等可产 生自由基的引发剂引发的，常用的聚合方法有溶液聚合和乳液聚合两 第i i 页共7 4 页 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 种，所得产品分别为溶剂型聚丙烯酸酯和乳液型聚丙烯酸酯。聚丙烯 酸酯的分子结构决定了它具有下列特点： ( 1 ) 碳碳主链键能高，侧链的烃基又给主链提供了屏蔽，所以聚丙 烯酸酯涂层剂具有良好的光、热稳定性，特别适宜做装饰性布料的涂 层剂。 ( 2 ) 分子链段上可镶嵌各种官能团，因此对天然纤维和合成纤维都 具有很好的粘合力，如果通过交联官能团产生交联反应，可增加涂层 剂的牢度。 ( 3 ) 在酸性和碱性介质中水解反应慢，其酯键两旁的基团不是强极 性基团，且体积较大，阻止了水解断链反应的进行。 聚丙烯酸酯涂层剂已成功应用于直接涂层、转移涂层和层压工艺 中。由于它具有柔软、耐干洗、耐磨、耐皂洗、耐老化5 个优点，所 以足以和其它涂层剂竞争，特别在泡沫涂层和增稠剂方面，乳液型聚 丙烯酸酯聚合物占有很大优势。就溶剂型和乳液型而言，溶剂型成膜 的完整性比较好，耐晒性好，对涤纶、锦纶的粘附力强，适宜于柔软 的薄型织物涂层，是衣料织物涂层剂的重要品种之一，如在仿丝绸织 物上做防雨涂层；但其固含量低( 一般只有2 0 2 5 ，乳液型为 4 0 5 0 ) ，不经济，溶剂含量多，在运输、存储、生产、劳动保 护和环境保护等方面存在一系列问题。乳液型品种多，价格低，可与 聚氨酯等其它树脂乳液混用，以调节成膜性能，开拓新的涂层品种， 所以它的用途和用量大大高于溶剂型。 1 4 3 聚氯乙烯涂层剂( 简称p v c ) 聚氯乙烯是氯乙烯的均聚物，分子式可简写为- 6 c l i t - c h 2 n ， 它属于无定形聚合物，但有少量的微晶( 约5 10 ：甏) 。这些微晶 体是薄片晶，长度约为6 7 个单体单元，它们与聚氯乙烯的性能有 重要关系。聚氯乙烯能大量吸收增塑剂而保持一定的强度，就是因为 这些微晶把分子链结合在一起，起着网络节点的作用，当网络受外力 牵扯时，使网线不致相对滑动。聚氯乙烯塑料有很好的蠕变回复性， 也是微晶存在的缘故。 第1 2 页共7 4 页 涂层织物中涂层剂与基布剥离方法和成分分析的研究 采用聚氯乙烯树脂制人造革，需要添加多种助剂，其中一些助剂 对聚氯乙烯产品的加工和质量至关重要，是不可缺少的，比如稳定荆、 增塑剂、润滑剂、发泡和发泡促进；f ! i 、填料、着色剂等。聚氯乙烯 织物涂层热稳定好，面层较厚。由于聚氯乙烯及其助剂的品种不断更 新，聚氯乙烯涂层织物今后将具有一个良好的发展前景1 2 0 1 。 1 4 4 半p u 涂层剂 聚氨酯( p u ) 与聚氯乙烯( p v c ) 复合的纺织涂层产品，称为半 p u 。一般是表层为p l i 。中间为p v c 加泡层，在调和中加入增塑剂， 其面层厚度一般在1 0 2 0 p 之间。这种产品兼有p u 与p v c 两种特点， 因此应用广泛，主要用于服装，箱包等t 2 1 1 。 1 4 5 有机硅( 聚有机硅氧烷) 聚硅氧烷类化合物的主链由硅氧键连接而成，而硅原子上又接有 烷基、苯基等构成的侧链，故其具有半无机半有机的高分子结构。构 成聚硅氧烷主链的s i o s i ；键的键角较大，原子与原子的距离较 长，具有较大的自由度。s i o 键长达0 1 9 3 n m ，使得聚二甲基硅氧 烷类为代表的聚硅氧烷类化合物不易发生结晶。因此，其容易透过氧 气、氮气甚至水蒸气分子，用其处理后的织物具有良好的通气透湿性。 硅氧键的键能很高，所以有机硅具有很高的耐热性和化学稳定性，而 侧链的有机基团又使有机硅具有一般高分子化合物的韧性、高弹性和 可塑性。 用作织物涂层剂的有机硅是线型的聚有机硅氧烷，相对分子质量 很大，一般在4 0 8 0 万，它表现出弹性，故被称为有机硅弹性体， 也称硅橡胶。作为涂层剂的硅橡胶，加上溶剂成为溶液或分散体，它 的黏稠度可用溶剂的量进行调节；涂层时要加交联剂和相应的催化 剂，使相对分子质量进一步加大，并生成体型结构。由于硅橡胶的价 格高而强度低，所以用作织物涂层剂时，一般不单独使用，只与其它 涂层剂混合使用。硅橡胶作为涂层剂的添加剂，除高分子聚二甲基硅 氧烷外，还有有机硅和二醇的共聚物，多以溶剂型涂层剂为主体，可 增加涂层织物的防水性、透湿性和水解稳定性。如果把有机硅织物涂 第1 3 页共7 4 页 涂层织物中涂层荆与基布剥离方法和成分分析的研究 层剂整理剂( 聚二甲基硅氧烷乳液) 加到乳液型聚丙烯酸酯涂层剂或 丁苯橡胶乳液中，能改散防水透湿性能。 有机硅类涂层整理剂主要由具有活性基团的聚硅氧烷弹性体组 成，在金属或有机酸的作用下可以进行交联反应。采用不同的聚硅氧 烷