（纺织化学与染整工程专业论文）丙纶无纺布亲水整理研究.pdf

浙江理工大学硕士学位论文 摘要 丙纶无纺布因其抗张强度和抗弯曲强度高，耐磨损性能好，透气性好，价格低廉，因 而具有广泛用途，近年来是无纺布行业中发展最快的品种之一。但丙纶大分子结构中不含 有亲水性基团，结晶度高，结构致密，缺少微孔和缝隙，亲水性极差，回潮率仅为0 0 3 。 与此相对的丙纶无纺布的诸多应用领域不仅提出了亲水性的要求，而且要求亲水性具有一 定的耐久性。因此，对丙纶无纺布进行亲水改性及研制具有一定耐久性的丙纶亲水整理剂 非常必要。 本论文通过研究表面活性剂的结构与丙纶无纺布亲水性的关系及各类表面活性剂复 配对丙纶无纺布亲水性的影响，设计并制各了耐久性表面活性剂。将此耐久性表面活性剂 与相应的亲水性能优异的表面活性剂复配，制备丙纶无纺布用的耐久性亲水整理剂，并用 于丙纶无纺布的亲水整理，得到具有耐久亲水性的丙纶无纺布产品，以满足市场需求及消 费者的需要。本论文研究分为四部分。 第一部分单一表面活性剂整理丙纶无纺布亲水性研究：选择了2 8 种低分子表面活性剂 及9 种高分子表面活性剂，测试了表面活性剂临界胶束浓度下的表面张力( y 锄。) 、润湿力及 整理丙纶无纺布的增重率与透水时间，研究了丫。m 润湿力、增重率与透水时间的关系， 并从分子结构上进行了分析。结果表明，所选低分子表面活性剂基本满足如下规律：y 。m 。 小、润湿时间短及增重率大，则整理丙纶无纺布透水时间短。从分子结构上看，疏水链带 有支链，亲水基位于中部，分子结构中含有聚氧乙烯醚链，且含有较弱电性的反离子的表 面活性剂改善丙纶无纺布亲水能力强；脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂作为亲水整理剂 时，疏水链长与氧乙烯聚合度的选择至关重要。所选高分子表面活性剂虽然y 啪。大且润湿 力差，但由于高分子表面活性剂存在很好的吸附性能，故在改善丙纶无纺布的亲水性方面 具有独特的优点。 第二部分表面活性剂复配对整理丙纶无纺布亲水性研究：研究了各类表面活性剂复配 对整理丙纶无纺布透水时间的影响。结果表明，所选用的表面活性剂中，同类表面活性剂 复配，复配体系整理织物的透水时间介于两者之间，且与两者在复配溶液中所占比例存在 一定对应关系，并不显示协同增效作用；阴非离子、两性阴离子、两性阳离子、两性 非离子及阴高分子表面活性剂复配在改善丙纶无纺布亲水性方面具有不同程度的协同增 效作用；阳非离子表面活性剂复配，复配体系整理丙纶无纺布透水时间介于两者之间； 阴阳离子表面活性剂复配只有在阴离子或阳离子在复配体系中占较少比列时才显示协同 增效作用。 i 浙江理工大学硕士学位论文 第三部分丙纶无纺布亲水整理用新型耐久性表面活性剂的制备：以十二醇聚氧乙烯 ( 1 5 ) 醚( a e 0 1 5 ) 及马来酸酐( m a ) 为原料，通过酯化反应制各了十二醇聚氧乙烯( 1 5 ) 醚马来酸单酯( a e 0 1 5 m a ) ，将此单酯化产物与丙烯酸( a a ) 共聚，制备a a g a e 0 15 m a 嵌段共聚的丙纶无纺布用新型耐久性表面活性剂。研究酯化反应各因素对酯化率的影响， 优化了酯化反应条件，并对酯化产物进行红外表征：研究了共聚反应因素对整理丙纶无纺 布透水时间的影响，优化了聚合条件，并对共聚物进行红外表征，且测定共聚物的表面张 力和整理无纺布的洗前、洗后透水时间。结果表明：单酯化反应的适宜条件为：n ( a e o l 5 ) ： n ( m a ) = l ：1 0 5 ，反应温度9 0 ，反应时间4h ，催化剂用量为单体总质量的0 5 。 共聚反应的适宜条件为：n ( a e 0 1 5 m a ) ：r l ( a a ) = l ：1 2 ，反应温度为7 5 ，引发剂 用量为单体总质量的4 。性。f j , - n 试表明所合成新型表面活性剂具有较好的表面活性，可 改善丙纶无纺布的亲水性，并具有一定的耐久性。 第四部分丙纶无纺布用耐久性亲水整理剂的制备及应用：采用透水时间短且复配有协 同增效作用的表面活性剂，通过正交实验研究亲水组分( a ) 的配方对整理丙纶无纺布透 水时间的影响，优化了亲水组分的配方，在此基础上与a a g a e 0 1 5 m a 以不同比例复配 整理丙纶无纺布，研究两者复合配比对整理丙纶无纺布透水时间的影响，优化两者的复合 配比，制备了耐久性亲水整理剂，并应用于丙纶无纺布亲水整理。结果表明：亲水组分( a ) 优化配方为：快速渗透剂t ：o a s e ：聚醚改性硅油= 4 ：1 o1 ( 质量比) ；丙纶无纺布用 耐久性亲水整理剂的优化配方为：( a ) ：a a g a e 0 1 5 m a = l ：l ( 质量k g ) 。整理丙纶无纺 布优化工艺为：整理剂浓度2g l ，浸渍温度2 5 ，烘干温度9 5 ，烘干时间3m i n 。 相对于未整理丙纶无纺布，整理丙纶无纺布的透水时间、抗静电和柔软性得到明显改善且 具有一定耐久性，其它如白度和机械强度无负面影响。研究表明实验所配制的整理剂是理 想的丙纶无纺布用耐久性亲水整理剂。 关键词：丙纶无纺布；表面活性剂；亲水整理剂 l i 浙江理工大学硕士学位论文 s t u d y o nh y d r o p h i l i cf i n i s h i n go f p o l y p r o p y l e n en o n w o v e nf a b r i c a b s t r a c t p o l y p r o p y l e n e ( p p ) n o n w o v e nf a b r i ch a se x t e n s i v eu s a g eb e c a u s eo fi t sh i g ht e n s i l e s t r e n g f l a ，g o o da n t i - b e n d i n gs t r e n g t h ，g o o dw e a r - r e s i s t a n tp r o p e r t i e s ，g o o da i rp e r m e a b i l i t ya n d l o w e r p r i c e s i nr e c e n ty e a r s ，p pn o n w o v e nf a b r i ci so n eo ft h ef a s t e s t - g r o w i n gv a r i e t i e si nt h e d e v e l o p m e n to fn o n w o v e nh b r i ci n d u s t r y b u tm a c r o m o l e c u l a rs t r u c t u r eo ft h ep pd o e sn o t c o n t a i nh y d r o p h i l i cg r o u p s ，a n dp ph a sc o n s i d e r a b l yh i g h e rc r y s t a l l i n i t y , a n dt h ef i b e rs t r u c t u r e o fp pi sc o m p a c t ，a sw e l la sl a c ko fm i c r o p o r o u sa n ds l o t t h e r e f o r e ，t h eh y d r o p h i l i c i t yo fp p n o n - w o v e nf a b r i cw a sv e r y p o o rm o i s t u r er e g a i no fp pn o n w o v e nf a b r i c i s o n l yo 0 3 p e r c e n t a g e h o w e v e r , s o m ea p p l i c a t i o na r e a so fp pn o n w o v e nf a b r i cn o to n l yp u tf o r w a r dt h e r e q u i r e m e n to fh y d r o p h i l i cb u ta l s op u tf o r w a r dt h er e q u i r e m e n to fd u r a b i l i t y t h e r e f o r e ，i ti s n e c e s s a r yt om o d i f yp pn o n w o v e nf a b r i cf o ri m p r o v i n gt h e i rh y d r o p h l i cp r o p e r t i e sa n dt o r e s e a r c hd u r a b l eh y d r o p h i l i cf i n i s h i n ga g e n t i nt h i sp a p e r , t h es t r u c t u r eo fd u r a b l eh y d r o p h i l i cs u r f a c t a n tw a sd e s i g n e db ys t u d y i n gt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es t r u c t u r eo fs u r f a c t a n ta n dt h eh y d r o p h i l i c i t yo fp pn o n - w o v e nf a b r i c a n dt h ee f f e c to fv a r i o u st y p e so fs u r f a c t a n tb l e n d i n gs y s t e mo nh y d r o p h i l i c i t yo fp pn o n - w o v e n f a b r i c t h e nd u r a b l eh y d r o p h i l i cs u r f a c t a n tw a ss y t h e s i z e d a f t e rt h a td u r a b l eh y d r o p h i l i c f i n i s h i n ga g e n tf o rp pn o n w o v e nf a b r i cw a sp r e p a r e db yb l e n d i n gt h es y t h e s i z e ds u r f a c t a n ta n d t h es u r f a c t a n tw i t he x c e l e n th y d r o p h i l i c i t y u s i n gt h eh y d r o p h i l i cf i n i s h i n ga g e n tt r e a tp p n o n w o v e nf a b r i c t h e ng e tt h ed u r a b l eh y d r o p h i l i cp pn o n w o v e np r o d u c t st om e e tm a r k e t d e m a n da n dc o n s u m e rn e e d s t h e r ea r ef o u rp a n si nt h i sr e s e a r c h p a r to n e ：s t u d yo nh y d r o p h i l i c i t yo fp o l y p r o p y l e n en o n - w o v e nf a b r i ct r e a t e db ys i n g l e s u r f a c t a n t i nt h i sp a r t ，t w e n t ye i g h tl o wm o l e c u l es u r f a c t a n ta n dn i n ep o l y m e rs u r f a c t a n tw e r ee l e c t e d i nt h i s c h a p t e r 丫c m c ，w e t t i n gt i m e ，w e i g h t i n gp e r c e n t a g e a n dw a t e rs t r i k et h r o u g ht i m eo n p o l y p r o p y l e n e ( p p ) n o n - w o v e nf a b r i cw e r et e s t e d t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n m c ，w e t t i n gt i m e ， w e i g h t i n gp e r c e n t a g ea n dw a t e rs t r i k et h r o u g ht i m ew e r es t u d i e d a sw e l l 嬲a n a l y s i s e dt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nm o l e c u l a rs t r u c t u r eo fs u r f a c t a n ta n dw a t e rs t r i k et h r o u g ht i m e t h er e s u l t s h o w e dt h a t t h es u r f a c t a n tw i t l ll o w e ry c 呲，s h o r t e r w e t t i n gt i m ea n dh i g h e rw e i g h t i n g i i i p e r c e n t a g eh a ss h o r t e rw a t e rs t r i k et h r o u g ht i m e i no t h e rw o r d s ，t h e s es u r f a c t a n t sh a s s i g n i f i c a n th y d r o p h i l i cr o l eo np pn o n w o v e nf a b r i c f r o mt h em o l e c u l a rs t r u c t u r et os e e ， h y d r o p h o b i cc h a i nw i t hb r a n c h e d c h a i n ，h y d r o p h i l i cg r o u pa tt h ec e n t e r , c o n t a i n st h em o l e c u l a r s t r u c t u r eo f p o l y e t h e rc h a i n ，a n dt h ea n t i i o nw e a k l ys u r f a c t a n t sh a v es t r o n gh y d r o p h i l i ca b i l i t y t oi m p r o v et h ep o l y p r o p y l e n en o n - w o v e nf a b r i c t h eh y d r o p h o b i cc h a i nl e n g t ha n dd e g r e eo f p o l y m e r i z a t i o no fe t h y l e n eo x i d ei se s s e n t i a lt oc h o o s eh y d r o p h i l i cf i n i s h i n ga g e n tf r o m p o l y o x y e t h y l e n ea l c o h o l se t h e r ss u r f a c t a n t p o l y m e rs u r f a c t a n t sh a v el a r g e ry c m ca n dp o o r w e t t i n gp o w e r ，b u tb e c a u s eo fp o l y m e rs u r f a c t a n t sh a v eg o o da d s o r p t i o n ，i ts t i l lh a su n i q u e a d v a n t a g e so np pn o n w o v e nf a b r i cm o d i f i c a t i o n p a r tt w o ：s t u d yo nt h eh y d r o p h i l i cr u l e so fp pn o n w o v e nf a b r i ct r e a t e db yb l e n d i n g s u r f a c t a n ts y s t e m i nt h i sp a r t ，t h ei m p a c to fb l e n d i n gs y s t e m sm i x e dw i t ht w od i f f e r e n ts u r f a c t a n to nt h e h y d r o p h i l i c i t yo fp o l y p r o p y l e n en o n - w o v e nf a b r i cw e r es t u d i e d ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a tw a t e r s t r i k et h r o u g ht i m el i e sb e t w e e nt h et w os u r f a c t a n t sw h i c hf a b r i ct r e a t e db ys i m i l a rs u r f a c t a n t b l e n d i n gs y s t e m t h e r ee x i s tc e r t a i nc o i n c i d e n c er e l a t i o n s h i pb e t w e e nw a t e rs t r i k et h r o u g ht i m e a n ds u r f a c t a n tp e r c e n t a g ei nb l e n d i n gs y s t e m ，a n dt h es i m i l a rb l e n d i n gs y s t e md on o ts h o w s y n e r g i s t i ce f f e c t a n i o n i c n o n - i o n i c ，a m p h o t e r i c a n i o n i c ，a m p h o t e r i c c a t i o n i c ，a m p h o t e r i c n o n i o n i ca n da n i o n i c p o l y m e rs u r f a c t a n tb l e n d i n gs y s t e mm a yh a v ev a r y i n gd e g r e e so f s y n e r g i e st oi m p r o v eh y d r o p h i l i c i t yo fp o l y p r o p y l e n en o n w o v e nf a b r i c ，a n i o n i c c a t i o n i c s u r f a c t a n tb l e n d i n gs y s t e mh a ss y n e r g i e so n l yw h e nt h ep e r c e n t a g eo fa n i o n i co rc a t i o n i ci s s m a l l e ri nb l e n d i n gs y s t e m p a r tt h r e e ：s y n t h e s i so fan e wd u r a b l es u r f a c t a n tf o rp pn o n w o v e nf a b r i ch y d r o p h i l i c f i n i s h i n g i nt h i sp a r t ，l a u r y la l c o h o lp o l y o x y e t h y l e n e ( 1 5 ) e t h e rm a l e i cm o n o e s t e r ( a e 0 1 5 m a ) i s p r e p a r e df r o ml a u r y la l c o h o lp o l y o x y e t h y l e n e ( 15 ) e t h e ra n dm a l e i ca n h y d r i d ebe s t e r i f i c a t i o n t h e nn e wd u r a b l es u r f a c t a n t a a g - a e o 15 m ai s p r e p a r e df r o ma e o 15 m aa n da c r y l i c a c i d ( a a ) b yc o p o l y m e r i z a t i o n t h ee f f e c t so fr e a c t i o nf a c t o ro ne s t e r i f i c a t i o nr a t ea n d c o p o l y m e r i z a t i o nf a c t o ro nw a t e rs t r i k et h r o u g ht i m ew e r es t u d i e d i rt e s tc o n f i r m e dt h e s t r u c t u r a lo fp r o d u c t s u r f a c et e n t i o na n dw a t e rs t r i k et h r o u g ht i m ew e r et e s t e d 。t h eo p t i m u m r e a c t i o nc o n d i t i o n so fe s t e r i f i c a t i o na l ea sf o l l o w s ：t h er a wm a t e r i a lr a t i oo fl a u r y la l c o h o l i v 浙江理工大学硕士学位论文 p 0 1 y o x y e t h y l e n e ( 15 ) e t h e r t om a l e i ca n h y d r i d ei s1 ：1 0 5 ( m o l m 0 1 ) ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r ei s9 0 ，r e a c t i o nt i m ei s4h ，c a t a l y s tc o n t e n ti s0 5 p r o p o r t i o no fm o n o m e rg r o s sw e i g h t t h e s u i t a b l er e a c t i o nc o n d i t i o n so fc o p o l y m e r i z a t i o na r ea sf o l l o w s ：t h er a wm a t e r i a lr a t i oo f a e oi5 m at oa ai s1 ：1 2 ( m o l m 0 1 ) ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r ei s7 5 ，r e a c t i o nt i m ei s6h ， c a t a l y s tc o n t e n ti s4 p r o p o r t i o no fm o n o m e rg r o s sw e i g h t s u r f a c et e n t i o nt e s tc o n f i r m e dt h e n e ws u r f a c t a n th a sg o o ds u r f a c ea c t i v i t y w a t e rs t r i k et h r o u g ht i m ea n dw a s h i n gt e s tc o n f i r m e d t h a tt h en e ws u r f a c t a n th a sh y d r o p h i l i c i t ya n dd u r a b i l i t y p a r t f o u r ：p r e p a r a t i o n a n da p p l i c a t i o no fd u r a b l eh y d r o p h i l i cf i n i s h i n ga g e n tf o r p o l y p r o p y l e n en o n w o v e nf a b r i c i nt h i sp a r t ，s t u d yo nt h ee f f e c to fh y d r o p h i l i cc o m p o n e n t ( a ) o nw a t e rs t r i k et h r o u g ht i m e b yo r t h o g o n a le x p e r i m e n t a li nw h i c hs h o r t e rw a t e rs t r i k et h r o u g ht i m ea n ds i g n i f i c a n ts y n e r g i e s s u r f a c t a n t sw e r eu s e d t h ef o r m u l ao faw a so p t i m i z e d o nt h i sb a s i s ，p pn o n w o v e nf a b r i cw e r e f i n i s h e dw i t hb l e n d i n gs y s t e mw h i c hc o n t a i n e daa n da a g a e 0 15 m a t h ee f f e c to ft w o c o m p o s i t er a t i oo nw a t e rs t r i k et h r o u g ht i m eo fp pn o n - w o v e nf a b r i cw a ss t u d i e d t h er a t i oo f t w oc o m p o s i t ew a so p t i m i z e d d u r a b l eh y d r o p h i l i cf i n i s h i n ga g e n tf o rp pn o n - w o v e nf a b r i cw a s p r e p a r e d ，t h e ni tw a su s e di np pn o n w o v e nf a b r i ch y d r o p h i l i cf i n i s h i n g t h er e s u l ts h o w e dt h a t t h eo p t i m u mf o r m u l ao fa i sq u i c k l yp e n e t r a t i n ga g e mt ：o a s e ：p o l y e t h e rm o d i f i e ds i l i c o n e f l u i d = 4 ：1 ：1 ( m a s sr a t i 0 1a n dt h ef o r m u l ao fd u r a b l eh y d r a p h i l i cf i n i s h i n ga g e n ti s a ： a a g a e o15 m a = 1 ：1 ( m a s sr a t i o ) t h eo p t i m i s e dp r o c e s s i o nc o n d i t i o n si s2g lf i n i s h i n g a g e n tc o n c e n t r a t i o n ，d i p p i n gt e m p e r a t u r e2 5 ，d r y i n gt e m p e r a t u r e9 5 a n d3m i nd r y i n gt i m e f i n a l l y ，w a t e rs t r i k et h r o u g hp e r f o r m a n c e ，a n t i s a t i c a n ds o f t n e s so ff i n i s h e dp o l y p r o l e n e n o n - w o v e nf a b r i cw a si m p r o v e ds i g n i f i c a n t l y ，a n dt h et r e a t e df a b r i c a l s oh a sd u r i b i l i t y f u r t h e r m o r e ，n on e g a t i v ei m p a c to nt h eo t h e rp e r f o r m a n c e t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h ep r e p a r e d f i n i s h i n ga g e n ti s a l li d e a ld u r a b l eh y d r o p h i l i cf i n i s h i n ga g e n tf o rp o l y p r o p y l e n en o n - w o v e n f a b r i c k e yw o r d s ：p o l y p r o p y l e n en o n w o v e nf a b r i c ；s u r f a c t a n t ；h y d r o p h i l i cf i n i s h i n ga g e n t v 浙江理工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：引碱 日期： j 川年? 月7 弓日 浙江理工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 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大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位论文； 本学位论文属于 保密口，在 不保密 学位论文作者签名：杏i 斌 日期： 少q 年2 月) 弓日 年解密后使用本版权书。 浙江理工大学硕士学位论文 第一章前言 摘要：概述了丙纶在无纺布工业中的应用现状，综述了丙纶无纺布的亲水改性方法及现状、亲水整理剂 的发展趋势、表面活性剂的物化性能及其复配协同作用。阐明了本课题的意义、主要研究内容及创新点。 关键词：丙纶；无纺布；亲水改性：表面活性剂：协同作用 引言 丙纶无纺布抗张强度和抗弯曲强度高，耐磨损性好，透气性好，价格低廉，用途广泛， 是近年来无纺布行业中发展最快的品种之一。目前，丙纶无纺布广泛应用于医疗卫生材料、 土工布、工业用过滤材料、服装用布、装饰用布等领域。丙纶大分子结构中不含有亲水性 基团，且结晶度高，结构致密，缺少微孔和缝隙，亲水性极差，回潮率极低( 仅为0 0 3 ) 。 但一些应用领域却不仅提出了亲水性的要求而且希望具有一定耐久性，如在医疗卫生领 域，消毒湿巾、伤口敷料、止血贴、绷带、纱球布、药膏布、吸液垫布等均要求具有良好 的吸收血液、药液的性能；吸收性用即弃材料，例如婴儿尿布、妇女卫生巾、成人失禁垫 等则对材料亲水性要求更高；在家庭卫生领域，婴儿揩布、家具餐具器清洁无一不对材料 的亲水性能有相应的要求；产业用布方面的许多材料如电池隔膜板则要求具有很高的电解 液吸收能力【l j 。因此，对丙纶无纺布进行亲水改性及研制丙纶无纺布用耐久性亲水整理剂 显得尤为必要。 1 1 丙纶在无纺布中的应用概述 在丙纶纤维的应用领域中，应用于无纺布行业的市场情况无疑是最为引入注目的，这 不仅是由于丙纶纤维本身的特性及其技术的不断进步，还得益于丙纶无纺布具有较高的性 价比、市场环境及新产品的不断开发。从结构来看，由于丙纶结构中携带甲基基团的叔碳 原子最易受到自由基的攻击，因而丙纶纤维对光氧化较为敏感，易发生降解，并且温度的 影响可以加速这一降解过程。加之丙纶纤维具有染色性差这一特性，在服用领域方面没有 得到多大发展，因此，改性的丙纶纤维在服用领域还有很大的发展潜力。对于如医卫用布、 产业用土工布等无纺布领域因为应用上的特点，对其显出更大的宽容性，从短纤针刺、一 步及多步法成网、纺粘法、熔喷法到s m s 、s m m s 等各种生产工艺，加工出众多为社会各 领域所接受的产品，丙纶无纺布一直以令人吃惊的高速度蓬勃地发展着。从丙纶纤维的发 展历程看，我们可以得出如下结论：丙纶纤维的发展得益于无纺布产品的大量应用，而丙 纶纤维的创新反过来又促进了无纺布产品的发展，当然，丙纶纤维所表现出的生态可持续 性也为其将来的巨大发展提供了可靠的保障【2 】。 浙江理工大学硕士学位论文 1 2 丙纶无纺布亲水技术研究发展概况 丙纶无纺布的亲水改性方法主要分为丙纶纤维的亲水改性和丙纶无纺布的亲水整理 【3 】 o 1 2 1 丙纶纤维亲水改性的方法 目前丙纶纤维亲水改性的方法大致可分成化学方法和物理方法两大类。化学方法包 括：纤维大分子结构亲水化、与亲水性单体接枝共聚、纤维表面的亲水化处理、与亲水化 物质共混改型等；物理方法主要是指使纤维结构具有多孔结构、表面粗糙化及横截面异型 化等【4 1 。此外，目前兴起的微胶囊技术也可用于丙纶亲水改性加工，可获得常规整理无法 得到的效果【5 1 。 1 2 2 丙纶无纺布的亲水整理 亲水整理一般指通过某种方法在纤维或纤维制品表面涂敷一层亲水性化合物，从而使 纤维的亲水性得到改进【6 1 。通常对于没有极性基团的丙纶，亲水整理可采用不同类型的低 分子表面活性剂、高分子表面活性剂及其复配体系。 亲水整理具有方法简便、成本低廉和经济效益显著等特点，能够在基本保持纤维原有特 性的情况下增加纤维的吸湿性和吸水性，因而成为应用最为普遍的一种方法。但是亲水整理 存在耐久性差这一缺陷，对于耐久型无纺布，研究开发耐久性的整理剂是关键。 1 2 2 1 丙纶无纺布亲水机理 纤维的亲水性能包括吸湿性和吸水性两方面含义，因此一般将纤维的亲水机理分为吸 湿性和吸水性两种。纤维的吸湿性主要决定于纤维大分子的化学结构和结晶状态，即大分 子上是否存在亲水性基团及其数量，纤维大分子在结晶区紧密地敛集而形成有规则的排 列，则水分子不容易渗入结晶区。而纤维的吸水性则主要取决于纤维内孔隙、缝隙和纤维 之间的毛细孔隙。水在纤维表面能否扩散，可用1 ( 1 ) 式近似地表明： s = ，一y 。 1 ( 1 ) 2 y ，一静 j ll ， 式中：s 扩散系数； y ，纤维的表面张力； y ，水的表面张力。 如s 0 ，则水能在纤维表面润湿和扩散，2 0 水的表面张力是一个定值( 7 2 d y n e c m ) ，而常见纤维的临界表面张力除纤维素纤维外，均小于水的表面张力，见表1 1 。 若设法使纤维的临界表面张力大于7 2d y n e c m ，就能被水润湿。 2 浙江理工大学硕士学位论文 表1 1 常见纤维临界表面张力 纤维 临界表面张力( d y n e e r a ) 纤维素纤维 涤纶 锦纶 乙纶 氯纶 丙纶1 7 1 另外，毛细管中液态水上升高度h 可由1 ( 2 ) 式表达： h = 2 y 向c o s 0 r p g l 一( 2 ) 式中：) ，所纤维水的界面张力( n m ) ； 0 水与纤维的接触角； r 毛细管半径( m ) ； p 水的密度( k g m 3 ) g 重力加速度( m s 2 ) 。 水与纤维的接触角越小，c o s 0 值越大，毛细效应高度值越大。因此丙纶无纺布亲水 整理的实质就是提高丙纶纤维的表面张力，降低丙纶无纺布与水的接触角嘲。 1 2 2 2 丙纶无纺布亲水整理现状 表面活性剂是一种同时具有强亲水基团和强疏水基团的化合物。在进行亲水改性时， 疏水基和疏水型的丙纶结合，亲水基团向外，从而在丙纶表面形成连续的水膜，提高丙纶 的亲水性，其缺点是耐久性差。孙卫明等人【9 1 以卵膦脂、聚乙烯醇( p v a ) 、过硫酸铵处理液 浸泡微孔丙纶中空纤维，热风吹干，自来水压力下测试水的流速，并用烘干后称重法测定 了吸水率。陈青葵等人【1 0 1 使用了三种不同的表面活性剂对p p 进行改性，亲水效果是不一样 的。黄征青 l l 】使用浸泡法进行表面亲水化改性，得到亲水效果较好的丙纶中空纤维膜。何 一帆等【1 2 】用阴离子表面活性剂a 、两性表面活性剂b 和非离子表面活性剂c 三组分表面活性 剂复配体系对丙纶无纺布进行亲水浸渍改性，通过正交优选法得出最佳的工艺条件组合， 经处理后丙纶无纺布的透水时间为1 2s 。刘贯一1 1 3 1 用表面活性剂处理对丙纶中空纤维膜进 行亲水改性，表面活性剂选用的是p v a 和吐温8 0 ，浸泡时间5m i n 。结果显示此方法可改善 丙纶中空纤维膜的亲水性能。盛杰侦，王艳【1 4 】等用s c g 对丙纶纺粘无纺布作亲水整理，实验 m 3 6 1 7 5 苁 4 4 3 3 3 浙江理工大学硕士学位论文 证实整理后的丙纶纺粘无纺布不仅有良好的亲水性能，而且产品的强力、柔软度、透气和透 湿性能等也未受到明显的不良影响，能满足其作为卫生材料的使用要求。钱平，王深喜【1 5 l 等用d p 系列合成纤维亲水整理剂对涤棉等织物进行整理，能赋予织物优异的亲水、抗静电 性能以及防沾污或易去污性能，其手感膨松、柔软。徐德增【1 6 】等用聚乙二醇、烷基酚聚氧 乙烯醚、失水山梨醇单油酸酯、甲基硅油、可溶性油的复配体系处理纺粘法丙纶无纺布可 得到较好的亲水效果。李红祝，王虹【l7 】等通过共辐照技术用丙烯酸接枝改性丙纶无纺布， 发现其亲水性有明显的改善，抗张强度也有所提高。张彤彤，吴海波【1 8 】选用非离子表面活 性剂a 对p e p p 双组分纺粘法无纺布进行亲水表面整理，经亲水整理后，p e p p 双组分无纺布 的透水性得到显著改善。杨志云，钱晓n f i t 侈l 等用有机硅聚醚对丙纶熔喷无纺布进行亲水整 理，一般随其含油率增大，吸液率、透气量增大，而强度降低。任桂久 2 0 l 用双氧水氧化，乙酸 酐浸泡熔喷丙纶无纺布后用淀粉、氯乙酸、氢氧化钠接枝改性，经过改性的试样吸湿性明 显，立即吸水，其吸水量是本身的4 6 倍左右。 国外也有一些通过表面亲水改性改变产品的亲水性的报道。但不一定局限于丙纶领 域，而且对处理过后的耐久性，柔软性，卫生性以及环保性都有更高的要求，这在国内似 乎还不多见1 2 1 1 。日本爱克斯伦公司的专利是用硫酸、戊醛等低分子化合物混合的水溶液 处理丙烯腈纤维表面，使其获得亲水性。德国拜耳公司是采用p v a 作表面活性剂，生产 吸水率高的丙烯腈纤维。b o e h n l 【2 2 】采用s b 6 5 作表面活性剂开发了新一代耐久性亲水化 纺纱整理法，这种方法结合了极佳的亲水性，良好的耐久性以及易处理性等诸多优良的性 能。另外这种方法处理过的无纺布的表面很均匀，容易洗涤处理，适合做婴儿尿不湿和成 人失禁用品。 1 2 2 3 亲水整理剂现状 亲水整理剂的发展至今已有多年，上世纪七十年代初，英国i c i 公司首先推出亲水整理 剂p e r m a l a s e t ，属于聚酯系产品，主要用于运动服面料的整理。1 9 7 4 年，美国d u p o n t 公司 开发出了z e l c o n 系列亲水整理剂，亦属于聚酯类化合物，促进了合成纤维表面亲水改性的 发展，但初期产品手感粗糙，染色牢度下降，耐久性也不好【2 3 1 。在日本，上世纪七十年代 中后期，亲水整理剂主要采用低分子化合物与树脂的混合物，其整理织物的手感差，染色 牢度低，产品为针织物。n 8 0 年代，亲水整理剂向着耐久性好和多功能方向发展，高分子 类亲水整理剂开始出现，主要是聚酯类化合物，加工织物从针织物向机织物扩展，而且耐 久性大为提高。八十年代中后期，成功开发聚氨酯类亲水整理剂，它具有亲水、抗静电和 易去污多种功能。后来，聚硅氧烷类亲水整理剂也问世了，此类亲水整理剂是织物亲水整 4 浙江理工大学硕士学位论文 理剂中的新产品，不仅适合聚