涤纶织物抗静电整理的工艺研究

涤纶织物抗静电整理的工艺研究

该纤维纺织品具有强度高、抗皱、耐腐蚀性好、尺寸稳定、易于清洗、快干、无白皮等优点。广泛应用于服装、装饰和行业。传统的抗静电整理在纤维或织物表面进行.良好的抗静电剂在使用量合理的情况下,纤维表面可以生成连续的湿膜,离子能在此表面上移动,从而降低了纤维的表面电阻,加快了静电荷的逸散,达到抗静电的效果阳离子型抗静电剂应用最广泛,对纤维吸着力强,在低湿度时仍显示优良的抗静电效果.阳离子型抗静电剂一般以季铵盐使用最多因此,本文首先选取了阳离子抗静电整理剂DM3726和非离子抗静电剂TN,将织物感应静电压与半衰期作为衡量其抗静电性能的主要指标,对这2种抗静电剂进行对比研究,以选取性能较优的抗静电剂.而后就影响织物抗静电性能的3个参数进行单因子与正交实验,从而优化抗静电整理剂的整理工艺参数,使其更有效地改善涤纶织物的抗静电性能.1实验1.1主要设备与仪器实验材料:100%涤纶(平纹,经纬密335×265根/10cm,厚度0.207cm,克重0.7881g/m仪器设备:YG342D型感应式静电测试仪(常州第一纺织设备有限公司);连续烘干定型机(中国台湾瑞比公司);无色轧车(中国台湾瑞比公司);LLY-01型电子硬挺度仪(莱州市电子仪器有限公司);YG141N数字式厚度仪;YG461E型电脑式透气性测试仪;FA2004A型电子分析天平;HD026N电子织物强力仪.1.2工艺条件试验整理液浓度:抗静电剂DM-37262～10g/L;抗静电剂TN2～16g/L.工艺条件:预烘温度80℃;焙烘温度160～210℃;焙烘时间30～150s.工艺流程:织物浸渍整理液(2min)→二浸二轧(轧余率100%)→预烘(80℃×1min)→焙烘((160～210)℃×(30～150)s)→测试性能.1.31.3.1放电活性测试参照标准FZ/T10142-1996,外加电压为10kV,预设放电时间为30s,利用电晕放电机理使试样带电,记录稳定后试样上的静电电压值(V)及该电压衰减到一半时所需的时间(s).1.3.2基础纺织性能(1)织物的渗透性参照国家标准GB5453-85,采用YG461型电脑式织物透气仪,得到透气量(L/m(2)力学指标测定参照GB/T18318-2001,测得伸出长度L,计算得出抗弯长度(cm)和抗弯刚度(mN·cm)2个力学指标.试样面积为(25±1)×(250±2)mm,测量6次,取平均值.(3)织物强力与断裂伸长率的测试根据GB/T3923.1-1997标准,采用电子织物强力试验仪测定试样的强力(N)与断裂伸长率(%).试样面积为30cm×5cm,经纬向各取5块测量取平均值.2结果与讨论2.12.1.1整理剂浓度对抗静电效果的影响DM3726整理剂浓度对织物半衰期的影响如图1所示,对织物静电压的影响如图2所示.由图1和图2可知,在其他工艺条件不变的情况下,随着DM-3726整理剂浓度的增大,织物的抗静电性能得到逐渐改善.未经抗静电剂处理的涤纶织物峰值电压高达1068V,半衰期为11.3s,而当采用整理剂DM3726浓度为6g/L时,织物的静电压和半衰期分别下降至667V和0.736s.继续增加整理剂浓度,整理后织物静电压和半衰期下降趋势不大,抗静电效果提高并不显著.出现这种现象的原因是,随着整理剂质量浓度增加,整理剂与纤维表面接触得越多,越易形成连续的湿膜,使离子能在此表面上移动,织物表面电荷向内部和表面的逸散速率也就越快,从而降低了纤维的表面电阻,达到抗静电效果.但当整理剂浓度达到一定程度后,纤维表面已经达到饱和,即纤维表面不能再与整理剂结合,若继续增加整理剂浓度,也不会使织物抗静电效果显著改善.结合织物抗静电效果,以及产品加工的经济性等方面,选取整理剂浓度在6～10g/L范围内.TN整理剂浓度对织物半衰期的影响如图3所示,对织物静电压的影响如图4所示.由图3和图4可知,织物在经过抗静电剂TN整理后,最佳效果为静电压和半衰期分别下降至733V和0.74s,整理效果不如DM-3726.又考虑它含有APEO(烷基酚聚氧乙烯醚类化合物的简称),APEO有较大的生物毒性、极差的生物降解性和降解代谢产物的毒性,欧盟已经出台关于限制或禁止使用APEO纺织品的命令,且抗静电剂TN对织物染色牢度又存在较大影响,因此,综合考虑各项因素,接下来的实验采用DM-3726阳离子型抗静电剂作为主要试剂.2.1.2焙烘温度对织物静电压的影响焙烘温度对整理织物半衰期的影响如图5所示,对织物静电压的影响如图6所示.由图5和图6可知,在其他工艺条件不变的情况下,随着焙烘温度的提高,织物静电压先随着温度的升高而减小,焙烘温度在达到190℃后又开始增大,焙烘温度为190℃时,织物的静电压下降至最低值;而温度的升高对半衰期影响不大,其值一直保持在0.77s左右.出现这种现象的原因是,当焙烘温度较低时,晶核生长速度较慢,整理剂与涤纶纤维的结合力较弱,不能形成均匀的导电膜.而随着焙烘温度的升高,晶核形成速率增加,结晶速率增加,整理剂与涤纶之间的作用力增大,形成均匀连续的导电膜,因而具有较好的抗静电效果.但焙烘温度过高,造成抗静电剂大分子降解,亲水能力下降,降低了抗静电效果.因此,在工艺整理过程中,焙烘温度不宜过高.2.1.3焙烘时间对抗静电效果的影响熔烘时间对织物半衰期的影响如图7所示,对织物静电压的影响如图8所示.由图7和图8可知,随着焙烘时间的增加,涤纶织物静电压随之增大,抗静电效果降低;织物半衰期也基本呈现这种趋势.焙烘时间为30s时,峰值静电压和半衰期为最小值771V和0.70s.这是由于整理剂与纤维发生作用是一个过程,需要一定的时间,所需时间包括加热时间、热渗透时间和整理成膜时间.焙烘时间短,整理剂在纤维表面渗透不够深入,因而导电效果差.因此,只有当焙烘时间达到一定值,才能达到良好的抗静电效果.但在高温条件下,长时间的焙烘则会破坏抗静电剂的大分子结构甚至造成热氧化分解和热裂解,或破坏织物表面形成的导电膜.2.2织物抗静电性能正交试验DM-3726整理涤沦织物的正交实验[L由表1和表2可知,影响涤纶织物静电压的因素主次顺序为为了进一步确定整理剂浓度、焙烘温度、焙烘时间对织物抗静电性能有无显著影响,进行了正交实验的方差分析,利用统计学原理来确定3个因素对织物静电压和半衰期的影响差异性.由表3可知,因素2.3整理织物的强力在正交实验得出最佳工艺条件下,对涤纶织物进行后整理加工,而后对其进行基本性能测试,比较其整理前后织物服用性能的变化,如表4所示.表4中实验数据显示,整理后涤纶织物的断裂强力有所下降,而断裂伸长率有所上升.其原因是由于织物在经过抗静电剂化学作用后,产生化学变形,加之在整理过程需要190℃的高温,可能对部分纤维造成损失,导致织物的强力下降;同时,因为高温可能致使大分子链解开,分子和分子间作用力减少,从而使拉伸时分子链移动能力加强,织物的拉伸断裂伸长率增大.整理后织物的抗弯长度有所下降,即织物的柔软性略有增加,织物在服用方面性能得到提高,原因在于抗静电剂朝向纤维中心的疏水基团多是碳氢键,而碳氢键在高分子链中最柔软,因而能使化学纤维表面柔软平滑,减低了纤维表面摩擦,使其织物在服用时穿着更舒适.整理后织物的透气量略有下降,原因在于抗静电剂经过轧压后仅形成一层薄膜包覆在纤维的表面,使织物纤维之间的空隙略有减小.3整理剂用量和焙烘温度对织物抗静电性能的影响通过阳离子抗静电剂DM3726和非离子抗静电剂TN对比研究得知,经阳离子型抗静电剂CM-3726处理过的织物抗静电性能相对较好.在阳离子型抗静电剂DM3726的3因素3水平正交实验研究中发现,整理剂浓度对织物静电压影响最为显著,焙烘时间对其影响次之,焙烘温度影响程度最小.焙烘时间对织物半衰期影响最为显著,整理剂浓度对其影