以檸檬酸為交聯(lián)劑的溶膠-凝膠法超拒水整理耐久性研究.pdf

1、紡織品的拒水整理已具有悠久的歷史，已研究或已使用過的拒水劑種類也很多。但非環(huán)境友好的功能整理劑，如拒水拒油整理的氟碳類化合物，正受到環(huán)境保護(hù)條例的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。作為一種安全、環(huán)保的整理方法，溶膠-凝膠技術(shù)在紡織品拒水整理中迅速發(fā)展起來，并成為人們研究的大熱門之一。它可賦予棉織物良好的拒水效果，但目前這種拒水效果的耐久性卻不太理想。本課題以檸檬酸為交聯(lián)劑對提高棉織物溶膠-凝膠法拒水整理耐久性的可行性做出了初步探討。
　　 以檸檬酸為改

2、性交聯(lián)劑，通過改變檸檬酸使用量制備了含有不同自由羧基量的改性棉織物;以鹽酸為酸催化劑、正硅酸四乙酯(TEOS)為前驅(qū)體制備SiO2溶膠。采用溶膠-凝膠法拒水整理三步法工藝（即織物先經(jīng)檸檬酸溶液改性，再浸軋SiO2溶膠，最后使用低表面張力物質(zhì)進(jìn)行整理）整理棉織物，制備了超疏水表面。通過對拒水棉織物洗前及洗后靜態(tài)水接觸角、淋水等級、靜水壓及Si含量測定研究了改性棉織物上自由羧基含量對溶膠-凝膠法拒水織物耐久性的影響。利用掃描電子顯微鏡(SE

3、M)觀察了檸檬酸改性對織物溶膠-凝膠法拒水整理后其皂洗前后表面形態(tài)的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著布面自由羧基量的增加，織物拒水耐洗效果更好;并且經(jīng)檸檬酸改性交聯(lián)后拒水凝膠膜并未出現(xiàn)大面積脫落，仍保持較好拒水效果。這說明檸檬酸可以應(yīng)用到棉織物溶膠-凝膠法拒水整理中，提高其拒水耐久性。
　　 為了簡化工藝、降低成本，本實(shí)驗(yàn)以廉價、普遍的工業(yè)品水玻璃為基本原料，檸檬酸為酸催化劑制備了穩(wěn)定、均一、透明的二氧化硅溶膠。通過測定陳化過程中溶膠粒

4、徑及溶膠膠凝時間，研究了檸檬酸以及電解質(zhì)次亞磷酸鈉(SHP)的用量對檸檬酸-水玻璃二氧化硅溶膠體系的影響。借助FTIR及CP/MAS13CNMR固體核磁譜圖分析了檸檬酸-水玻璃溶膠高溫焙烘后的作用機(jī)理。結(jié)果表明:隨著檸檬酸量的增加(2＜pH＜4)，其膠凝時間也相應(yīng)的增加;電解質(zhì)SHP與檸檬酸共同作用影響溶膠體系，并且隨著SHP量的增大，膠凝時間變長;經(jīng)高溫作用后，檸檬酸羧基可以與硅羥基反應(yīng)形成酯鍵，于二氧化硅網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中引入羧基。

5、　　 基于檸檬酸-水玻璃溶膠體系，采用溶膠-凝膠法拒水整理兩步法（先浸軋檸檬酸-水玻璃溶膠，再進(jìn)行疏水整理）整理棉織物，制備了疏水棉織物。其中檸檬酸分子既作為酸催化劑來制備SiO2溶膠，又作為交聯(lián)劑使用，力圖加強(qiáng)棉織物與拒水溶膠膜間作用力，提高溶膠-凝膠法拒水整理的耐久性。實(shí)驗(yàn)通過靜態(tài)水接觸角、淋水等級及靜水壓的測定，及SEM圖譜分析研究了檸檬酸、SHP的量對溶膠-凝膠法拒水整理耐洗性的影響。實(shí)驗(yàn)顯示，在一定范圍內(nèi)，隨著檸檬酸用量的增

6、加，溶膠-凝膠法拒水整理耐久性相應(yīng)提高;并且SHP的存在對檸檬酸為交聯(lián)劑來提高溶膠-凝膠法拒水耐久整理中不可或缺。這表明，在SHP作用下，檸檬酸分子一部分羧基與棉織物反應(yīng)形成酯鍵;另一部分自由羧基于棉織物表面，可以與二氧化硅羥基作用（氫鍵及酯鍵作用），提高棉織物與二氧化硅膜之間的作用力，從而提高溶膠-凝膠法拒水整理的耐洗性能。進(jìn)一步研究表明，焙烘溫度及焙烘時間對織物拒水效果的耐洗性影響較大。并且隨著焙烘溫度升高及焙烘時間延長，其拒水耐久

7、性也相應(yīng)提高。綜合考慮，實(shí)驗(yàn)選用170℃，2min來整理織物以獲得較好的拒水耐久性能。
　　 對溶膠-凝膠法拒水整理耐摩擦性能的研究發(fā)現(xiàn)，無論是以TEOS還是水玻璃作為前驅(qū)體制備的SiO2溶膠整理棉織物，檸檬酸的交聯(lián)作用都可以提高拒水織物的耐磨性能。結(jié)合摩擦測試后SEM圖譜及接觸角測試可以推斷，摩擦次數(shù)對織物拒水性能的影響呈“下降-上升-下降”曲線下降直至布面破損。
　　 本課題將普通廉價的工業(yè)產(chǎn)品水玻璃代替TEOS，以