织物整理-涂层整理.ppt

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1、第五章第五章 涂层整理涂层整理参考文献：罗瑞林参考文献：罗瑞林.织物涂层技术，中国纺织出版社，织物涂层技术，中国纺织出版社，2005.3，北京，北京 顾振亚等（译）顾振亚等（译）.纺织品涂层与层压，化学工业出版社，纺织品涂层与层压，化学工业出版社，2005，北京，北京2007-2008第二学期5.1概况定义定义 I.在织物（或非制造布）表面均匀地涂敷一层或多层高分子成膜物，使其产生不同功能的一种表面加工技术。II.由两层或两层以上的材料组成，其中至少有一层是纺织品，而另一层是完全连续的聚合物涂层。层与层之间通过外加的粘合剂或材料自身的粘性紧密地粘合在一起。2007-2008第二学期涂层加工的主

2、要目的涂层加工的主要目的 涂层可以赋予织物外观和功能的变化，主要加工目的为：改变织物外观：珠光效果、反光效果、双面 双色效果、皮革外观效果、光 泽效果等 改变织物风格：柔软丰满的手感、硬挺及高 弹回复性等 增加织物功能：防水、防油、防酸、防碱、防辐射、防紫外和远红外辐射等2007-2008第二学期应用领域应用领域 服服 装装：风雨衣、羽绒服、劳防服等 产业用布产业用布：篷盖布、土工布、遮阳布、送风 管道、汽车用布等 装饰用布装饰用布：贴墙材料、铺地材料、椅子及沙 发面料、遮光窗帘等2007-2008第二学期常见涂层剂常见涂层剂常用的涂层剂主要有：聚氯乙烯树脂（包括糊树脂和悬浮树脂）聚丙烯酸酯涂

3、层剂（溶剂型、水分散型、超微乳液型等）聚氨酯涂层剂（溶剂型、水分散型）天然橡胶和合成橡胶涂层剂2007-2008第二学期涂层方法涂层方法直接干法涂层凝固涂层（湿法涂层）转移涂层层压涂层（层叠、贴合）喷涂法真空镀膜法2007-2008第二学期5.2 聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC）涂层剂及其添加剂）涂层剂及其添加剂5.2.1 PVC的合成的合成2007-2008第二学期聚合方法：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合等。PVC 树脂乳液聚合过程树脂乳液聚合过程2007-2008第二学期5.2.2 PVC树脂添加剂树脂添加剂 PVC 树脂进行涂层或制造人造革时，要添加：l增塑剂l稳定剂l润滑剂l发泡剂

4、及发泡促进剂l填料、着色剂等助剂2007-2008第二学期5.2.2.1 增塑剂增塑剂l高分子材料的增塑作用 高分子材料特别是分子极性较强的高分子材料，存在着分子间的作用力，如范德华力（偶极力、诱导力、色散力）和氢键。极性分子间的作用力强于非极性分子间力。大分子链的互相作用力阻碍分子链间的移动，有很强的刚性，不适于加工要求柔软、韧性好的制品。2007-2008第二学期 必须加入一些能降低大分子间力的物质，以降低树脂软化温度、熔融温度、玻璃化温度和熔体粘度，从而提高树脂的柔韧性、可塑性，便于制成多种软 PVC 制品 增塑剂大多是难挥发的高沸点液体有机化合物，有少数是低熔点的固体。2007-200

5、8第二学期l增塑剂的增塑原理 增塑剂分子借助和 PVC 极性分子间的偶极力作用而进入 PVC 大分子间，并通过三种方式削弱大分子间作用力2007-2008第二学期l隔离作用 增塑剂分子介于大分子之间，增大其间的距离，从而削弱大分子间的作用力l屏蔽作用 增塑剂分子的非极性部分遮蔽聚合物大分子的极性基，使相邻聚合物分子的极性基不发生作用l偶合作用 增塑剂的极性基团与聚合物分子的极性基偶合，破坏原来聚合物分子间的极性联结，从而削弱其作用力2007-2008第二学期 增塑剂的加入可使 PVC 分子链间的距离加大及作用力下降，分子链之间的相对运动变得容易，树脂的熔融流动温度、玻璃化温度、熔体粘度、脆性、

6、硬度、拉伸强度、弹性模量都降低，而制品的柔韧性增加，抗冲击强度和断裂伸长增大，耐寒性提高。2007-2008第二学期l增塑剂用量对增塑剂用量对PVC材质的影响材质的影响增塑剂的用量 10 的 PVC，为硬质制品增塑剂的用量在(1530)，为半硬质制品增塑剂的用量在(3070)，为软质制品2007-2008第二学期l增塑剂的基本要求增塑剂的基本要求 良好的相容性：主增塑剂与树脂以良好的相容性：主增塑剂与树脂以 1：1 混合混合而不发生析出而不发生析出 增塑效率高：增塑剂的用量越少越好增塑效率高：增塑剂的用量越少越好 耐久性好：耐久性好：挥发性、迁移性、抽出性要低挥发性、迁移性、抽出性要低 光和热

7、稳定性、耐寒性、绝缘性好，且不易燃光和热稳定性、耐寒性、绝缘性好，且不易燃和无毒性等和无毒性等2007-2008第二学期挥发性：增塑剂向气体介质的移动挥发性：增塑剂向气体介质的移动抽出性：在制品与溶剂或洗涤液接触时，增抽出性：在制品与溶剂或洗涤液接触时，增 塑剂会被抽取出来塑剂会被抽取出来迁移性：增塑剂由制品向与其接触的另一塑迁移性：增塑剂由制品向与其接触的另一塑 料制品的移动料制品的移动2007-2008第二学期l常用增塑剂常用增塑剂PVC 常用增塑剂按结构可分为：常用增塑剂按结构可分为：邻苯二甲酸酯类邻苯二甲酸酯类、脂肪酸脂肪酸酯类酯类、磷酸酯类磷酸酯类、石蜡类石蜡类。I.邻苯二甲酸酯类邻

8、苯二甲酸酯类常用的是邻苯二甲酸二（常用的是邻苯二甲酸二（2乙基）己酯（乙基）己酯（DOP）：）：2007-2008第二学期DOP 的相容性较好、挥发性小、光热稳定性好、耐低的相容性较好、挥发性小、光热稳定性好、耐低温、低毒、各项性能均优良，能满足大多数制品的要求。温、低毒、各项性能均优良，能满足大多数制品的要求。除了可以用于除了可以用于 PVC 增塑外，还可用于聚氯乙烯聚醋增塑外，还可用于聚氯乙烯聚醋酸乙烯、酸乙烯、PVA 缩丁醛、硝酸纤维素、乙基纤维素、聚甲缩丁醛、硝酸纤维素、乙基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯等的增塑。基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯等的增塑。2007-2008第二学期II.己二

9、酸二辛酯己二酸二辛酯 亦称己二酸二（亦称己二酸二（2乙基）己酯（乙基）己酯（DOA）：）：dioctyl adipate2007-2008第二学期DOA 的耐寒性好、增塑效率高、受热变形小，适于作的耐寒性好、增塑效率高、受热变形小，适于作 PVC、氯乙烯共聚物、聚苯乙烯、硝酸纤维素、乙基纤维、氯乙烯共聚物、聚苯乙烯、硝酸纤维素、乙基纤维素和合成橡胶的增塑剂，但是挥发性较大，耐水性、迁移素和合成橡胶的增塑剂，但是挥发性较大，耐水性、迁移性、电绝缘性不足。性、电绝缘性不足。一般与一般与 DOP、邻苯二甲酸二丁酯（、邻苯二甲酸二丁酯（dibutylphthalate，DBP）等合用，作辅助增塑剂。）

10、等合用，作辅助增塑剂。2007-2008第二学期III.磷酸三甲酚酯磷酸三甲酚酯 简称简称 TCP：tricresyl phosphate2007-2008第二学期TCP 相容性好、挥发性小、有阻燃性、光热稳定性相容性好、挥发性小、有阻燃性、光热稳定性好、电性能好、耐辐射性好、不易被油抽出、耐磨性好、电性能好、耐辐射性好、不易被油抽出、耐磨性好，而且可以增大好，而且可以增大 PVC 与其他添加剂的相容性；但耐与其他添加剂的相容性；但耐寒性较差。寒性较差。2007-2008第二学期IV.氯化石蜡氯化石蜡挥发性小，阻燃性和电绝缘性优良，能赋予制品一定的挥发性小，阻燃性和电绝缘性优良，能赋予制品一定

11、的光泽和抗张强度。可作为辅助增塑剂以降低成本。光泽和抗张强度。可作为辅助增塑剂以降低成本。除除 PVC 以外，还可用于丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡以外，还可用于丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯橡胶等的增塑。胶、聚氨酯橡胶等的增塑。2007-2008第二学期l 增塑作用机理增塑作用机理2007-2008第二学期5.2.2.2 稳定剂稳定剂l定义：能阻止或抑制树脂因受热、光、氧、细菌等而引起变质的物质。2007-2008第二学期l原理：PVC 分子中存在许多结构上的缺陷，使大分子按链式机理发生脱 HCl 降解反应。连续脱 HCl 反应，使 PVC 大分子主链上产生共轭双键的多烯系列，随着共轭序列

12、的加长，PVC 的颜色加深，最后变成棕色、黑色。此外，多烯链段的化学稳定性很低，会发生聚烯烃的氧化而使分子链断裂降解。2007-2008第二学期2007-2008第二学期烯丙基氯2007-2008第二学期HCl的催化作用2007-2008第二学期5.2.2.2.1 热稳定剂热稳定剂l作用机理 吸收 HCl，抑制其自动催化作用 取代 PVC 大分子中不稳定的叔碳氯原子和烯丙基氯原子，抑制脱 HCl 反应 与多烯结构发生加成反应，破坏大共轭体系的形成和变色 捕捉自由基，阻止氧化反应等2007-2008第二学期l热稳定剂的种类（大多数为弱有机酸的金属盐）金属皂类热稳定剂 即能中和 HCl，又可置换

13、PVC 分子链上的不稳定氯原子；由于含长脂肪链，是一种兼具润滑作用的热稳定剂；多无毒或低毒 主要有：硬脂酸的钙、钡、镉、镁、锂、锌、铝、铅、锶、钴、锡和钠盐；月桂酸的钡、钙、锌、镉盐等；蓖麻醇酸的钡、镉、锶盐等；其中，铅、镉盐毒性大，已较少使用。2007-2008第二学期盐基性铅盐类热稳定剂结合脱出的 HCl，稳定性好，价廉，应用广泛；电性能优越，吸水性低，被大量用于电绝缘品和长期在潮湿环境中使用的制品常用的有三盐基硫酸铅 3 PbOPbSO4H2O 二盐基亚磷酸铅 2 PbOPbHPO41/2 H2O2007-2008第二学期三盐的耐热性和电绝缘性能好，特别适合需要高温成形的场合；二盐具有突

14、出的耐气候性，并有抗氧化和屏蔽紫外线的能力，热稳定性和电绝缘性也较好，与三盐有协同作用，宜混合使用。2007-2008第二学期有机锡类热稳定剂 与金属皂类一样，既能与 HCl 结合，又能与不稳定氯原子作用，还能与多烯结构进行反应，热稳定效果较好。价格较贵，但用量很少，可单独使用。二月桂酸二丁基锡（DBTL）具有优良的润滑性和耐气候性，不易被硫化物污染，但耐热性稍差。2007-2008第二学期 马来酸二丁基锡马来酸二丁基锡具有优良的耐气候性和透明性，长具有优良的耐气候性和透明性，长期耐热性尤佳，但有一定毒性，有催泪性，无润滑性。期耐热性尤佳，但有一定毒性，有催泪性，无润滑性。2007-2008第

15、二学期5.2.2.2.2 光稳定剂光稳定剂l光老化光老化 聚合物的光老化，是紫外线和氧参与下的一系列复杂反应的结果，因此这一过程又称为光氧化或氧化光分解。一般认为光氧化过程是一个由光能引发的自动氧化过程，由引发过程、转移过程和终止过程组成。2007-2008第二学期引发过程2007-2008第二学期转移过程2007-2008第二学期终止过程2007-2008第二学期l光稳定剂的作用原理光稳定剂的作用原理 光稳定剂可分为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕获剂（四层屏障）。2007-2008第二学期l光屏蔽剂光屏蔽剂 又称遮光剂，是一种能够吸收或反射紫外线的物质，是光辐射和聚合物之间的第一道

16、屏障 常见光屏蔽剂主要有碳黑、二氧化钛、氧化锌等2007-2008第二学期l紫外线吸收剂 能够强烈地吸收紫外光，并将其能量转变成无害的热能放出；构成光稳定化中的第二道防线常见紫外光吸收剂：I.水杨酸类II.二苯甲酮类III.苯并三唑类2007-2008第二学期I.水杨酸类水杨酸类 本身吸收紫外光的能力很低，吸收的波长范围也较窄（小于 340 nm），但在吸收了一定光能后，水杨酸酯类可发生分子重排，形成烯醇式互变异构体，将能量消除，从而获得光稳定效果。2007-2008第二学期作用机理：作用机理：2007-2008第二学期II.二苯甲酮类二苯甲酮类 吸收波长范围宽，在整个紫外区都有较强的吸收作用

17、。2007-2008第二学期2007-2008第二学期III.苯并三唑类 对紫外光的吸收区域宽，可有效吸收 300400 nm 的紫外光，对可见光几乎不吸收，故无着色的缺点。2007-2008第二学期作用机理：作用机理：2007-2008第二学期l猝灭剂（减活剂，猝灭剂（减活剂，quencher）当聚合物吸收未被屏蔽和吸收的紫外光时，聚合物处于不稳定的“激发状态”，为防止其进一步分解产生活性自由基，从受激聚合物分子上将激发能消除，使之返回低能状态的物质2007-2008第二学期猝灭剂转移能量的方式：猝灭剂转移能量的方式：I.猝灭剂接受激发聚合物分子的能量，本身成为非反应性的激发态，然后再以无害

18、的方式将能量消散，示意为：2007-2008第二学期II.猝灭剂与受激聚合物分子形成一种激发态络合物，再通过光物理过程消散能量，示意为：2007-2008第二学期猝灭剂的种类猝灭剂的种类主要是金属络合物，多为二价镍络合物2007-2008第二学期2007-2008第二学期 猝灭剂对聚烯烃类有突出的稳定效果，多用于薄膜和纤维。在溶剂中的溶解性极小。与二苯甲酮类、苯并三唑类光稳定剂并用，有协同效应。2007-2008第二学期l 自由基捕获剂自由基捕获剂 哌啶衍生物，吸收光氧化作用中产生的聚合物活性自由基，以阻止链式氧化反应的蔓延 特别适用于聚烯烃、聚苯乙烯、聚氨酯等高分子材料，稳定效果比紫外线吸收

19、剂高2007-2008第二学期2007-2008第二学期5.2.2.3 润滑剂润滑剂l内润滑剂：减小树脂粒子间、内润滑剂：减小树脂粒子间、PVC分子间摩擦效分子间摩擦效应。硬脂酸、硬脂醇及二者的酯，硬脂酸的钙、应。硬脂酸、硬脂醇及二者的酯，硬脂酸的钙、铅、铬、钡盐。铅、铬、钡盐。l外润滑剂：降低熔融物对加工机械表面的粘附，外润滑剂：降低熔融物对加工机械表面的粘附，产品表面光滑。长直链烷烃石蜡，产品表面光滑。长直链烷烃石蜡，28-32碳链长的碳链长的羧酸、低分子量聚乙烯等。羧酸、低分子量聚乙烯等。2007-2008第二学期5.2.2.4 发泡剂及发泡促进剂发泡剂及发泡促进剂 物理发泡：高压空气（

20、或氮气）；沸点较低 有机溶剂（四氯乙烷、丁酮）化学发泡：碳酸氢铵、碳酸氢钠；AC发泡 剂（偶氮二甲酰胺，唯一不燃烧 的有机发泡剂）2007-2008第二学期5.2.2.5 填料及颜料填料及颜料填料填料（矿物性及非矿物性填料）：重质碳酸钙、轻质碳酸钙、陶土、滑石粉、硫酸钡颜料颜料（染料、无机颜料及有机颜料）：钛白粉、铬黄、偶氮类钙盐或钡盐（红色）、酞菁、金粉、银粉、云母钛等2007-2008第二学期用途用途 适合制作篷盖布、防雨布、汽车及家用装饰布、箱包、家具面料、鞋面革、广告灯箱布等 很很大大一一部部分分PVC涂涂层层织织物物用用于于制制作作防防水水油油布布。PVC易易于于装装饰饰，并并可可以

21、以使使用用新新型型印印刷刷技术。技术。2007-2008第二学期使用涂层织物的道路清洁车使用涂层织物的道路清洁车2007-2008第二学期用于连接车厢的风箱式连接部分用于连接车厢的风箱式连接部分2007-2008第二学期溶剂型、乳液型、水溶液型、l 有机溶剂型 含有约 80 的溶剂，成膜性好，皮膜光滑柔软，易于烘干，但易燃、易爆、污染环境。l 乳液型 以水为分散介质，无易燃、易爆和污染环境的弊端5.3 聚丙烯酸酯（聚丙烯酸酯（PA）涂层剂）涂层剂概述概述2007-2008第二学期5.3.2 溶剂型聚丙烯酸酯涂层剂制造原理及工艺溶剂型聚丙烯酸酯涂层剂制造原理及工艺l溶剂型聚丙烯酸酯涂层剂一般采用

22、悬浮聚合法或溶液聚合：悬浮聚合水及分散剂包装混合单体引发剂调节剂过滤水洗烘干溶解过滤溶剂2007-2008第二学期 制备聚丙烯酸酯的常用单体有：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯腈等。通常选用其中的数只单体进行共聚合。属自由基聚合，需要引发剂，如偶氮二异丁腈（AIBN）和过氧化二苯甲酰（BPO）。反应历程：链引发、链增长、链转移、链终止等2007-2008第二学期引发剂裂解：2007-2008第二学期链引发：链增长：2007-2008第二学期链终止：链转移：2007-2008第二学期常用分散剂：u聚乙烯醇（PVA）u羧甲基纤维素（CMC）u明胶u淀粉u碳酸镁、磷酸

23、钙、硫酸钡等2007-2008第二学期制备溶剂型聚丙烯酸酯涂层剂的主要指标是：制备溶剂型聚丙烯酸酯涂层剂的主要指标是：外观外观 淡棕色至棕色粘稠液淡棕色至棕色粘稠液固含量固含量 20 1%粘度粘度 50006000 mPas （NDJ79 粘度计，粘度计，30）2007-2008第二学期5.3.3 水分散型聚丙烯酸酯涂层剂合成原理及工艺水分散型聚丙烯酸酯涂层剂合成原理及工艺 水分散型聚丙烯酸酯涂层剂的制备，采用乳液聚合法。乳液聚合体系主要由单体、水溶性引发剂（如过硫酸铵、过硫酸钾）、乳化剂和水四种基本成分组成。2007-2008第二学期乳液聚合的工艺流程：乳液聚合的工艺流程：水、乳化剂和分散剂

24、水、乳化剂和分散剂过滤过滤成品成品混合单体混合单体悬浮聚合悬浮聚合2007-2008第二学期水分散型聚丙烯酸酯涂层剂的主要指标有：水分散型聚丙烯酸酯涂层剂的主要指标有：普通型普通型 高固含量型高固含量型外观外观 白色乳状液白色乳状液 白色乳状液白色乳状液 固含量固含量 (402)(5060)粘度粘度 30 mPas 30 mPas pH 值值 45 45乳化体系乳化体系 阴离子型或非离子型阴离子型或非离子型2007-2008第二学期丙烯酸酯超微粒子乳液涂层剂合成原理及工艺丙烯酸酯超微粒子乳液涂层剂合成原理及工艺 一般超微粒子乳液，其分散相颗粒平均粒径在 5010 nm 范围内，外观为透明或半透

25、明的胶体分散液。由于瑞利散射，其反射光呈青白色，透过光呈黄红色。2007-2008第二学期l合成方法：合成方法：I.在混合单体中，适当添加含亲水性基团的单体，按一般乳液聚合方法制得普通乳状液II.调高 pH 值，使胶粒膨化III.加适量亲水性有机助溶剂，使膨化了的胶粒解体、细化，最终得到介于分散体和分子溶液之间的状态，成为热力学稳定的油-水分散体系。2007-2008第二学期超微粒子乳液涂层剂的主要指标有：超微粒子乳液涂层剂的主要指标有：外观外观 半透明黏液半透明黏液粘度粘度 3000 200 mPaspH 值值 892007-2008第二学期l旋转粘度计旋转粘度计u转子号数u测试温度u转速2

26、007-2008第二学期5.3.5 聚合物的主要物理性能参数聚合物的主要物理性能参数lTg：Tg高，成膜硬度高；反之则低。Tg共聚物玻璃化转变温度；Tgi组分i的均聚物玻璃化转变温度；Xi组分i的质量百分数。2007-2008第二学期l最低成膜温度MFT：形成连续膜的最低温度。实测中，一般MFT50），而且树脂在低沸点溶剂中溶解度较高，在高沸点溶剂中溶解度较低。涂层后在烘干过程中，低沸点溶剂首先逐步蒸发，使树脂浓度上升，就会逐渐凝结出来。在凝结过程中，高沸点溶剂是微隙分散状态，凝结过程在分散粒子周围界面上进行，最后当高沸点溶剂烘干后，就形成无数细孔。2007-2008第二学期例：对于PU树脂，

27、低沸点良溶剂一般为 DMF(153)，高沸点非良溶剂可选用苯二甲酸二丁酯(339)。在 30 时，PU 在两者中的溶解度分别为 49%和 0.52007-2008第二学期 可溶性物质抽取法 在涂层剂中掺入水溶性物质，烘干成膜后，再用水洗法将水溶性物质抽出，形成微孔。层压法 织物与事先制备好的微孔膜（如Gore-tex）通过层压的方法结合在一起2007-2008第二学期亲水透湿法亲水透湿法 在聚氨酯或聚丙烯酸酯涂层剂中混入亲水性高聚物，成膜后，借助于亲水性基团与水蒸汽分子的氢键作用，并通过大分子热运动将水蒸汽分子自湿度大的一方传递到湿度小的一方释放，而达到透湿目的。亲水性基团成为传递水分子的“通

28、道”或“阶梯”。2007-2008第二学期5.10 主要功能评价、测试方法原理主要功能评价、测试方法原理5.10.1 抗渗水性（耐静水压）测定抗渗水性（耐静水压）测定 静水压表示水通过涂层织物时遇到的阻力，即在标准大气条件下，织物涂层面接触水面，承受持续上升的水压，直到织物背面有三处渗出水珠时为止，此时测得的水的压力值表示涂层织物的抗渗水性能。2007-2008第二学期测定静水压的仪器有低压、高压两种：低压测定的静水压力在2m水柱以下，用于普通防水涂层织物，夹持试样的环形夹头受压面积约100cm2 高压测定静水压柱最高70m。高压环形夹头受压面积约7.8cm2。试验用的水为纯净的蒸馏水，测试温

29、度在202。2007-2008第二学期5.10.2 拒水性测定（沾水性测定）拒水性测定（沾水性测定）经过标准大气调湿的试样绷在绷架上，绷架放在试样底座上，试样正面朝上，经向与水流方向平行，将250ml、20 的蒸馏水迅速注入漏斗，喷淋时间为2530s。2007-2008第二学期5.10.3 透湿量测定透湿量测定方法A(吸湿法)和方法B(蒸发法)2007-2008第二学期5.10.4 防钻绒性测试方法防钻绒性测试方法 将待测织物缝成口袋，内装一定质量的羽绒，放进试验机的回转箱内，再放入10只橡胶球，通过回转箱的定速转动，使橡胶球不断地撞击装羽绒的试样口袋。经过一定时间的碰控试验，检查计算从口袋内钻出的羽绒根数，作为评定织物防钻线性能的依据。2007-2008第二学期抗粘连性 压缩弹性耐非水液体性测试方法 耐磨性能测定方法耐沾污性测定方法 拒油性能测定方法耐低温试验方法 热空气加速老化试验方法遮光性能试验方法 粘附强度测定方法厚度试验方法 涂层厚度试验方法5.10.5 其它性能测试方法其它性能测试方法