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抗静电剂对涤纶和锦纶织物的抗静电效果

时间:19-04-03 05:36

本文选用的抗静电剂TF-480是聚酯聚醚类聚合物,分子结构中的对苯二甲酸乙二醇链段与涤纶大分子结构相似,在高温下,可进入聚酯的微软化纤维表面而与聚酯大分子产生共结晶,固着在涤纶上获得耐久性:同时,其分子结构中含有聚醚链部分,具有吸湿性,可提高织物的含湿量,增加导电性,加快静电荷的逸散速度,赋予织物一定的抗静电能力,同时使织物具有易去污性能[11]。本文采用该整理剂对涤纶、锦纶织物进行整理,优化加工工艺,以提高织物的抗静电性能。

1 实验部分

1.1材料与仪器

染色春亚纺(涤纶)和染色塔丝绒(锦纶)(吴江盛虹印染公司提供),抗静电剂TF-480,三聚氰胺, MgCl2,纯碱,洗衣粉(市售)。

气压式轧车小定型烘干机YG342织物感应式静电测试仪,U测色仪,家用洗衣机。

1.2 实验工艺

1.2.1 工艺流程

一浸一轧(轧液率80%)→预烘(90~95℃×1min)→焙烘→皂洗→水洗→烘干→抗静电织物。

1.2.2 皂洗条件

洗衣粉2 g/L,纯碱2 g/L,40℃,5 min,浴比 1:30,然后在清水中漂洗3次。为检测整理织物抗静电的耐久性,以上操作重复20次,烘干后得到抗静电织物。

1.2.3 织物抗静电性测试

温度(20±2)℃,相对湿度(35±2)%,平衡3h,测试静电电压和半衰期。

1.2.4织物K/S值测试

采用D65光源和10°视场,测试织物K/S值。

2结果与讨论

2.1 未经抗静电剂整理织物的性能

未经抗静电剂整理织物的静电性能和K/S值测试结果见表1。

表1 未整理织物的静电性能和K/S值

整理织物 静电电压峰值/V 半衰期/s K/S值
洗前 洗后
染色春亚纺 染色塔丝绒 883
1221
8.3
24.0
4.8910
4.9001
3.4949
3.6199

由表1可知,未经整理织物的静电电压和半衰期都很高,如直接服用会产生严重的静电现象。水洗后的K/S值低于水洗前的,主要是因为织物褪色的缘故。

2.2 抗静电剂TF-480对织物抗静电整理

采用单因素法,用抗静电剂TF-480分别对染色春亚纺和染色塔丝绒进行处理,测试其整理效果,优化抗静电剂质量浓度、焙烘温度、处理时间和交联剂用量。

2.2.1抗静电剂质量浓度对抗静电性能的影响

采用5种不同质量浓度的TF-480对织物进行处理,经浸轧和180℃×30s整理后进行测试,结果见表2。

表2 抗静电剂质量浓度对织物抗静电性能的影响

质量浓度
/(g·L-1)
染色春亚纺 染色塔丝绒
静电电压峰值/V 半衰期/ s K/S值 静电电压 峰值/V 半衰期/ s K/S值
洗前 洗后 洗前 洗后
20
30
40
50
60
4
3
3
3
3
0.09
0.08
0.08
0.09
0.09
5.0770
5.2357
5.2056
5.3247
5.3911
5.0377
5.1245
5.0728
5.1050
5.0505
695
618
659
634
616
1.95
2.00
1.01
1.08
0.99
3.4953
3.4910
3.4722
3.5633
3.5361
3.4789
3.4004
3.4619
3.5503
3.5273

由表2可知,用抗静电剂TF-480处理的织物抗静电效果相当明显。当用质量浓度为30~40g/L的抗静电剂处理涤纶织物后,静电电压和半衰期最低,故质量浓度选择30g/L为宜。对整理前后涤纶织物的K/S值进行比较发现,不管水洗前后,整理后织物的K/S值均增加。对锦纶织物而言,用质量浓度为60g/L的抗静电剂处理的织物其静电电压和半衰期最低,但考虑到成本问题,经30g/L抗静电剂处理的织物静电电压较低,经40g/L抗静电剂处理的织物半衰期较低,所以质量浓度可选择30~40g/L。对整理前后锦纶织物的K/S值进行比较发现,不管水洗前后,整理后织物的K/S值均降低,织物表观颜色深度下降,这可能是因为抗静电剂的加入影响了染料的发色。

2.2.2 焙烘温度对织物抗静电性能的影响

根据2.2.1测试情况,选择抗静电剂质量浓度为30g/L,焙烘时间为30s。测试焙烘温度对抗静电为30g/L,焙烘时间为30s,测试焙烘温度对抗静电性能的影响,结果见表3。

由表3可知,涤纶织物经150~190 ℃焙烘后,静电电压峰值和半衰期均很小,考虑到焙烘温度是影响整理效果的一个重要因素,温度过低,反应速率低,交联反应不完全,温度过高,手感变差,织物易受损,因此,焙烘温度选择160~170℃为宜。就锦纶织物而言,经180℃炉烘的织物,其静电电压最低,半衰期也较低,考虑到150~190℃围内半衰期变化不大,所以焙烘温度以180℃为宜。

表3 焙烘温度对织物抗静电性能的影响

质量浓度/(g·L-1) 染色春亚纺 染色塔丝绒
静电电压峰值/V 半衰期/ s K/S值 静电电压 峰值/V 半衰期/ s K/S值
洗前 洗后 洗前 洗后
150 160 170 180 190 3 3 3 3 3 0.08
0.10
0.08
0.10
0.10
5.1553
5.2658
5.2502
5.4003
5.0752
4.9886
5.0748
4.9737
5.1172
5.0543
851
753
870
776
942
1.67
1.71
1.71
1.71
1.73
3.4715
3.4704
3.5243
3.5130
3.5627
3.4082
3.4864
3.5244
3.5006
3.5627

2.2.3焙烘时间对织物抗静电性能的影响

根据2.2.1、2.2.2小节的测试情况,选择质量浓度为30g/L的抗静电剂,涤纶织物焙烘温度选择 170℃,锦纶织物焙烘温度选择180℃,测试不同焙烘时间对织物抗静电性能的影响,实验结果见表4。

表4 焙烘时间对织物抗静电性能的影响

质量浓度
/(g·L-1)
染色春亚纺 染色塔丝绒
静电电压峰值/V 半衰期/ s K/S值 静电电压 峰值/V 半衰期/ s K/S值
洗前 洗后 洗前 洗后
20
30
40
50
60
3
3
3
3
3
0.08
0.07
0.07
0.07
0.07
5.1168
5.3676
5.2316
5.1417
5.2323
4.8970
5.1033
5.0300
4.9570
5.0673
839
813
768
861
787
1.98
2.01
1.88
1.99
1.97
3.5002
3.5636
3.5137
3.5245
3.5751
3.5000
3.5136
3.5025
3.5189
3.5092

由表4可知,焙烘时间对涤纶织物静电电压和半衰期影响不大。考虑到焙烘时间过短,可能造成反应不完全;时间过长,手感变粗糙,综合各因素选择30s为宜。就锦纶织物而言,当焙烘时间为40s时,静电电压和半衰期最低,所以焙烘时间以40s为宜。

通过对抗静电剂浓度、焙烘温度和时间的单因素实验,得到整理涤纶织物较合适的工艺:整理剂质量浓度为30g/L,170℃×30s;整理锦纶织物较合适的工艺:整理剂质量浓度为30~40g/L,180℃×40s。

2.2.4 交联剂质量浓度对织物抗静电性能的影响

以三聚氰胺为交联剂、MgCl2为催化剂,测试其对织物抗静电性能的影响,实验条件为:抗静电剂质量浓度30g/L,涤纶织物170℃×30s,锦纶织物 180℃×30 s,结果见表5。

表5 交联剂质量浓度对织物抗静电性能的影响

质量浓度
/(g·L-1)
染色春亚纺 染色塔丝绒
静电电压峰值/V 半衰期/ s K/S值 静电电压 峰值/V 半衰期/ s K/S值
洗前 洗后 洗前 洗后
2
4
6
8
10
3
3
3
3
3
0.05
0.09
0.10
0.09
0.08
5.3489
5.3746
5.4368
5.4247
5.5048
5.0763
5.1298
5.1291
5.1354
4.9997
918
826
676
754
789
1.68
1.88
1.00
1.11
1.20
3.5779
3.5836
3.6281
3.6293
3.5269
3.5625
3.5307
3.5228
3.5587
3.5053

由表5可知,对涤纶织物来说,加入交联剂对降低静电电压峰值和半衰期作用不大,因此,整理涤纶织物时可不用交联剂。原因可能是抗静电剂TF-480能与涤纶分子结合,交联剂的加入不起作用。而对锦纶织物而言,当交联剂质量浓度为6sL时,能降低静电电压峰值和半衰期,抗静电性最好,这可能是因为抗静电剂TF-480通过交联剂与锦纶发生结合,提高了抗静电剂在锦纶上的牢度,从而可增加其耐久性。

3 结论

1)抗静电剂TF-480对涤纶和锦纶织物均有较好的抗静电效果,且耐久性良好。涤纶织物的整理工艺:整理剂质量浓度为30g/L,170℃×30s;锦纶织物的整理工艺:整理剂质量浓度为30~40g/L,交联剂质量浓度为6 g/L,180℃×40s。

2)从分子结构分析,由于抗静电剂TF-480和涤纶分子的结构相似,故该抗静电剂能与涤纶分子较好结合,在整理中可不加交联剂:而锦纶为聚酰胺高分子化合物,与抗静电剂TF-480结构有差异,抗静电剂与锦纶纤维的结合力不强,为增加抗静电剂牢度,提高抗静电的耐久性,可加入交联剂三聚氰胺,并以MgCl2为催化剂。

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