紡織工業(yè)中所用的聚氨酯

根據(jù)美國塑料工業(yè)協(xié)會聚氨酯部的資料表明，聚氨酯在美國防織業(yè)和造革業(yè)中的用量占全行業(yè)的第八位，即僅次于建筑、運(yùn)輸、家具、地毯、儀表、寢具等行業(yè)的使用量，呈現(xiàn)日益增長的趨勢，聚氨酯在紡織業(yè)的主要用途有以下幾個方面：

1彈性纖維及其織物

早在l954年，美國杜邦公司業(yè)已出品名為Spondex約聚氨酯纖維(簡稱氨綸)，因具有類似橡膠的高彈性，故也稱作彈性纖維。用它所制的機(jī)織，針織或非織造布具有40 左右的彈性和l 50 左右的高延伸度，故可以用來生產(chǎn)各種緊身衣褲、內(nèi)衣、泳裝等運(yùn)動服，芭蕾等劇裝，彈力絲襪，鞋帽等人體著用物品和繃帶，服飾等制件。此外，目前正廣泛與棉、滌綸、尼龍、蠶絲等不同纖維并用以制造復(fù)合紡織產(chǎn)品，且以針織，經(jīng)緯編和有梭機(jī)織等方法較大規(guī)模地生產(chǎn)各種衣用和鞋帽用面料和松緊帶。國內(nèi)外業(yè)已相繼出品使用上述氨綸絲和其它纖維的復(fù)合紡織品，如有蠶絲／氨綸包覆絲新產(chǎn)品，其中包括真絲彈力綢，真絲彈力連褲襪等。前者可用作新衣料，鞋帽新面料或其它具有伸縮性能的部件或裝飾件；氨綸經(jīng)彈燈 絨，既富有彈性、絨毛豐富、色澤柔和等特點(diǎn)的新面料，也是具有良好保暖性能的鞋帽用料；氨綸非織造布(不織布或免紡布)，有生產(chǎn)簡易、成本低廉、柔軟、防水、透濕等優(yōu)特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于服裝、鞋帽、醫(yī)療、工礦等行業(yè)中以制作內(nèi)衣、服飾、襯里、底墊、口罩、繃帶、頭罩、鞋套、工業(yè)濾布等產(chǎn)品。

2二、紡織助劑

聚氨酯的水分散體或溶液業(yè)已較廣泛地用作紡織印染助劑，后整理劑于紡織和制革工業(yè)之中。

1 染色和印花助劑

1．1 染色助劑　

如陽離子型水分散聚氨酯可用作染前處理劑，可改進(jìn)織物或無紡的可染性。另外如某些水分散聚氨酯能與多種纖維和染料相反應(yīng)，從而能顯著提高染色物的牢度。

1．2 印花粘合劑　

如國內(nèi)開發(fā)的以亞硫酸氨鈉作封端劑的水分散熱反應(yīng)型聚氨酯PUT－02可用于大面積涂料印花中，能改進(jìn)涂料和織物間的粘接性和印花織物的耐磨性。

1．3 特種印花粘合劑　

水分散聚氨酯可用作特種印花粘合劑，主要用于透明印花和消光印花之中，對于前者應(yīng)采用具有優(yōu)良滲透性和不泛黃的水分散聚氨酯，如大日本油墨公司的E一1005品種，日本制藥工業(yè)公司的熱反應(yīng)產(chǎn)品系Elastron等。它們雖然一般用于滌綸薄型織物，但也可用于棉織物和毛織物中 如棉布的透明印花處方。

2 后整理劑

聚氨酯可用作天然纖維織物和合成纖維織物的后整理劑，能調(diào)節(jié)和改進(jìn)織物的手感豐滿度，抗皺和抗起球等性能。

2．1 柔軟與防皺整理劑

水分散聚氨酯不含甲醛，且有較好的成膜和柔彈性能，故能完全或部分代替氨基樹脂用作織物的防皺整理劑或柔軟添加劑。如把棉織物或滌棉混紡織物浸漬于2-5 %濃度水分散聚氨酯的稀釋液中，且在126℃溫度中固化，可提高上述織物的柔軟度和防皺性。 另此外，采用兩種不同類水性分散聚氨酯的混合物浸漬滾棉混紡織物，可使它同時獲得柔軟性，抗皺性和拒水性。

2．2 防水透氣整理劑

聚氨酯可用作織物的防水透汽涂層，從而使該織物具有防水透氣功能 如可把聚氨酯的二甲基甲酰胺溶液涂覆于織物上，然后浸入水中，以二甲基甲酰胺與水的相互置換，使在織物上形成能防水又透濕的多孔薄膜，而得到上述功能，但目前已趨向于使用水分散聚氨酯。它不僅能得到上述功能，且有無毒，成本低廉和產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。

2．3 織物仿麻整理劑

與一般的仿麻整理相比，水分散熱反應(yīng)性聚氨酯仿麻整理劑的大特點(diǎn)之一是耐洗滌性強(qiáng)，原因是其分子量較低，對織物滲透力強(qiáng)，且能與纖維反應(yīng)和自身交聯(lián)成膜 尤其是以天然多糖作原料，經(jīng)合成制得的水性分散聚氨酯，不僅能改進(jìn)整理織物的吸水性，還不會引起染料褪色，故是一類高級仿麻整理劑。

2．4 抗靜電和親水整理劑

如上述Ehstron系列中的W-N。可用作織物的耐久性抗靜電和親水整理劑，由W-11整理的聚酯派力斯織物，經(jīng)10次洗滌后毋能保持較高的抗靜電和親水性能。

2．5 羊毛防皺整理劑

如由德國拜耳公司出品的一種活性水分散聚氨酯，若與聚乙烯亞胺相混合，且在非離子凝集荊的作用下，可使羊毛及其混紡物得到較高的防縮效果。另外Elastron BAP的水分散聚氨酯不僅可用于羊毛的防縮加工中，還能用于羊毛織物的防氈化和防起球整理之中。

2．6 免燙整理劑

如使羥乙基木質(zhì)素磺酸鹽(HELS)與芳族異氰酸酯相反應(yīng)，可制得木質(zhì)素聚氨酯，用它處理棉織物，能提高該織物的免燙性能。

2．7 拒水拒油整理劑

如將含氧聚氨酯乳液與含氰丙烯酸酯聚合物乳液混合，作為后整理劑處理織物，能使該織物具有拒水和拒油功效。

3 無紡布粘合劑

聚氨酯單獨(dú)或與天然、丁苯、丁腈、丙烯酸酯、聚醋酸乙烯或聚乙烯等橡膠或樹脂乳液并用可用作無紡布生產(chǎn)中的粘合劑。作為纖維材料可為棉、麻、羊毛、粘膠、合成、玻璃、石棉等纖維，可分別制造服裝襯里、面料、鞋帽襯布、餐巾、窗簾、人造革的基布、塑料或橡膠制品的增強(qiáng)材料，濾布等工業(yè)用材。

3涂層織物和其它產(chǎn)品

涂層織物是在織物表面均勻涂復(fù)聚氨酯連續(xù)薄膜，從而使該織物改變外觀，格調(diào)，提高性能，增加功能的二次加工品，這是紡織后整理中新發(fā)展的一種加工技術(shù)。目前世界涂層紡織品已占紡織品總產(chǎn)量的20%，且以產(chǎn)值計占總產(chǎn)值的30%。

涂層織物所用纖維可為棉、麻、絲、毛合成纖維，粘膠纖維等單一純纖維，也可為上述各種材料的混紡物。另外涂層工藝可采用干法、濕法、干濕法、轉(zhuǎn)移、迭層和發(fā)泡層合等方法。涂層工藝一般不要求水洗，故可節(jié)約用水，減少污水的生成量，再者可用低檔基布生產(chǎn)高檔織物，大幅度提高產(chǎn)品的附加價值。由于織物涂層具有上述眾多的優(yōu)點(diǎn)，所以是當(dāng)今世界紡織工業(yè)中頗有發(fā)展前途的一種加工技術(shù)。

織物涂層劑大體上經(jīng)歷了由桐油、樹膠、植物汁液等天然原料向橡膠(膠SL)，塑料等合成高聚物轉(zhuǎn)化的過程 目前常采用聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、天然橡膠、合成橡膠(如丁苯膠、氯丁膠、改性氯丁膠、丁腈膠 氯磺化聚乙烯等)，以苯乙烯系為代表的熱塑性彈性體、聚乙烯醇、聚酰胺、乙烯醋酸乙烯酯和聚四氟乙烯等熱塑性樹脂。但以聚氯乙烯，聚氨酯和聚丙烯酸酯的用量為大。

3．1 薄型涂層

織物薄型涂層織物是指在尼絲紡，滌綸塔夫綢等薄織物上直接涂敷涂層劑后所制得的有較薄涂層的織物產(chǎn)品 一般具有質(zhì)輕，柔軟，強(qiáng)度高，不透水等優(yōu)特點(diǎn)。若采用聚氮酯作涂層劑，則更能提高所得制品的柔軟，防水透濕，耐磨等特性。如國內(nèi)煙臺萬華合成革集團(tuán)科技公司的織物直接涂層用高耐水壓聚氨酯涂層劑，采用聚乙二酸乙二酵丙二醇酯(PEPA)和聚丙二醇作低聚物二醇，二苯甲烷二異__氰酸酯(MDI)，乙二醇作擴(kuò)鏈劑，水楊酸苯酯作光穩(wěn)定劑。AG7]0作防水劑Nx作交聯(lián)劑的配制品，以40m／rain的線速度作一或二次刮涂，再經(jīng)120℃一段和160℃二段烘干，即能制得強(qiáng)度高，彈性好、手感柔軟，高耐水壓和不粘連的薄型涂層織物，宜于用來制作雨衣、風(fēng)衣、運(yùn)動服、防寒服、旅游服和羽絨服等服裝。

此外，除上述溶液型涂層劑外，國內(nèi)煙臺市化工研究所開發(fā)出水乳型系列涂層劑：如粘膠纖維織物用水乳型聚氨酯涂層劑，尼絲紡和滌絲紡用水乳型聚氨酯涂層劑，滌帆布防水用水乳型聚氮酯涂層劑，銀白水乳型聚氮酯涂層劑等。上述水乳型聚氨酯涂層劑是含羧基辛水基團(tuán)的陰離子自乳化型聚氨酯乳液。合成中所用的主要原料有甲苯二異氰酸酯(TDI)，聚酯和聚醚型多元醇，多元醇擴(kuò)鏈劑，交聯(lián)劑，多羥基羧酸等原料及溶劑丙酮。根據(jù)涂層織物基布的種類和對涂層的性能要求。選擇上述相應(yīng)的聚酯乳液，加入一定量的交聯(lián)劑和增稠劑，且在攪拌下加入氨水使乳液增稠成膏狀，達(dá)到所需粘度，即可用于涂布。

無可置疑，上述溶液型或乳液型聚氨酯涂層劑的優(yōu)點(diǎn)顯著，性能獨(dú)特，但價格也高，使應(yīng)用上受到一定限制。因此，國內(nèi)外皆致力于水基型聚氨酯／聚丙烯酸改性物的開發(fā)和應(yīng)用。以降低成本和改進(jìn)性能，且已有不少新商品問世。這類水基型改性物將兩種材料的優(yōu)點(diǎn)綜臺于一體，還可制成供涂層用高固物含量的品種，從而可降低加工能耗，提高產(chǎn)量，所得涂膜柔軟，耐折，耐屈撓，印花效果好，持久性長且耐水解性優(yōu)良，這類改性物可用多種方法制得，如在聚酯分子鏈中引人氨基，則該氨基即可與丙烯酸酯樹脂分子鏈中的羧基相反應(yīng)，生成穩(wěn)定的具聚氨酯鏈段和聚丙烯酸酯鏈段的腙類高聚物，達(dá)到改性的目的，因而聚氮酯／聚丙烯酸酯復(fù)臺水基型分散技術(shù)是當(dāng)今涂層材料研究的新成果和發(fā)展的新方向。

3．2 厚型澮層織物

厚型涂層織物是指基布上有較厚涂層的織物制品，包括臺成革，人造革和膠布等成品。按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)的定義，合成革是以無紡布作基布，外觀和性能上較接近天然皮革的革材。人造革是以織造布作基布，性能和外觀上遜于合成革的革材。歷史上人造革是較早期的產(chǎn)品，除采用棉、尼龍、滌綸等織造布作基布外，還采用硝化纖維索，聚氯乙烯，聚氨酯，聚丙烯酸酯等聚合物作涂層材料。臺成革是后期開發(fā)的新革材，除用細(xì)的高收縮臺成無紡布作基布外，主要用聚酯和改性聚氨酯作涂層，其制品具有輕柔，透氣透濕，易于保養(yǎng)，厚薄均勻，下料方便，耐磨，可有各種光澤等優(yōu)特點(diǎn)。其加工工序大體上為：紡絲，牽伸、棉網(wǎng)加工、針刺、磨面、加工原布、涂覆、凝固、水洗、擴(kuò)幅、干燥、片皮、上油、印刷、壓花和檢驗(yàn)等。

直到目前為止，供上述加工用的大部份聚氨酯涂層劑仍為溶液型聚氨酯彈性體，上述聚氨酯彈性體又有雙組分和單組分之分。雙組分聚氨酯分子量較低，硬段少，可溶于極性較低的醋酸乙酯中，酌情還可與丁酮和甲苯混用，使用前應(yīng)添入交聯(lián)劑，使其分子形成網(wǎng)絡(luò)，從而可提高涂層膜的強(qiáng)度，模量和與基布的粘臺性能，另外還可使所得涂膜有干燥手感。單組分聚氨酯彈性體分子量較高，硬段較多，只有在高極性溶劑中才能溶解，例如二甲基甲酰胺(DMF)是通過氫鍵使聚氨酯分子鏈上的硬段溶劑化的，從而解開在聚氨酯各分子之間的氫鍵連接點(diǎn)。但因二甲基甲酰胺價格昂貴，故為了降低成本，常與甲苯混用。聚氨酯涂層劑一般多用已=酸聚酯二醇低聚物作原科，所得革材耐用，耐磨，但耐水解性較差。對此，可摻入少量聚碳酸酯二醇作為部分低聚物或碳化二亞胺等作水解劑。一般認(rèn)為，以聚乙二酸丁二醇酯所構(gòu)成的聚氨酯，其耐水解性已可滿足要求。而由聚已內(nèi)酯制成的聚氨酯，其耐水解性和力學(xué)性能均比用乙二酸酯制得的優(yōu)良，但價格昂貴。故限制了大量使用。另外，據(jù)報導(dǎo)在聚合物二醇中適當(dāng)提高聚乙二醇的含量，能提高制品的透濕性能。對于二異氰酸酯來說，國內(nèi)常用甲苯二異氰酸酯，而國外常用二苯甲烷二異氰酸酯，對于淺色，白色或透明涂膜，則采用脂族或環(huán)脂族二異氰酸酯。作為交聯(lián)劑常用多異氰酸酯的改性物或加成物，也有用樹脂的。再之，單組分溶液型聚氨酯因操作簡便，故比雙組分用得廣泛。

一般說來，溶液型聚氨酯涂層劑，特別是在以二甲基甲酰胺作溶劑的情況下，能制得透濕性強(qiáng)，高柔韌和外表光澤度更近似天然皮革的革材，故宜于用來制作服裝，鞋帽等人體著用產(chǎn)品，但至今尚存在成本高和溶劑有毒有害等問題，對此，業(yè)已開發(fā)出系列水基型聚氨酯涂層劑，按聚氨酯在水中的分散情況分，有水溶型，膠體分散型和乳液型等三類。而按加工過程中的反應(yīng)情況分，有普通型，加熱反應(yīng)型和交聯(lián)型等類別，決定水基型聚氨酯涂層劑終性能的要素之一是分散粒子的成膜性能。即要求在室溫或略為升溫的干燥條件下，在基布表面上必須能形成連續(xù)性薄膜，否則膜層光澤低，綜合性能差，對此若添加諸如N一甲基吡咯浣酮等酮類高沸點(diǎn)溶劑或增塑劑可改善成膜性能。

此外在水基型聚氨酯中，應(yīng)酌情添加增稠劑，消泡劑或泡沫生成劑、防霉劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑、填料、手感改善劑、消光劑、阻燃劑、交聯(lián)劑、催化劑或著色劑等物。上合成革涂層劑和天然皮革整飾劑的膠布是具有厚涂復(fù)層的涂層織物，主要可用作防水和防塵材料，特種人體著用物品，如可用來制作雨衣、潛水衣、涉水褲、釣魚褲、雨帽、雨鞋、游泳帽、游泳腳蹼、工作帽、防護(hù)服、消防服、皮筏、防水袋、貯水容器、小型棚屋、飛機(jī)或車輛蒙布等。此外，聚氨酯膠粘劑或短絨還可用于對橡膠或塑料等片材的靜電植絨和植絨印刷之中以制取裝飾性強(qiáng)的壁毯或地毯。如國內(nèi)常州化工廠業(yè)已開發(fā)出新的靜電植絨用無溶劑雙組分聚氨酯膠粘劑 A組份是末端為異氰酸根的預(yù)聚體t而B組份是末端為羥基的預(yù)聚體，按配比經(jīng)充分?jǐn)嚢?，在基材上均勻涂布，再?jīng)靜電植絨和膠粘劑因化后，即能制述加熱反應(yīng)型或交聯(lián)型水基聚氨酯是較宜于用作 得植絨干濕攘牢度在一萬次以上的上述產(chǎn)品

4在紡織機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

聚氨酯彈性體在紡織機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用家也很多，比如紡織膠輥可用于井條，精梳，粗