增強(qiáng)滌綸織物吸濕排汗效能的技術(shù)方法的研究
前言
聚酯纖維的主要品種為聚對(duì)苯二甲酸已二脂纖維，我國(guó)商品名稱為滌綸。由于聚酯纖維沒有親水基團(tuán)，分子堆砌緊密，因此水分子很難進(jìn)入纖維內(nèi)部，所以聚酯纖維有極強(qiáng)的疏水性，在標(biāo)準(zhǔn)條件下的回潮率0.4%~0.5%[1]。較低的吸濕性，導(dǎo)致其易產(chǎn)生靜電、易沾污和染色困難等問題,影響了服裝的穿著舒適性,在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用受到一定限制。但是滌綸纖維也有優(yōu)點(diǎn)，如易染色，硬挺程度較好，耐磨、機(jī)械性能較強(qiáng)等等。隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)著裝舒適性的要求也在不斷提高。如何能在不破壞滌綸纖維優(yōu)良特性的基礎(chǔ)上，改善滌綸的吸濕排汗特性，使其可以調(diào)節(jié)衣服內(nèi)氣候，是目前諸多纖維研究者和滌綸織物生產(chǎn)廠家都在努力追求的目標(biāo)。
1吸濕排汗機(jī)理
織物吸濕排汗機(jī)理：織物對(duì)汗液的傳遞，大體上可分為四個(gè)階段：織物和汗液的接觸、潤(rùn)濕與吸收；汗液的傳遞；汗液的貯存或保持；汗液從織物表面蒸發(fā)。因此，在人體出汗后，汗水不在織物內(nèi)表面擴(kuò)散，而是被直接吸向織物外層，在織物外層蒸發(fā)，以保持織物內(nèi)層的相對(duì)干燥，減小了人體與織物之間產(chǎn)生粘著效應(yīng)，提高了人體舒適性和人體運(yùn)動(dòng)機(jī)能[2]。
2影響滌綸纖維或織物親水性的主要因素
（1）單纖維的表面和截面形狀
纖維表面有微小凹凸或截面形狀不規(guī)則的纖維吸水性好。這是因?yàn)槔w維光滑完整的表面結(jié)構(gòu)的改變, 不僅使比表面積增大, 對(duì)水分子親和力增大, 而且利用微孔毛細(xì)吸水原理, 纖維間空隙保持的水分增加。
（2）親水性基團(tuán)的種類與數(shù)量
親水性基團(tuán)的種類是很重要的。極性基團(tuán)如經(jīng)基、氨基、酞氨基、梭基等對(duì)水分子有較強(qiáng)的親和力。因此, 在纖維分子結(jié)構(gòu)中或纖維表面上這種極性基團(tuán)數(shù)量愈多, 吸濕性愈好。
（3）纖維的超分子結(jié)構(gòu)
纖維的結(jié)晶度愈高, 吸水性愈差。這是因?yàn)樵诶w維結(jié)晶區(qū)中, 分子緊密地有規(guī)則排列, 極性基在分子間交聯(lián), 水分子不易滲入結(jié)晶區(qū)。
3吸濕排汗整理方法
改善滌綸織物吸濕性的方法有很多, 比如混紡、大分子結(jié)構(gòu)的親水化、與親水性物質(zhì)接枝共聚以及纖維表面處理等等。利用親水劑, 使之均勻而牢靠地固著在纖維表面形成親水性的方法, 是近年來合成纖維織物吸濕排汗整理的發(fā)展方向。 （1）化學(xué)改性：提高滌綸織物親水性的化學(xué)方法主要有三種途徑：大分子結(jié)構(gòu)的親水化、與親水性單體的接枝改性、纖維表面親水化處理。 （2）物理改性：通過物理方法提高滌綸織物親水性的主要途徑也有三種：與親水性物質(zhì)共混或復(fù)合紡絲、纖維結(jié)構(gòu)的異型處理、纖維表面粗糙化[2]。
4滌綸織物吸濕整理
由于物理改性方法對(duì)紡絲設(shè)備要求比較高，因而導(dǎo)致吸濕排汗滌綸織物成本增加。本文采用由企業(yè)提供的新型整理劑A（由于是企業(yè)新產(chǎn)品不方便提供名稱以及成分）和傳統(tǒng)陽離子吸濕排汗整理劑B，使之均勻而牢靠地固著在纖維表面形成親水性基團(tuán)。從人體出汗到織物將汗液完全排走要經(jīng)歷三個(gè)過程：首先織物吸汗使汗液在皮膚和織物間有一定量的分配，接著汗液在織物中擴(kuò)散，后汗液從織物上蒸發(fā)，這三步中任何一步的指標(biāo)不好都會(huì)影響穿著舒適性。因此，至少要選用三項(xiàng)測(cè)試，每項(xiàng)測(cè)試表現(xiàn)排汗過程中的一步，來綜合評(píng)價(jià)織物的吸濕排汗性能。所以本文選擇通過測(cè)試毛細(xì)效應(yīng)綜合值、干燥速率、耐久性、導(dǎo)濕綜合值和透氣性，從而全面的評(píng)價(jià)A整理劑與B整理劑化學(xué)整理方法的整理效果。
4.1試樣樣品及試劑
滌綸織物（單起平紋組織、經(jīng)緯密為210×210根/10cm、長(zhǎng)度2.00m、幅寬1.532m、厚度0.72m、織物重量51.84g/ m2）、新型吸濕排汗整理劑A、傳統(tǒng)吸濕排汗整理劑B。
4.2吸濕排汗整理工藝設(shè)計(jì)與配置
本次實(shí)驗(yàn)采用如下表1所示的工藝參數(shù)采取浸漬法對(duì)試樣進(jìn)行吸濕排汗整理，整理完畢后涼干測(cè)試毛細(xì)效應(yīng)綜合值、干燥速率和導(dǎo)濕綜合值。
表1整理工藝參數(shù)
|
整理劑濃度/( g/L) |
溫度 /℃ |
時(shí)間 /min |
浴比 |
|
5 |
50 |
5 |
1：20 |
5吸濕排汗性能測(cè)試與分析
5.1 毛細(xì)效應(yīng)綜合值[3]
5.1.1試樣與儀器
試樣的選取應(yīng)有代表性，應(yīng)避開折皺、疵點(diǎn)，試樣距布邊至少50mm，保證試樣均勻分布于樣品上。而本實(shí)驗(yàn)用的是機(jī)織物，兩塊試樣不應(yīng)包括有相同的經(jīng)紗或緯紗。每條試樣的寬度為2.5cm，長(zhǎng)度為25cm。試樣為每組6塊，即每個(gè)試樣至少取12塊（經(jīng)緯向個(gè)6塊），另預(yù)備試樣若干。LFT-45毛細(xì)效應(yīng)儀 (分度值為mm)，秒表，米尺，剪刀。
5.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
采用垂直芯吸法實(shí)驗(yàn)方法就是將織物的一端吊起，另一端浸入蒸餾水中，測(cè)定30min時(shí)間內(nèi)毛細(xì)效應(yīng)高度。
5.1.3 測(cè)試結(jié)果及分析
機(jī)織物的毛細(xì)效應(yīng)綜合值=經(jīng)向的毛細(xì)效應(yīng)高度值×緯向的毛細(xì)效應(yīng)高度值，整理前后的數(shù)據(jù)如表2所示。
表2 整理前后毛細(xì)效應(yīng)測(cè)試值
整理劑 |
實(shí)驗(yàn)次數(shù) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
平均毛細(xì)效應(yīng)高度值值 |
毛細(xì)效應(yīng)綜合值/mm2 |
|
B |
整理后 |
經(jīng)向毛細(xì)效應(yīng)高度值/mm |
31.2 |
31.8 |
32.1 |
32.8 |
34.6 |
34.6 |
32.9 |
1072.54 |
緯向毛細(xì)效應(yīng)高度值/mm |
31.7 |
31.4 |
34.2 |
31.9 |
33.8 |
32.3 |
32.6 |
|||
整理前 |
經(jīng)向毛細(xì)效應(yīng)高度值/mm |
2.2 |
2.0 |
2.3 |
1.9 |
2.3 |
2.5 |
2.6 |
5.72 |
|
緯向毛細(xì)效應(yīng)高度值/mm |
1.9 |
2.2 |
2.3 |
2.4 |
2.1 |
2.3 |
2.2 |
|||
A |
整理后 |
經(jīng)向毛細(xì)效應(yīng)高度值/mm |
48.4 |
47.6 |
44.6 |
46.5 |
47.8 |
49.5 |
47.4 |
2227.80 |
緯向毛細(xì)效應(yīng)高度值/mm |
46.8 |
45.4 |
47.4 |
45.2 |
48.5 |
48.6 |
47.0 |
|||
整理后 |
經(jīng)向毛細(xì)效應(yīng)高度值/mm |
2.2 |
2.0 |
2.3 |
1.9 |
2.3 |
2.5 |
2.6 |
5.72 |
|
緯向毛細(xì)效應(yīng)高度值/mm |
1.9 |
2.2 |
2.3 |
2.4 |
2.1 |
2.3 |
2.2 |
|||
可見未做整理的滌綸織物的毛細(xì)效應(yīng)綜合值很小，織物液態(tài)水傳導(dǎo)能力很差，那么其吸濕排汗的能力也很低。對(duì)比A與B整理劑毛細(xì)效應(yīng)綜合直，經(jīng)過A整理后的試樣毛細(xì)效應(yīng)綜合值大，織物的液態(tài)水傳導(dǎo)能力很強(qiáng)，織物的吸濕排汗能力也將很好。充分反映出經(jīng)新型整理劑A整理后對(duì)織物吸濕性的影響是巨大的。
5.2 導(dǎo)濕綜合值
5.2.1實(shí)驗(yàn)用品和實(shí)驗(yàn)儀器
采用常規(guī)法來測(cè)定織物導(dǎo)濕綜合值，試樣應(yīng)具有代表性，應(yīng)避開折皺、疵點(diǎn)，試樣距布邊至少50mm，每塊試樣的面積為10mm×10mm=100mm2，0.1ml的注射器(不確定度為0.01ml)、尺子(分度值為mm)、剪刀。
5.2.2 試驗(yàn)方法
將試樣都平鋪在樣品架上，使樣品保持平展，測(cè)試部位懸空。在試樣上方10cm處一次性滴入40μL的蒸餾水，3分鐘后測(cè)定液體在織物滴水面橫向的大擴(kuò)散長(zhǎng)度a和縱向的大擴(kuò)散寬度b，重復(fù)實(shí)驗(yàn)6次。整理前后試樣依次做導(dǎo)濕綜合值的測(cè)定，然后記錄數(shù)據(jù)。
5.2.3 測(cè)試結(jié)果及分析
導(dǎo)濕綜合值[4]：織物橫向的大擴(kuò)散長(zhǎng)度a和縱向的大擴(kuò)散寬度b，按照橢圓的面積公式計(jì)算導(dǎo)濕面積S：
導(dǎo)濕面積S=πab/4 （1）
導(dǎo)濕體積V=導(dǎo)濕面積S×織物厚度H （2）
導(dǎo)濕質(zhì)量G=織物的導(dǎo)濕面積V×織物的面密度g （3）
導(dǎo)濕綜合值Z=0.5(SV×10-1+VG×10-3) (4)
按照上述試驗(yàn)方法得到的測(cè)試數(shù)據(jù)按公式（1）~（4）計(jì)算得出整理前后的導(dǎo)濕面積、導(dǎo)濕體積、導(dǎo)濕質(zhì)量和導(dǎo)濕綜合值如表4所示。
表4 導(dǎo)濕綜合Z
|
整理劑 |
導(dǎo)濕性能 |
整理后 |
整理前 |
|
B |
導(dǎo)濕面積S /cm2 |
16.28 |
0.21 |
|
導(dǎo)濕體積V/ mm3 |
765.2 |
11.97 |
|
|
導(dǎo)濕重量G/mg |
0.078 |
0.002 |
|
|
導(dǎo)濕綜合值Z |
622.90 |
0.13 |
|
|
A |
導(dǎo)濕面積S /cm2 |
24.62 |
0.21 |
|
導(dǎo)濕體積V/ mm3 |
1403.3 |
11.97 |
|
|
導(dǎo)濕重量G/mg |
0.199 |
0.002 |
|
|
導(dǎo)濕綜合值Z |
1727.60 |
0.13 |
導(dǎo)濕面積S（cm2）、體積V（mm3）、重量G（mg）三項(xiàng)指標(biāo)綜合值Z越大織物傳導(dǎo)液態(tài)水的能力越強(qiáng)，由表4可看出A整理后比未做任何整理和B整理后試樣的液態(tài)水傳導(dǎo)能力強(qiáng)。這與毛細(xì)效應(yīng)綜合值測(cè)定的結(jié)果完全吻合。
5.3 干燥速率
5.3.1實(shí)驗(yàn)用品和實(shí)驗(yàn)儀器
試樣應(yīng)具有代表性，應(yīng)避開折皺、疵點(diǎn)，試樣距布邊至少50mm保證試樣均勻分布在樣品上，每組6塊。恒溫水浴鍋、尺子(分度值為mm)、剪刀。
5.3.2 試驗(yàn)方法
首先測(cè)的織物經(jīng)過調(diào)濕的重量G1；然后將織物浸泡在蒸餾水深50mm下，30min后將織物提出水面在室內(nèi)(溫度25℃,濕度50%)懸掛至織物含水量為0.3g～0.5g，稱重，得到織物此時(shí)的重量G2；然后再繼續(xù)將織物懸掛在室內(nèi)涼干，30min鐘末測(cè)得織物的重量G3。
5.3.3 測(cè)試結(jié)果及分析
按照式（4）計(jì)算試樣的干燥速率，以百分率表示：
K= （G2- G3）/（G2-G1）*100% （5）
式中：
K——織物的干燥速率；
G1——織物調(diào)濕后的重量，g；
G2——織物脫水后的重量，g；
G3——30min末織物的重量，g。
按照上述試驗(yàn)方法得到的測(cè)試數(shù)據(jù)按公式(5)計(jì)算得出試樣的干燥速率如表6。
表6 整理前后試樣的干燥速率
干燥速率K/ % |
A整理后試樣 |
B整理后試樣 |
整理前試樣 |
1 |
97.56 |
76.19 |
70.00 |
2 |
97.61 |
82.93 |
70.73 |
3 |
97.56 |
76.09 |
77.75 |
4 |
95.23 |
90.00 |
77.75 |
5 |
95.12 |
84.21 |
72.09 |
6 |
97.61 |
89.74 |
70.00 |
平均值K1 |
96.78 |
83.19 |
74.20 |
經(jīng)A整理后的試樣具有較快干燥速率，說明整理后試樣遇液態(tài)水時(shí)干燥快。在結(jié)合毛細(xì)效應(yīng)綜合值和導(dǎo)濕綜合值的測(cè)試結(jié)果可以看出經(jīng)A整理后的織物不但獲得良好的導(dǎo)濕性，而且還獲得更快的干燥速率，那么必然使織物獲得良好的吸濕排汗效果。
5.4織物透氣性
5.4.1實(shí)驗(yàn)用品和實(shí)驗(yàn)儀器
試樣應(yīng)具有代表性，應(yīng)避開折皺、疵點(diǎn)，試樣距布邊至少50mm保證試樣均勻分布在樣品上。每塊試樣的面積為100cm2，每組10塊、YG461織物透氣儀。
5.4.2 實(shí)驗(yàn)方法及步驟
先對(duì)YG461織物透氣儀進(jìn)行漏氣檢查并進(jìn)行校準(zhǔn)，我們選擇測(cè)試面積為20cm2，然后對(duì)整理前和整理后的輕薄各滌綸織物進(jìn)行透氣性測(cè)量。
5.4.3 測(cè)試結(jié)果及分析
實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)如表7。
表7 試樣透氣量
|
試樣壓差Pa |
A整理后式樣 |
B整理后式樣 |
整理前式樣 |
|
氣流量mL |
氣流量mL |
氣流量mL |
|
|
平均透氣量 |
145.96 |
131.67 |
129.85 |
根據(jù)平均透氣量和測(cè)試面積可以得到織物透氣率為：
R=qv/A*167(mm/s) (6)
其中：qv——透氣量平均；
A—測(cè)試面積；
167—換算系數(shù)；
則：A整理后的試樣透氣率=145.96/20*167=1235.466mm/s；
B整理后的試樣透氣率=131.67/20*167=1099.446mm/s；
未整理的試樣透氣率=129.85/20*167=1084.248mm/s。
經(jīng)整理后的試樣具有透氣率好，說明A整理后的試樣透氣效果比未經(jīng)整理的透氣效果好?？梢钥闯鼋?jīng)A整理后的織物不但獲得良好的導(dǎo)濕性和更快的干燥速率，而且獲得了較好的透氣效果，那么必然使織物獲得良好的穿著舒適性。
5.5. 耐洗性測(cè)試與分析
整理效果的耐久性是指織物整理后獲得的整理效果抵抗自身和自然環(huán)境雙重因素長(zhǎng)期破壞作用的能力，即保持其整理效果經(jīng)久耐用的能力。這里我們采用濃度為0.5%的家用洗衣粉于40℃度下洗滌50次，每次洗滌5min，洗滌后用清水漂洗兩遍，每洗滌10次測(cè)試一次毛細(xì)效應(yīng)綜合值，見表8。
表8 試樣洗后毛細(xì)效應(yīng)綜合值
洗滌次數(shù) |
洗滌前 |
洗滌10次 |
洗滌20次 |
洗滌30次 |
洗滌40次 |
洗滌50次 |
A |
2227.80 |
2178.47 |
2098.80 |
1960.52 |
1764.35 |
1590.72 |
B |
1072.54 |
820.52 |
640.36 |
430.2 |
370.27 |
350.27 |
經(jīng)過A整理后的試樣，經(jīng)洗滌后毛細(xì)效應(yīng)綜合值的下降的幅度小，任然可以保持良好的整理效果。
6總結(jié)
采用新型吸濕排汗整理劑A對(duì)滌綸進(jìn)行化學(xué)親水性整理,從根本上解決了滌綸吸濕性差的問題。通過新型整理劑A對(duì)滌綸織物進(jìn)行吸濕排汗整理，測(cè)試毛細(xì)效應(yīng)綜合值、干燥速率、導(dǎo)濕綜合值、耐洗性和透氣性，對(duì)比與傳統(tǒng)的吸濕排汗整理劑B有更為優(yōu)秀的整理效果。從而說明經(jīng)新型整理劑A的化學(xué)方法整理對(duì)滌綸織物具有較為優(yōu)秀的吸濕排汗整理效果。
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