低折射率樹脂增深性能的研究

低折射率樹脂增深性能的研究

20世紀(jì)80年代中期，日本提出了一種分類方法，在染色織物的上染率保持不變時(shí)，染色織物的表面顏色增加。用低折射樹脂對(duì)紡織物表面進(jìn)行均勻的低折射樹脂膜，相應(yīng)地降低了紡織物的分辨率，最終將總表面的反射光分解為織物表面的反射光，然后使織物表面的反射光轉(zhuǎn)化為深度。一般使用的低折射樹脂包括有機(jī)氟樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚胺類和氨基丙烯酸，其中有機(jī)硅樹脂是最常見的。目前對(duì)增深劑的研究多見于日本專利,國內(nèi)的研究多限于一般闡述或?qū)σ阎獦渲橐哼M(jìn)行應(yīng)用和對(duì)比,而關(guān)于增深劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、增深效果影響因素的探討卻鮮有報(bào)道.本文通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)和折射率的硅油進(jìn)行乳化,探討了有機(jī)硅油的折射率、結(jié)構(gòu)、乳化劑和乳液pH對(duì)棉織物增深效果的影響.1實(shí)驗(yàn)1.1改性乳化油料、乳化劑和儀器織物:全棉黑色針織物(40s雙面針織);試劑:氨基硅油8040、二甲基硅油、SILANOLSF9188、SILANOLSF9103(DowCorning公司),含氟硅油(杭州包爾德有機(jī)硅有限公司),聚醚改性硅油、長鏈烷基硅油(廣州斯洛柯化學(xué)有限公司),乳化劑TO5、乳化劑xp50(BASF公司),冰醋酸、乙醇(分析純).儀器:電腦測(cè)色配色儀Datacolor650(美國Datacolor公司),6010便攜式酸度計(jì)(美國JENCO),高剪切分散乳化機(jī)(德國IKA),納米粒度與電位分析儀NanoZS(英國馬爾文儀器公司),阿貝折光儀L340119(西域機(jī)電系統(tǒng)有限公司).1.2乳液粒徑測(cè)定將乳化劑和硅油按一定比例混合,加入所需水量的2/3,用高速剪切機(jī)攪拌15min,再加入剩余的水,攪拌5min,靜置至泡沫消失后滴加冰醋酸,調(diào)節(jié)pH值至5~6,測(cè)定乳液粒徑.1.3軋軋及浸漬工藝硅油折射率對(duì)增深效果的影響采用浸軋工藝,其余的采用浸漬工藝.浸軋工藝:二浸二軋(硅油1g,乙醇100mL,軋余率70%)→預(yù)烘(80℃,3min)→焙烘(140℃,3min).浸漬工藝:浸漬20min,浴比為1∶20,80℃烘干后測(cè)試.1.4測(cè)試折光率:用阿貝折光儀測(cè)硅油折射率,測(cè)試溫度為25℃;采用測(cè)色配色儀測(cè)試織物的△E、K/S值,以表征整理后織物的增深效果.2結(jié)果與討論2.1整理后織物的k/s值增深整理主要是利用整理劑低折射率的性質(zhì)來減少織物表面的反光.因此,整理劑折射率越低,其增深效果就越好.目前染整用有機(jī)硅類產(chǎn)品的折射率一般在1.40~1.45,其中含氟有機(jī)硅類產(chǎn)品折射率較低,一般在1.38以下.本文選擇了4種不同折射率的有機(jī)硅進(jìn)行增深效果探討,其折射率數(shù)值如表1所示.將有機(jī)硅溶于乙醇中,整理后測(cè)織物的K/S值.當(dāng)織物表面覆蓋一層有機(jī)硅薄膜后,在可見光譜范圍內(nèi),K/S均有明顯提升.由圖1可見,折射率最低的含氟硅油增深效果最為突出,折射率最高的聚醚改性硅油其增深效果最差,烷基硅油與氨基硅油折射率相近,對(duì)織物的增深效果基本相同.在最大吸收波長590nm處,當(dāng)不同有機(jī)硅油折射率從1.3868到1.4400逐漸增加,織物的K/S值分別為41.5、37.7、36.7、33.3(未整理織物的K/S為31.0),其K/S的變化率分別為33.9%、21.6%、18.5%、7.3%,可見折射率相差0.02就會(huì)對(duì)增深效果產(chǎn)生較大影響.由于含氟產(chǎn)品價(jià)格昂貴,故選擇折射率在1.40左右的有機(jī)硅作為增深劑.另外,在可見光范圍內(nèi),織物的最大吸收波長基本沒有改變,整理后織物K/S值隨波長的變化趨勢(shì)也同原樣基本一致,這說明織物表面覆蓋低折射率有機(jī)硅后,雖然深度有所增加,但色光沒有明顯變化.2.2氨基硅油和烷基硅油整理織物k/s值的相互影響不同改性的有機(jī)硅,由于取代基不同,其特征和主要用途也各不相同,本文選擇了折射率相近、結(jié)構(gòu)不同的5種有機(jī)硅油,研究了有機(jī)硅結(jié)構(gòu)對(duì)其增深效果的影響.選用乳化劑xp50進(jìn)行乳化,整理劑用量分別為1.0%、5.0%(owf),硅油的折射率見表2,增深效果見圖2.從圖2可見,在折射率相近的情況下,氨基硅油的增深效果最好,烷基硅油和二甲基硅油增深效果比較差.在整理劑用量為1.0%時(shí),經(jīng)烷基硅油和二甲基硅油整理后,織物K/S值的變化僅為2左右,而經(jīng)氨基硅油整理后,織物的K/S值變化為6左右.烷基硅油和二甲基硅油增深效果較差,原因可能是分子中缺少活性基團(tuán),對(duì)纖維的親和力及成膜性差.對(duì)同樣含有活性基團(tuán)的氨基硅油而言,由親水性基團(tuán)和氨基等活性基團(tuán)改性而成的SF9188及由氨基和其他活性基團(tuán)改性而成的SF9103的增深效果也有一定差別,SF9188的增深效果稍差,SF9103同氨基硅油的整理效果相近.這可能與硅油結(jié)構(gòu)中氨基的含量有關(guān).另外,當(dāng)整理劑用量提高時(shí),增深效果較好的氨基硅油,其K/S值也有較大提升,而增深效果較差的烷基硅油,即使提高用量,增深效果也無明顯變化.2.3乳化劑2.3.1乳化劑的用量對(duì)氨基硅乳液增深效果的影響乳化劑的性質(zhì)會(huì)影響到乳液的穩(wěn)定性,并引起加工性能的變化.選擇兩種非離子乳化劑TO5和xp50,分別對(duì)氨基硅油8040進(jìn)行乳化,乳液透明略帶藍(lán)光,粒徑均在30nm左右,按用量分別為1.0%、5.0%(owf)將其整理到織物上,增深效果見表3.由表3可見,經(jīng)乳化劑xp50乳化后的氨基硅乳液,其增深效果明顯優(yōu)于TO5乳化的乳液.經(jīng)xp50乳化的乳液增深效果隨整理劑用量的提高有明顯的提升,而經(jīng)TO5乳化后,其乳液的增深效果隨用量的提高無明顯變化.具體原因還有待進(jìn)一步研究.2.3.2整理劑用量不影響乳液穩(wěn)定性的因素選擇氨基硅油與乳化劑xp50的質(zhì)量比分別為10∶5、10∶4、10∶3,乳化后對(duì)織物進(jìn)行整理,整理劑用量為1.0%(owf),增深效果見表4.由表4可見,隨乳化劑用量的降低,增深效果有所提升,可見乳化劑的加入在一定程度上降低了增深效果.因此,要獲得較好的增深性,需選擇合適的乳化劑,并適當(dāng)減少乳化劑的用量,但用量過低也會(huì)對(duì)乳液的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響,需綜合考慮.2.4ph值對(duì)增深效果的影響氨基硅油乳化后,乳液呈較強(qiáng)的堿性,白色不透明,穩(wěn)定性差.隨著酸的加入,氨基硅油分子中的氨基與酸反應(yīng),生成帶正電荷的R—NH3+,此時(shí)乳液粒子表面呈現(xiàn)正電荷的雙電層,增加了粒子之間的排斥力,得到穩(wěn)定透明的微乳液.本文研究了乳液pH對(duì)增深效果的影響,用醋酸調(diào)節(jié)乳液的pH為:8.71、5.81、4.65、3.87、3.18、2.38、1.76,整理劑用量分別為0.5%、1.0%、3.0%、5.0%(owf),增深效果見圖3.由圖3可見,pH在5~6時(shí)增深效果最好,pH<4以后,隨pH的降低K/S值的變化減小;乳液pH值對(duì)增深效果的影響還同整理劑用量有一定的關(guān)系,在整理劑用量較低,在pH1~9時(shí),△K/S基本相同,即pH值對(duì)增深效果的影響不明顯.當(dāng)整理劑用量為0.5%,乳液pH>4時(shí),△K/S為4.5左右,pH<4時(shí),△K/S略有下降;而當(dāng)整理劑用量提高后,pH為6時(shí)效果最佳,K/S的最大變化值為15.5.pH<4后,K/S值急劇下降,當(dāng)pH<2.5時(shí),K/S的最小變化值為1.7,較整理劑用量為0.5%時(shí)的△K/S低,因此,整理劑用量高時(shí),pH對(duì)增深效果影響顯著.3增深劑和乳化劑的選擇(1)采用有機(jī)硅類對(duì)棉織物進(jìn)行增深整理時(shí),折射率相差0.02就會(huì)對(duì)增深效果產(chǎn)生較大影響,選擇折射