纺织工业中所用的聚氨酯

纺织工业中所用的聚氨酯

根据美国塑料工业协会聚氨酯部的资料表明，聚氨酯在美国防织业和造革业中的用量占全行业的第八位，即仅次于建筑、运输、家具、地毯、仪表、寝具等行业的使用量，呈现日益增长的趋势，聚氨酯在纺织业的主要用途有以下几个方面：

1弹性纤维及其织物

早在l954年，美国杜邦公司业已出品名为Spondex约聚氨酯纤维(简称氨纶)，因具有类似橡胶的高弹性，故也称作弹性纤维。用它所制的机织，针织或非织造布具有40 左右的弹性和l 50 左右的高延伸度，故可以用来生产各种紧身衣裤、内衣、泳装等运动服，芭蕾等剧装，弹力丝袜，鞋帽等人体着用物品和绷带，服饰等制件。此外，目前正广泛与棉、涤纶、尼龙、蚕丝等不同纤维并用以制造复合纺织产品，且以针织，经纬编和有梭机织等方法较大规模地生产各种衣用和鞋帽用面料和松紧带。国内外业已相继出品使用上述氨纶丝和其它纤维的复合纺织品，如有蚕丝／氨纶包覆丝新产品，其中包括真丝弹力绸，真丝弹力连裤袜等。前者可用作新衣料，鞋帽新面料或其它具有伸缩性能的部件或装饰件；氨纶经弹灯 绒，既富有弹性、绒毛丰富、色泽柔和等特点的新面料，也是具有良好保暖性能的鞋帽用料；氨纶非织造布(不织布或免纺布)，有生产简易、成本低廉、柔软、防水、透湿等优特点，可广泛应用于服装、鞋帽、医疗、工矿等行业中以制作内衣、服饰、衬里、底垫、口罩、绷带、头罩、鞋套、工业滤布等产品。

2二、纺织助剂

聚氨酯的水分散体或溶液业已较广泛地用作纺织印染助剂，后整理剂于纺织和制革工业之中。

1 染色和印花助剂

1．1 染色助剂　

如阳离子型水分散聚氨酯可用作染前处理剂，可改进织物或无纺的可染性。另外如某些水分散聚氨酯能与多种纤维和染料相反应，从而能显著提高染色物的牢度。

1．2 印花粘合剂　

如国内开发的以亚硫酸氨钠作封端剂的水分散热反应型聚氨酯PUT－02可用于大面积涂料印花中，能改进涂料和织物间的粘接性和印花织物的耐磨性。

1．3 特种印花粘合剂　

水分散聚氨酯可用作特种印花粘合剂，主要用于透明印花和消光印花之中，对于前者应采用具有优良渗透性和不泛黄的水分散聚氨酯，如大日本油墨公司的E一1005品种，日本制药工业公司的热反应产品系Elastron等。它们虽然一般用于涤纶薄型织物，但也可用于棉织物和毛织物中 如棉布的透明印花处方。

2 后整理剂

聚氨酯可用作天然纤维织物和合成纤维织物的后整理剂，能调节和改进织物的手感丰满度，抗皱和抗起球等性能。

2．1 柔软与防皱整理剂

水分散聚氨酯不含甲醛，且有较好的成膜和柔弹性能，故能完全或部分代替氨基树脂用作织物的防皱整理剂或柔软添加剂。如把棉织物或涤棉混纺织物浸渍于2-5 %浓度水分散聚氨酯的稀释液中，且在126℃温度中固化，可提高上述织物的柔软度和防皱性。 另此外，采用两种不同类水性分散聚氨酯的混合物浸渍滚棉混纺织物，可使它同时获得柔软性，抗皱性和拒水性。

2．2 防水透气整理剂

聚氨酯可用作织物的防水透汽涂层，从而使该织物具有防水透气功能 如可把聚氨酯的二甲基甲酰胺溶液涂覆于织物上，然后浸入水中，以二甲基甲酰胺与水的相互置换，使在织物上形成能防水又透湿的多孔薄膜，而得到上述功能，但目前已趋向于使用水分散聚氨酯。它不仅能得到上述功能，且有无毒，成本低廉和产率高等优点。

2．3 织物仿麻整理剂

与一般的仿麻整理相比，水分散热反应性聚氨酯仿麻整理剂的大特点之一是耐洗涤性强，原因是其分子量较低，对织物渗透力强，且能与纤维反应和自身交联成膜 尤其是以天然多糖作原料，经合成制得的水性分散聚氨酯，不仅能改进整理织物的吸水性，还不会引起染料褪色，故是一类高级仿麻整理剂。

2．4 抗静电和亲水整理剂

如上述Ehstron系列中的W-N。可用作织物的耐久性抗静电和亲水整理剂，由W-11整理的聚酯派力斯织物，经10次洗涤后毋能保持较高的抗静电和亲水性能。

2．5 羊毛防皱整理剂

如由德国拜耳公司出品的一种活性水分散聚氨酯，若与聚乙烯亚胺相混合，且在非离子凝集荆的作用下，可使羊毛及其混纺物得到较高的防缩效果。另外Elastron BAP的水分散聚氨酯不仅可用于羊毛的防缩加工中，还能用于羊毛织物的防毡化和防起球整理之中。

2．6 免烫整理剂

如使羟乙基木质素磺酸盐(HELS)与芳族异氰酸酯相反应，可制得木质素聚氨酯，用它处理棉织物，能提高该织物的免烫性能。

2．7 拒水拒油整理剂

如将含氧聚氨酯乳液与含氰丙烯酸酯聚合物乳液混合，作为后整理剂处理织物，能使该织物具有拒水和拒油功效。

3 无纺布粘合剂

聚氨酯单独或与天然、丁苯、丁腈、丙烯酸酯、聚醋酸乙烯或聚乙烯等橡胶或树脂乳液并用可用作无纺布生产中的粘合剂。作为纤维材料可为棉、麻、羊毛、粘胶、合成、玻璃、石棉等纤维，可分别制造服装衬里、面料、鞋帽衬布、餐巾、窗帘、人造革的基布、塑料或橡胶制品的增强材料，滤布等工业用材。

3涂层织物和其它产品

涂层织物是在织物表面均匀涂复聚氨酯连续薄膜，从而使该织物改变外观，格调，提高性能，增加功能的二次加工品，这是纺织后整理中新发展的一种加工技术。目前世界涂层纺织品已占纺织品总产量的20%，且以产值计占总产值的30%。

涂层织物所用纤维可为棉、麻、丝、毛合成纤维，粘胶纤维等单一纯纤维，也可为上述各种材料的混纺物。另外涂层工艺可采用干法、湿法、干湿法、转移、迭层和发泡层合等方法。涂层工艺一般不要求水洗，故可节约用水，减少污水的生成量，再者可用低档基布生产高档织物，大幅度提高产品的附加价值。由于织物涂层具有上述众多的优点，所以是当今世界纺织工业中颇有发展前途的一种加工技术。

织物涂层剂大体上经历了由桐油、树胶、植物汁液等天然原料向橡胶(胶SL)，塑料等合成高聚物转化的过程 目前常采用聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、天然橡胶、合成橡胶(如丁苯胶、氯丁胶、改性氯丁胶、丁腈胶 氯磺化聚乙烯等)，以苯乙烯系为代表的热塑性弹性体、聚乙烯醇、聚酰胺、乙烯醋酸乙烯酯和聚四氟乙烯等热塑性树脂。但以聚氯乙烯，聚氨酯和聚丙烯酸酯的用量为大。

3．1 薄型涂层

织物薄型涂层织物是指在尼丝纺，涤纶塔夫绸等薄织物上直接涂敷涂层剂后所制得的有较薄涂层的织物产品 一般具有质轻，柔软，强度高，不透水等优特点。若采用聚氮酯作涂层剂，则更能提高所得制品的柔软，防水透湿，耐磨等特性。如国内烟台万华合成革集团科技公司的织物直接涂层用高耐水压聚氨酯涂层剂，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，二苯甲烷二异__氰酸酯(MDI)，乙二醇作扩链剂，水杨酸苯酯作光稳定剂。AG7]0作防水剂Nx作交联剂的配制品，以40m／rain的线速度作一或二次刮涂，再经120℃一段和160℃二段烘干，即能制得强度高，弹性好、手感柔软，高耐水压和不粘连的薄型涂层织物，宜于用来制作雨衣、风衣、运动服、防寒服、旅游服和羽绒服等服装。

此外，除上述溶液型涂层剂外，国内烟台市化工研究所开发出水乳型系列涂层剂：如粘胶纤维织物用水乳型聚氨酯涂层剂，尼丝纺和涤丝纺用水乳型聚氨酯涂层剂，涤帆布防水用水乳型聚氮酯涂层剂，银白水乳型聚氮酯涂层剂等。上述水乳型聚氨酯涂层剂是含羧基辛水基团的阴离子自乳化型聚氨酯乳液。合成中所用的主要原料有甲苯二异氰酸酯(TDI)，聚酯和聚醚型多元醇，多元醇扩链剂，交联剂，多羟基羧酸等原料及溶剂丙酮。根据涂层织物基布的种类和对涂层的性能要求。选择上述相应的聚酯乳液，加入一定量的交联剂和增稠剂，且在搅拌下加入氨水使乳液增稠成膏状，达到所需粘度，即可用于涂布。

无可置疑，上述溶液型或乳液型聚氨酯涂层剂的优点显著，性能独特，但价格也高，使应用上受到一定限制。因此，国内外皆致力于水基型聚氨酯／聚丙烯酸改性物的开发和应用。以降低成本和改进性能，且已有不少新商品问世。这类水基型改性物将两种材料的优点综台于一体，还可制成供涂层用高固物含量的品种，从而可降低加工能耗，提高产量，所得涂膜柔软，耐折，耐屈挠，印花效果好，持久性长且耐水解性优良，这类改性物可用多种方法制得，如在聚酯分子链中引人氨基，则该氨基即可与丙烯酸酯树脂分子链中的羧基相反应，生成稳定的具聚氨酯链段和聚丙烯酸酯链段的腙类高聚物，达到改性的目的，因而聚氮酯／聚丙烯酸酯复台水基型分散技术是当今涂层材料研究的新成果和发展的新方向。

3．2 厚型浍层织物

厚型涂层织物是指基布上有较厚涂层的织物制品，包括台成革，人造革和胶布等成品。按照我国国家标准(GB)的定义，合成革是以无纺布作基布，外观和性能上较接近天然皮革的革材。人造革是以织造布作基布，性能和外观上逊于合成革的革材。历史上人造革是较早期的产品，除采用棉、尼龙、涤纶等织造布作基布外，还采用硝化纤维索，聚氯乙烯，聚氨酯，聚丙烯酸酯等聚合物作涂层材料。台成革是后期开发的新革材，除用细的高收缩台成无纺布作基布外，主要用聚酯和改性聚氨酯作涂层，其制品具有轻柔，透气透湿，易于保养，厚薄均匀，下料方便，耐磨，可有各种光泽等优特点。其加工工序大体上为：纺丝，牵伸、棉网加工、针刺、磨面、加工原布、涂覆、凝固、水洗、扩幅、干燥、片皮、上油、印刷、压花和检验等。

直到目前为止，供上述加工用的大部份聚氨酯涂层剂仍为溶液型聚氨酯弹性体，上述聚氨酯弹性体又有双组分和单组分之分。双组分聚氨酯分子量较低，硬段少，可溶于极性较低的醋酸乙酯中，酌情还可与丁酮和甲苯混用，使用前应添入交联剂，使其分子形成网络，从而可提高涂层膜的强度，模量和与基布的粘台性能，另外还可使所得涂膜有干燥手感。单组分聚氨酯弹性体分子量较高，硬段较多，只有在高极性溶剂中才能溶解，例如二甲基甲酰胺(DMF)是通过氢键使聚氨酯分子链上的硬段溶剂化的，从而解开在聚氨酯各分子之间的氢键连接点。但因二甲基甲酰胺价格昂贵，故为了降低成本，常与甲苯混用。聚氨酯涂层剂一般多用已=酸聚酯二醇低聚物作原科，所得革材耐用，耐磨，但耐水解性较差。对此，可掺入少量聚碳酸酯二醇作为部分低聚物或碳化二亚胺等作水解剂。一般认为，以聚乙二酸丁二醇酯所构成的聚氨酯，其耐水解性已可满足要求。而由聚已内酯制成的聚氨酯，其耐水解性和力学性能均比用乙二酸酯制得的优良，但价格昂贵。故限制了大量使用。另外，据报导在聚合物二醇中适当提高聚乙二醇的含量，能提高制品的透湿性能。对于二异氰酸酯来说，国内常用甲苯二异氰酸酯，而国外常用二苯甲烷二异氰酸酯，对于浅色，白色或透明涂膜，则采用脂族或环脂族二异氰酸酯。作为交联剂常用多异氰酸酯的改性物或加成物，也有用树脂的。再之，单组分溶液型聚氨酯因操作简便，故比双组分用得广泛。

一般说来，溶液型聚氨酯涂层剂，特别是在以二甲基甲酰胺作溶剂的情况下，能制得透湿性强，高柔韧和外表光泽度更近似天然皮革的革材，故宜于用来制作服装，鞋帽等人体着用产品，但至今尚存在成本高和溶剂有毒有害等问题，对此，业已开发出系列水基型聚氨酯涂层剂，按聚氨酯在水中的分散情况分，有水溶型，胶体分散型和乳液型等三类。而按加工过程中的反应情况分，有普通型，加热反应型和交联型等类别，决定水基型聚氨酯涂层剂终性能的要素之一是分散粒子的成膜性能。即要求在室温或略为升温的干燥条件下，在基布表面上必须能形成连续性薄膜，否则膜层光泽低，综合性能差，对此若添加诸如N一甲基吡咯浣酮等酮类高沸点溶剂或增塑剂可改善成膜性能。

此外在水基型聚氨酯中，应酌情添加增稠剂，消泡剂或泡沫生成剂、防霉剂、光稳定剂、抗氧剂、填料、手感改善剂、消光剂、阻燃剂、交联剂、催化剂或着色剂等物。上合成革涂层剂和天然皮革整饰剂的胶布是具有厚涂复层的涂层织物，主要可用作防水和防尘材料，特种人体着用物品，如可用来制作雨衣、潜水衣、涉水裤、钓鱼裤、雨帽、雨鞋、游泳帽、游泳脚蹼、工作帽、防护服、消防服、皮筏、防水袋、贮水容器、小型棚屋、飞机或车辆蒙布等。此外，聚氨酯胶粘剂或短绒还可用于对橡胶或塑料等片材的静电植绒和植绒印刷之中以制取装饰性强的壁毯或地毯。如国内常州化工厂业已开发出新的静电植绒用无溶剂双组分聚氨酯胶粘剂 A组份是末端为异氰酸根的预聚体t而B组份是末端为羟基的预聚体，按配比经充分搅拌，在基材上均匀涂布，再经静电植绒和胶粘剂因化后，即能制述加热反应型或交联型水基聚氨酯是较宜于用作 得植绒干湿攘牢度在一万次以上的上述产品

4在纺织机械设备中的应用

聚氨酯弹性体在纺织机械设备中的应用家也很多，比如纺织胶辊可用于井条，精梳，粗