第十三章 纺织品涂层整理 第一节 绪言 涂层整理：指在织物表面均匀地涂敷一层或多层高分子成膜 物，使其产生不同功能的一种表面加工技术。

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1 第十三章 纺织品涂层整理 第一节 绪言 涂层整理：指在织物表面均匀地涂敷一层或多层高分子成膜 物，使其产生不同功能的一种表面加工技术。
第十三章　纺织品涂层整理 第一节　绪言 　　涂层整理：指在织物表面均匀地涂敷一层或多层高分子成膜 物，使其产生不同功能的一种表面加工技术。 织物涂层加工的主要目的： 　(1)改变织物外观 　　　如珠光效果、反光效果、双面双色效果、皮革外观效果、光泽效果等。 　(2)改变织物风格 　　　如柔软丰满的手感、硬挺及高弹回复性等。 　(3)增加织物功能 　　　防水、防油、防酸、防碱、防辐射、防紫外和远红外辐射等功能。

2 涂层产品的应用领域 　(1)服装 　　　风雨衣、羽绒服、劳防服等。 　(2)产业用布 　　　篷盖布、土工布、遮阳布、送风管道、汽车用布等。 　(3)装饰用布 　　　贴墙材料、铺地材料、椅子及沙发面料、遮光窗帘等。 涂层剂的主要类型 　（1）聚氯乙烯树脂（包括糊树脂和悬浮树脂） 　（2）聚丙烯酸酯涂层剂（溶剂型、水分散型、超微乳液型等） 　（3）聚氨酯涂层剂（溶剂型、水分散型） 　（4）天然橡胶和合成橡胶涂层剂等

3 第二节 主要涂层剂的合成原理及其性能 一、聚氯乙烯涂层剂及添加剂 1、氯乙烯乳液聚合
第二节　主要涂层剂的合成原理及其性能 一、聚氯乙烯涂层剂及添加剂 　1、氯乙烯乳液聚合 　　　乳液聚合法得到的糊树脂，特别适用于直接涂层加工。由于粒径小（02～3μm），在常温下加增塑剂即可方便地混合成糊。然后采取浸渍、涂刮法生产人造革等涂层织物。 　　　　用PVC树脂进行涂层或制造人造革时，要添加多种助剂。主要有增塑剂、稳定剂、润滑剂、填料、着色剂等。

4 2、增塑剂 增塑剂的增塑原理： 增塑剂分子借助和 PVC极性分子间的偶极力作用而进入 PVC大分子间，并通过三种方式削弱大分子间作用力：
　　　增塑剂大多是难挥发的高沸点液体有机化合物，有少数是低熔点的固体。常用的有羧酸脂和磷酸脂。 增塑剂的增塑原理： 　　　增塑剂分子借助和 PVC极性分子间的偶极力作用而进入 PVC大分子间，并通过三种方式削弱大分子间作用力： 　　　(1)隔离作用：增塑剂分子介于大分子之间，增大其间的距离，从而削弱大分子间的作用力。 　　　(2)屏蔽作用：增塑剂分子的非极性部分遮蔽聚合物大分子的极性基，使相邻聚合物分子的极性基不发生作用。 　　　(3)偶合作用：增塑剂的极性基团与聚合物分子的极性基偶合，破坏原来聚合物分子间的极性联结，从而削弱其作用力。 　　　增塑剂的加入可使 PVC分子链之间的相对运动变得容易，树脂的熔融流动温度、玻璃化温度，熔体粘度、脆性、硬度、拉伸强度、弹性模量都降低，而制品的柔韧性增加，抗冲击强度和断裂伸长增大，耐寒性提高。

5 3、稳定剂 　　　能阻止或抑制树脂因受热、光、氧、细菌等而引起变质的物质称为稳定剂。 　　　PVC分子中存在许多结构上的缺陷，如双键、支化点、残存的引发剂端基、含氧结构等，这些薄弱点经热和光的活化很容易形成自由基，在自由基的引发下，PVC大分子按链式机理脱HCl降解。 　　　连续脱HCl反应，使PVC大分子主链上产生共轭双键的多烯序列，当共轭双键的数目达5～7个时，PVC即开始变色，超过10个，即变为黄色。随 HCl的不断脱出，共轭序列不断加长，颜色不断加深，最后成棕色、黑色。 　　　此外，多烯链段的化学稳定性很低，会发生聚烯烃的氧化而使分子链断裂降解。

6 1）热稳定剂 (1)热稳定剂的稳定作用机理 　　①吸收 HCl，抑制其自动催化作用； 　　②取代 PVC大分子中不稳定的叔碳氯原子和烯丙基氯原子，抑 制脱 HCl反应； 　 ③与多烯结构发生加成反应，破坏大共轭体系的形成和变色； 　　④捕捉自由基，阻止氧化反应等； (2)热稳定剂的种类 　　①金属皂类热稳定剂 　　属于此类热稳定剂有硬脂酸的钙、钡、镁、锂、锌、铝、锶、 钴、锡和钠盐，月桂酸的钡、钙、锌、镉盐等，还有蓖麻醇酸的 钡、镉、锶盐等。 　　金属皂类稳定剂，既能中和HCl，又可置换PVC分子链上的不 稳定氯原子，又由于含长脂肪链，故是一种兼具润滑作用的热稳定 剂。这类热稳定剂多是无毒或是低毒的。

7 ②盐基性铅盐类热稳定剂 常用的三盐基硫酸铅和二盐基亚磷酸铅，结构式分别为 ： 3PbO·PbSO4·H2O；
　　常用的三盐基硫酸铅和二盐基亚磷酸铅，结构式分别为 ： 　　　　3PbO·PbSO4·H2O； 　　　　2PbO·PbHPO4·1／2H2O； 　　这类热稳定剂的主要作用是结合脱出的 HCl，其稳定性好，价 廉，故广泛使用。 ③有机锡类热稳定剂 　　这类热稳定剂与金属皂类一样，既能与 HCl结合，又能与不稳 定氯原子作用，还能与多烯结构进行反应，故热稳定效果很高。虽 然价格较贵，但用量很少，可单独使用。如： 　　二月桂酸二丁基锡（简写为DBTL） 　　马来酸二丁基锡（简写为DBTM）

8 2）光稳定剂 　　太阳光对塑料等高分子材料的光老化作用主要起因于其所含的 紫外光。在正常情况下，290～400nm波长的紫外线仅占大地日光总 量的5%，然而正是这为数不多的紫外辐射却对聚合物有着巨大的破 坏作用，成为现代聚合物光稳定性中的主要问题。 　(1)光老化现象 　　　聚合物的光老化，是紫外线和氧参与下的一系列复杂反应的 结果，因此这一过程，又称为光氧化或氧化光分解。 　(2)光稳定剂的作用机理 　　光稳定剂可分为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕 获剂。这4种稳定剂可构成渐次深入的四道防线。

9 又称遮光剂，是一种能够吸收或反射紫外线的物质。这是光 辐射和聚合物间的第一道屏障。具有这种功能的主要有： 炭黑、二氧化钛、氧化锌等。
　①光屏蔽剂 　　　又称遮光剂，是一种能够吸收或反射紫外线的物质。这是光 辐射和聚合物间的第一道屏障。具有这种功能的主要有： 　　　炭黑、二氧化钛、氧化锌等。 　②紫外线吸收剂 　　　该类稳定剂能够强烈地吸收紫外光，并将其能量转变成无害 的热能放出。这构成了光稳定化中的第二道防线。具有紫外光吸收 作用的物质按化学结构式可分为： 　　　ａ. 水杨酸类 　　　ｂ. 二苯甲酮类　产量最大、应用最广的一类紫外线吸收剂； 　　 ｃ.苯并三唑类　苯并三唑类紫外光吸收剂为瑞士汽巴精化公 司首创，稳定效能高。目前销售仅次于二苯甲酮类。

10 　③猝灭剂 　　又称减活剂。此为光稳定作用的第三道防线。即未被屏蔽和 吸收的紫外光，当被聚合物吸收使聚合物处于不稳定的“激发状态” 时，为防止其进一步分解产生活性自由基，猝灭剂能从受激聚合物 分子上将激发能消除，使之返回低能状态。 　④自由基捕获剂 　　　这类光稳定剂特别适用于聚烯烃、聚苯乙烯、聚氨酯等高分 子材料，其稳定效果比紫外线吸收剂高数倍。其为光稳定化的第四 道防线。 　　稳定机理：认为是吸收光氧化作用中产生的聚合物活性自由 基，以阻止链式氧化反应的蔓延。 　　这类光稳定剂为哌啶衍生物。

11 二、聚丙烯酸酯涂层剂 聚丙烯酸酯类涂层剂，由于其综合性能较好，价格低廉，原材 料易得，是近30多年来使用最普遍的涂层剂品种之一。
　　聚丙烯酸酯类涂层剂，由于其综合性能较好，价格低廉，原材 料易得，是近30多年来使用最普遍的涂层剂品种之一。 　　有机溶剂型涂层剂： 　　是聚丙烯酸酯的甲苯溶液。由于含有约80％的甲苯溶剂，故称 溶剂型涂层剂。其为大分子真溶液，故其成膜性好，皮膜光滑柔 软，易于烘干，因此在很长时间里，使用量大。但正是由于其含有 大量甲苯溶剂，因此易燃、易爆，污染环境，使其有逐渐被水分散 型涂层剂取代的趋势。 　　水分散型聚丙烯酸酯类涂层剂： 　　主要特点是以水为分散介质。因而避免了溶剂型涂层剂易燃、 易爆及污染环境的弊端。近10多年来逐渐发展起来。 水分散型涂层 剂又可分为普通型、高固含量型和超微粒子乳液型等几种。

12 　1、溶剂型聚丙烯酸酯涂层剂 　　　溶剂型聚丙烯酸酯涂层剂的合成，一般采用悬浮聚合法。 在 制备聚丙烯酸酯时，常用的单体有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯 酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯腈等。通常是选用其中的 数只单体进行共聚合。上述乙烯类单体一般是自由基聚合。因此， 除单体外，还要有引发剂的参与。悬浮聚合要求用油溶性引发剂， 常用的有： 　　　 　偶氮二异丁腈（AIBN） 　　　　　过氧化二苯甲酰（BPO） 溶剂型聚丙烯酸酯涂层剂的主要指标： 　　　外　观 淡棕色至棕色黏稠液 　　　固含量 ％±1％ 　　　粘　度 ～6000ｍPａ·ｓ （NDJ—79粘度计，30℃）

13 　2、水分散型聚丙烯酸酯涂层剂 　　水分散型聚丙烯酸酯涂层剂的制备，采用乳液聚合法。 乳液聚 合体系主要由单体、水溶性引发剂（常用过硫酸铵、过硫酸钾）、 乳化剂和水四种基本成分组成。 　　水分散型聚丙烯酸酯涂层剂的主要指标 　　　　　　　　　　普通型　　　　　高固含量型 　　　 外观 　 白色乳状液 　白色乳状液 　　　 固含量 　　 40％±2％ 　 50％～60％ 　　　 粘度 ＜30ｍPａ·ｓ ＜30ｍPａ·ｓ pH值 ～ ～5

14 3、聚丙烯酸酯超微粒子乳液涂层剂 　　一般超微粒子乳液，其分散相颗粒平均粒径在50ｎｍ±10nm范 围内，外观为透明或半透明的胶体分散液。由于瑞利(Rayleigh)散 射，其反射光呈青白色，透过光呈黄红色。 　　由于其粒径在50nm左右，其最低成膜温度（MFT）约为16～ 17℃。在室温下即可干燥成膜，皮膜光洁滑爽，可与溶剂型涂层剂 媲美，但无甲苯污染和易燃、易爆问题；具有水分散涂层剂的安 全、无污染性，而又有水分散型涂层剂不可比拟的成膜性和光洁滑 爽性，又避免了普通水乳型由于乳化剂存在而引起的诸多弊端。 超微粒子乳液涂层剂主要指标： 　　　外观 半透明黏液 　　　粘度 　3000ｍPａ·ｓ±200ｍPａ·ｓ 　　　pH值 ～9

15 三、聚氨酯涂层剂 合物主链上有重复出现的氨基甲酸酯基团： －ＮＨ－ＣＯＯ－ 聚氨酯是发展得较晚而性能较优异的一种合成高分子材料。具
　　聚氨酯全名为聚氨基甲酸酯（Poly ure thane，简称PU胶），聚 合物主链上有重复出现的氨基甲酸酯基团： 　　　　　　－ＮＨ－ＣＯＯ－ 　　聚氨酯是发展得较晚而性能较优异的一种合成高分子材料。具 有优良的耐磨、耐油、耐寒、耐化学、耐射线等性能。在织物涂层 上的应用，主要有溶剂型PU和水分散型PU两种。 　1、聚氨酯涂层剂合成原理 　　 聚氨酯弹性体的合成，一般先由聚多元醇与多异氰酸酯聚合， 制得较低分子量的预聚物，然后将预聚物与二元醇或二元胺等反 应，经扩链和交联而制得的弹性体。所以其过程可分为预聚反应、 预聚物扩链反应和聚合物交联反应三个步骤。

16 四、其它涂层剂 采用不同比例的丁二烯与丙烯腈，可以得到一系列性能不同的 共聚体。丁腈橡胶有优良的防水和抗油性。其涂层织物适合于制作
　1、丁腈橡胶 　　采用不同比例的丁二烯与丙烯腈，可以得到一系列性能不同的 共聚体。丁腈橡胶有优良的防水和抗油性。其涂层织物适合于制作 油田、炼油厂、加油站等场所的劳动防护服装。 　　　丙烯腈含量一般为：25% 　2、氯丁橡胶 　　由二氯1，3-丁二烯聚合而成，由杜邦公司首先合成，并以 Neoprene商品名称行销市场。已形成完整的系列产品。该材料具有 优良的抗油脂、耐汽油、耐酸碱及耐气候、耐磨损、耐挠曲性能。 　3、氯磺酸化聚合物聚乙烯塑料(商品名称为Hypalon) 　4、硅橡胶硅橡胶　是一种直链状的高分子聚有机硅烷，相对分子 质量一般在148000以上。

17 第三节 涂层方法 一、直接干法涂层 干法涂层的基本特点是直接涂刮、烘干成形、焙烘交联。 溶剂型聚丙烯酸酯涂层浆的配方大致如下：
第三节　涂层方法 一、直接干法涂层 　 干法涂层的基本特点是直接涂刮、烘干成形、焙烘交联。 　溶剂型聚丙烯酸酯涂层浆的配方大致如下： 　　　　溶剂胶 　　　100份 　　　　交联剂 　　　5～10份 　　　　稀释剂 　　　6～7份 　　　　添加剂　　　　适量 　　水分散型聚丙烯酸酯涂层浆的配方大致如下： 　　　　水性胶 　　　100份 　　　　交联剂 　　　 5～10份 　　　　氨水调pH值 ～9 　　　　增稠剂 　　　 5～10份 　　　　添加剂 　　　 适量 　　　烘干温度一般是 90～95℃，也有 120～130℃的。 焙烘温度溶剂胶在 140℃以上，水性胶 160℃以上。

18 二、湿凝固法涂层（简称湿法涂层） 　1、底布和涂层浆配制 　2、浸涂和凝固过程 　3、湿法涂层产品 　　PU湿法涂层产品分为人造麂皮和光面革两类。 三、转移涂层 　　转移涂层是先将一层涂层剂涂在离型纸或不锈钢带载体上，形 成均匀、连续的薄膜，然后于薄膜上涂上粘结剂，经叠合辊与织物 叠合，经烘干、固化，最后将载体剥离，涂层膜（包括粘结层）就 转移到织物上。 四、层压法涂层 　　层压织物就是将织物与高聚物薄膜以及其他软片材料粘结在一 起，形成兼有多种功能的复合体。故层压织物又称复合织物、贴合 织物、叠层织物等。 　

19 第四节 功能涂层织物 能性添加剂，可以方便地制得功能性涂层织物。 一、防水透湿涂层织物
第四节　功能涂层织物 　　采用不同的高分子材料作涂层剂，或在涂层剂中混入不同的功 能性添加剂，可以方便地制得功能性涂层织物。 一、防水透湿涂层织物 涂层织物作为服装面料，在不同程度上能抵御雨水和寒风的侵入，保护肌体。 二、红外辐射涂层织物 　　红外光具有明显的热效应，当辐射至人体表皮并且穿透至皮下组织 后，遂引起一系列生理效应，如可激活生物大分子的活性，促进、改善 局部和全身的血液微循环，增强新陈代谢，提高免疫功能，以及消炎、 消肿、镇痛等，因而对人体产生保健和理疗作用。 　　能够在人体体温下发射3～16μm远红外线的物质，有Al、Mg、Ca、Cr、 Ni、Fe、Zr、Ti、Si等的氧化物和碳化物。若精心筛选、混配、烧结、粉碎、 分档，可制得在体温下其红外线发射率高达90%的红外陶瓷粉。

20 三、防紫外线涂层织物 　　过度照射紫外线会对人体造成伤害。紫外线波长范围在180～ 400nm，又可分为： 　　　　　紫外线A(320～400nm) 　　　　　紫外线B(290～320nm) 　　　　　紫外线C(180～290nm) 　　其中紫外线C在通过大气层（主要是臭氧层）后，被散射和吸 收，不能到达地面。因此对人体造成伤害的是紫外线B和A，尤其是 穿透力较强的紫外线A。紫外线的过度照射，不但会引起皮肤变黑、 干皱、老化、红肿，而且会导致脱氧核糖核酸(DNA)损伤，影响和失 去修复功能，使皮肤癌变。防紫外线涂层织物通常是将紫外线屏蔽 剂和紫外线吸收剂两种材料按适当比例混进涂层剂中，进行单层或 多层涂层而制得。

21 四、防酸、防碱涂层织物 　　化工行业职工经常接触酸、碱等强腐蚀性物质，一旦发生意外 就会引起严重伤亡事故。 　　以前一般采用耐酸橡胶或PVC压延涂层布做成的防酸、碱服 装，但此类织物不透气，穿着闷热不适。 　　采用聚丙烯酸酯共混改性技术和耐久性拒水整理技术，可制得 防酸、防碱、防水又透湿功能的涂层织物。 五、主要功能评价、测试方法原理 　 评价涂层织物的性能，常用的指标有抗渗水性（静水压试 验）、拒水性（沾水性试验）、透湿量、拒油性能及防钻绒性、耐 低温性、遮光性等，特殊功能的涂层织物还有各自的功能性指标， 如耐酸性、耐碱性、紫外线屏蔽性、远红外反射率等。

22 　1、抗渗水性（耐静水压） 　　测定采用国家标准GB 4744—1984进行测试，使用仪器为抗渗水 性测定仪。 　2、拒水性测定（沾水性测定） 　　采用国家标准GB 4745—1989进行测试。仪器为ISO—4920沾水 仪。本方法只测定涂层织物表面的亲水或憎水性能。 　3、透湿量测定采用国家标准GB/T 12704—1991进行测试。 　4、防钻绒性测试方法 采用仪器为防钻绒试验机。