硬挺整理织物的吸湿行为以及吸湿诱导回软机理的研究

摘要

环保型硬挺整理剂是一种无甲醛释放、绿色安全的整理剂，具有优良的初期硬挺整理效果和存储稳定性等特点，广泛应用于窗帘、箱包以及特种整理等领域，具有极高的应用价值。然而，硬挺整理后的织物在存储过程中通常会由于纤维或硬挺整理剂胶膜等对水分子的吸收而导致手感回软的问题。因此，如何避免和减少硬挺整理织物的手感回软问题己成为该领域的研究重点之一。尽管手感回软现象普遍存在于环保型硬挺整理剂的整理加工过程中，但目前尚未对回软机理进行有效的研究，且无法准确定量的判断手感回软的程度。因此，定量判断硬挺整理织物回软程度，理解回软机理，并有针对性地设计抑制织物回软的方法，对于提升硬挺整理织物的性能有重要的实际意义。　　首先，本文研究了聚醋酸乙烯酯(PVAc)硬挺整理涤纶织物在不同储存环境中的吸湿行为。通过重量法测定了PVAc硬挺整理涤纶织物吸湿过程以及不同环境条件下的吸湿率。采用Freundlich和Langmuir等温吸附模型对PVAc硬挺整理涤纶织物的吸湿等温曲线进行拟合研究，发现水分子吸附过程更符合Freundlich的多层物理吸附模型。采用准一阶动力学方程和准二阶动力学方程来对吸湿过程进行拟合研究。发现纯涤纶织物的吸湿过程更符合准一阶动力学方程，水分子在纤维表面表现为简单的物理吸附过程;PVAc硬挺整理涤纶织物的吸湿过程更符合准二阶动力学方程，PVAc整理后涤纶织物经历了包括水分子在纤维表面的吸附、在整理剂胶膜表面的吸附以及向内部扩散等复杂过程。最后，根据模型拟合得出了PVAc硬挺整理涤纶织物的吸湿机理。　　基于PVAc硬挺整理涤纶织物的吸湿行为的研究，测定未吸湿时的织物手感值，以及吸湿不同时间后织物的手感值，建立了一种可用于评价手感回软程度的新方法。验证实验表明，该方法适用于不同硬挺整理剂整理的棉和涤纶织物手感回软程度的评价。　　研究了PVAc硬挺整理涤纶织物吸湿回软的机理。通过扫描电镜(SEM)表征吸湿前后织物的微观形貌，发现在吸湿后出现了PVAc硬挺整理剂胶膜与涤纶纤维间的界面破坏以及纤维间粘接破坏;通过差示扫描量热法(DSC)和邵氏硬度计表征了硬挺整理剂胶膜吸湿后的Tg和邵氏硬度值，发现吸湿后硬挺剂胶膜的Tg和邵氏硬度值均出现了下降。吸湿-干燥循环实验中，完全未吸湿的涤纶硬挺整理织物具有较高韧性值(116)，在后续吸湿循环过程中，重新干燥后的织物韧性值保持在107左右，而循环中吸湿后未经干燥的织物韧性值保持在102左右，即织物在第一次吸湿过程中存在不可恢复的韧性值下降现象。织物撞击-破坏实验表明，硬挺整理剂胶膜与涤纶纤维间界面破坏以及纤维间粘接破坏会导致韧性值的下降，并且不可恢复。因此，PVAc硬挺整理涤纶织物吸湿回软现象由可逆的硬挺剂胶膜硬度下降以及不可逆的纤维与胶膜间结合方式的破坏所引起。　　进一步研究了聚丙烯酸酯(PAcr)硬挺整理棉织物的吸湿回软机理。研究发现，棉织物属于高吸湿性织物，采用智能风格仪测试时发现其吸湿过程中会出现韧性值下降。DSC和邵氏硬度计结果显示，与PVAc胶膜相似，吸湿后PAcr硬挺整理剂胶膜的Tg和邵氏硬度值均出现了下降。SEM表明PAcr硬挺整理剂胶膜与棉纤维间未出现界面破坏以及纤维间的粘接破坏。而在吸湿-干燥循环实验中，织物样品初始未吸湿条件下的韧性值和循环中经吸湿后干燥的样品的韧性值始终保持一致，表明其手感回软可以通过干燥过程得到恢复。因此，造成PAcr硬挺整理剂整理棉织物手感回软的原因主要是水分对硬挺剂胶膜以及棉纤维的可逆增塑作用。　　本论文提出了一种水分子在硬挺整理织物表面分布状态模型，并在此基础上建立了一种新的硬挺整理织物吸湿回软评价方法，解决了工业中无法对硬挺整理织物手感回软进行准确、定量评价的难题。在吸湿行为的基础上得出了PVAc硬挺整理涤纶织物以及PAcr硬挺整理棉织物的吸湿回软机理，对实际生产中织物手感回软现象的抑制和新型硬挺整理剂的开发具有启发意义。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1硬挺整理剂概况

1．2环保型硬挺整理剂的发展

1．2．1低甲醛硬挺整理剂

1．2．2环保型硬挺整理剂

1．2．3存在的问题

1．3织物吸湿行为研究现状

1．4吸湿所致性能变化

1．4．1纤维的吸湿

1．4．2复合材料的吸湿

1．5课题的提出

2．1引言

2．2实验原料及仪器

2．3实验部分

2．3．1涤纶硬挺整理织物测试样品制备

2．3．2涤纶硬挺整理织物吸湿率测定样品制备

2．3．3涤纶硬挺整理织物吸湿率的表征

2．4结果与讨论

2．4．1硬挺整理织物的吸湿行为

2．4．2影响硬挺整理织物吸湿行为的因素

2．4．3涤纶硬挺整理织物吸湿行为分析

2．5结论

第三章硬挺整理织物手感回软评价方法的建立及其应用

3．1引言

3．2实验原料与仪器

3．3实验部分

3．3．1风格测试样品制备

3．3．2织物风格测试

3．4结果与讨论

3．4．1聚醋酸乙烯酯硬挺整理织物的手感评价

3．4．2评价方法的普适性研究

3．5结论

第四章聚醋酸乙烯酯硬挺整理剂整理涤纶织物吸湿回软机理研究

4．1引言

4．2实验原料及仪器

4．3实验方法

4．3．1 PVAc硬挺整理涤纶织物的制备

4．3．2 PVAc硬挺整理剂胶膜的制备

4．3．6 PVAc硬挺整理涤纶织物的加速-破坏实验

4．3．7差示扫描量热法(DSC)

4．3．8 PVAc硬挺整理剂胶膜的硬度测量

4．3．9扫描电子显微镜(SEM)

4．4结果与讨论

4．4．1 PVAc硬挺整理剂整理涤纶织物的表面形貌

4．4．2涤纶织物吸湿后的性能变化

4．4．3 PVAc硬挺整理剂胶膜的塑化行为

4．4．4水分引起的PVAc硬挺整理剂胶膜与涤纶纤维的部分剥离现象

4．4．5 PVAc硬挺整理织物吸湿回软机理探讨

4．4．6 PVAe硬挺整理剂整理涤纶织物吸湿回软机理

4．5本章小结

第五章聚丙烯酸酯硬挺整理剂整理棉织物吸湿回软机理研究

5．1引言

5．2实验原料及仪器

5．3实验方法

5．3．1 PAcr硬挺整理棉织物的制备

5．3．2 PAcr硬挺整理剂胶膜的制备

5．3．4 PAcr硬挺整理棉织物的吸湿-干燥循环实验

5．3．5 PAcr硬挺整理棉织物的吸湿率测定

5．3．6织物手感值的评估

5．3．9差示扫描量热法(DSC)

5．3．10 PAcr硬挺整理剂胶膜的硬度测量

5．3．11扫描电子显微镜(SEM)

5．4结果与讨论

5．4．1 PAcr硬挺整理棉织物的吸湿性能

5．4．2 PAcr硬挺整理棉织物的表面形貌

5．4．3棉织物以及PAcr硬挺整理剂胶膜吸湿后的增塑现象

5．4．4水分增塑现象对PAcr硬挺整理棉织物物理状态的影响

5．4．5 PAcr硬挺整理棉织物吸湿回软机理的探讨

5．4．6 PAcr硬挺整理棉织物吸湿回软机理

5．5本章小结

6．1结论

6．2创新点

6．3展望

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢

参考文献