一种高强重比、零透气量的锦丝伞布、其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及纺织染整技术领域，具体地，涉及一种高强重比、零透气量的锦丝伞布、其制备方法和应用。

背景技术

聚酰胺纤维（俗称锦纶、尼龙）具有高强度、高耐磨性和优良的弹性，是机械性能较理想的合成纤维原料，不仅可用于运动服装、户外纺织品加工中，在产业用纺织品、特种纺织加工中也得到较广泛应用。以锦纶长丝为原料、采用平纹组织织制的尼丝纺是常见锦丝面料，可应用于包括降落伞伞布在内的多种特种纺织品。

应用于降落伞的伞衣需具有高强、轻薄、可控透气的应用特性，现有锦丝伞衣面料多采用锦纶66高强丝为原料，以平纹组织结构织制，经精练除油处理后再结合涂层整理加工而成。近年来，具有高强重比、低透气量（甚至零透气量）的伞衣面料日益成为特种纺织品行业的研究难点。这类特种纺织品的加工方法主要集中在二方面，一方面通过选用细旦锦纶66长丝为原料，结合高经纬密度进行织造，满足高强重比要求，另一方面采用聚丙烯酯类整理剂等进行涂层加工，满足低透气量甚至零透气量要求。实际生产中，具有高强重比、零透气量的锦丝绸产品往往很难实现量产加工，其原因在于若不经涂层整理，虽然强重比能达到较高数值，但不能满足低透气量的要求；反之，经涂层整理后能降低透气量，但伞衣面料的克重显著增加，往往又不能满足高强重比的要求。此外，伞衣表面涂层持久性也是亟待解决的技术难题，其主要原因在于锦纶纤维中反应性基团（如羟基、氨基等）数量远不及天然纤维，形成的高分子聚合物涂膜仅能通过氢键和范德华力与纤维结合，整理效果持久性不够。

因此，如何合理构建高强重比、零透气量的锦丝伞布加工工艺，实现在较少的涂层整理剂用量、较低生产能耗等条件下达到高强重比和零透气量的伞布产品质量要求，是目前伞系统中锦丝伞衣加工中亟待解决的技术难题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种高强重比、零透气量的锦丝伞布、其制备方法和应用，旨在实现在较缓和条件下进行锦丝伞布高强重比、零透气量的涂层整理，提高整理效果的持久性，达到提升整理效果的目的。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种高强重比、零透气量的锦丝伞布的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）以聚酰胺酶进行锦丝伞布预处理，处理后将试样清洗；

（2）将经步骤（1）处理的锦丝伞布浸渍在丙烯醛溶液中，通过席夫碱反应在纤维表面引入乙烯基，处理后将试样清洗；

（3）将经步骤（2）处理的锦丝伞布浸轧在异丙基丙烯酰胺、乙烯基聚氨酯和核黄素的溶液中，通过紫外光辐照催化织物表面接枝沉积聚合物，处理后将试样烘干；

（4）将经步骤（3）处理的锦丝伞布进行轧光处理。

本发明首先利用聚酰胺酶进行锦丝伞布酶法预处理，使锦纶纤维表面酰胺键水解产生氨基，得到具有反应活性的锦丝伞布；然后，通过与丙烯醛反应在锦丝表面引入乙烯基，再将锦丝伞布浸轧含异丙基丙烯酰胺、乙烯基聚氨酯和核黄素的混合液，经紫外光辐照发生催化接枝聚合交联；最后，经轧光整理后得到高强重比零透气量锦丝伞布。

由以上方法制得的锦丝伞布

优选地，步骤（1）中，所述锦丝伞布是以锦纶66长丝为原料采用平纹组织织制，平方米克重为36~40 g/m

优选地，步骤（1）中，所述预处理方法为：在聚酰胺酶浓度为0.5~1.5 U/mL，在pH 7~8、温度45~55℃、浴比 1：（5~10）条件下处理0.5~1小时。

优选地，步骤（2）中，所述丙烯醛溶液浓度为5~10 g/L，所述反应条件为：在温度20~40℃、pH 4~6、浴比 1：（5~10）条件下反应1~2小时。

优选地，步骤（3）中，溶液中所述异丙基丙烯酰胺的浓度为10~20 g/L，所述乙烯基聚氨酯的浓度为30~50 g/L，所述核黄素的浓度为1~2.5 g/L。

优选地，步骤（3）中，所述乙烯基聚氨酯包括含有乙烯基的聚酯型水性聚氨酯或含有乙烯基的聚醚型水性聚氨酯。

优选地，步骤（3）中，所述浸轧条件是轧余率80~100%；和/或

所述紫外光辐照条件为：光源辐照强度20~50 mW/cm

优选地，步骤（4）中，所述轧光处理条件为：轧辊温度150~180℃，压力120~160kPa，车速20~40 m/min。

本发明第二方面提供一种由上述的制备方法制得的高强重比、零透气量锦丝伞布。

本发明第三方面提供上述的锦丝伞布在制备降落伞中的应用。

通过上述技术方案，本发明实现了以下有益效果：

本发明先利用聚酰胺酶进行锦丝伞布酶法预处理，使锦纶纤维表面酰胺键水解产生氨基，得到具有反应活性的锦丝伞布；然后，通过与丙烯醛反应在锦丝表面引入乙烯基，再将锦丝伞布浸轧含异丙基丙烯酰胺、乙烯基聚氨酯和核黄素的混合液，经紫外光辐照发生催化接枝聚合交联；最后，经轧光整理后得到高强重比、零透气量的锦丝伞布。与基于传统直接涂层焙烘方式的整理相比，本发明具有以下优点：

（1）强重比和零透气量效果显著：本发明构建了锦丝伞布高强重比和零透气量的实现方法，其中，在核黄素引发剂和紫外辐照条件下，异丙基丙烯酰胺、乙烯基聚氨酯发生接枝聚合沉积，在织物表面形成聚合物，不仅提升了织物强度，聚合物中聚异丙基丙烯酰胺还具有热缩冷胀的温敏特性，确保降落伞在空降空投和高空跳伞的低温环境下伞布具有稳定零透气量。

（2）整理效果持久：锦纶纤维表面反应性基团较少，常见涂层整理后易发生成膜牢度差或结合不牢的情形，本发明述及方法中通过纤维表面改性引入较多乙烯基位点，实现了基于接枝聚合的聚合物沉积，赋予锦丝伞布表面更持久稳定的整理效果。

（3）生产能耗低：采用本发明述及的方法可实现锦丝伞布在低温、较缓条件下进行催化接枝聚合交联，不仅生产过程中反应条件较缓和，而且避免了传统高温焙烘法整理易造成织物强力下降的问题。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1：

（1）聚酰胺酶预处理：以聚酰胺酶进行锦丝伞布预处理，处理将试样净洗；其中，聚酰胺酶 0.5 U/mL，在pH 7、45℃和浴比 1：5条件下处理0.5小时；所述锦丝伞布是以锦纶66长丝为原料、采用平纹组织织制，平方米克重为36 g/m

（2）锦丝表面引入乙烯基：将经步骤（1）处理的锦丝伞布浸渍在浓度为5 g/L的丙烯醛溶液中，在20℃、pH 4、浴比 1：5条件下处理1小时，通过席夫碱反应在纤维表面引入乙烯基，处理后将试样净洗；

（3）催化接枝沉积聚合物：将经步骤（2）处理的锦丝伞布浸轧在含有10 g/L异丙基丙烯酰胺、30 g/L含有乙烯基的聚酯型水性聚氨酯和1 g/L核黄素的溶液中，轧余率80%，采用强度为20 mW/cm

（4）轧光后处理：将经步骤（3）处理的锦丝伞布在温度为150℃，轧光压力120 kPa，车速20 m/min条件下进行轧光处理。

实施例2：

（1）聚酰胺酶预处理：以聚酰胺酶进行锦丝伞布预处理，处理后将试样净洗；其中，聚酰胺酶 1.5 U/mL， 在pH 8、55℃和浴比 1：10条件下处理1小时；所述锦丝伞布是以锦纶66长丝平纹组织织制、平方米克重为40 g/m

（2）锦丝表面引入乙烯基：将经步骤（1）处理的锦丝伞布浸渍在浓度为10 g/L的丙烯醛溶液中，在40℃、pH 6和浴比 1：10条件下处理2小时，通过席夫碱反应在纤维表面引入乙烯基，处理后将试样净洗；

（3）催化接枝沉积聚合物：将经步骤（2）处理的锦丝伞布浸轧在含有20 g/L异丙基丙烯酰胺、50 g/L含有乙烯基的聚醚型水性聚氨酯和2.5 g/L核黄素的溶液中，轧余率100%，采用强度为50 mW/cm

（4）轧光后处理：将经步骤（3）处理的锦丝伞布在轧辊温度为180℃，轧光压力160kPa，车速40 m/min条件下进行轧光处理。

实施例3：

（1）聚酰胺酶预处理：以聚酰胺酶进行锦丝伞布预处理，处理后将试样净洗；其中，聚酰胺酶 1 U/mL， 在pH 7.5、50℃和浴比 1：8条件下处理1小时；所述锦丝伞布是以锦纶66长丝平纹组织织制、平方米克重为38 g/m

（2）锦丝表面引入乙烯基：将经步骤（1）处理的锦丝伞布浸渍在浓度为8 g/L的丙烯醛溶液中，在30℃、pH 5和浴比 1：8条件下处理1.5小时，通过席夫碱反应在纤维表面引入乙烯基，处理后将试样净洗；

（3）催化接枝沉积聚合物：将经步骤（2）处理的锦丝伞布浸轧在含有15g/L异丙基丙烯酰胺、40 g/L含有乙烯基的聚醚型水性聚氨酯和2 g/L核黄素的溶液中，轧余率90%，采用强度为40 mW/cm

（4）轧光后处理：将经步骤（3）处理的锦丝伞布在轧辊温度为160℃，轧光压力140kPa，车速30 m/min条件下进行轧光处理。

对比例1：

实施例1中未经任何处理的锦丝伞布。

对比例2：

将实施1中不经过（1）、（2）和（4）处理，仅经步骤（3）处理，其他条件或者阐述与实施例1一致。

对比例3：

将实施1中不经过（2）和（4）处理，仅经步骤（1）、（3）处理，其他条件或者阐述与实施例1一致。

对比例4：

将实施1中不经过（1）和（4）处理，仅经步骤（2）、（3）处理，其他条件或者阐述与实施例1一致；

对比例5：

将实施1中不经过（4）处理，仅经步骤（1）、（2）、（3）处理，其他条件或者阐述与实施例1一致；

对比例6：

实施例2中未经任何处理的锦丝伞布。

对比例7：

将实施2中不经过（1）、（2）和（4）处理，仅经步骤（3）处理，其他条件或者阐述与实施例2一致。

对比例8：

将实施2中不经过（2）和（4）处理，仅经步骤（1）、（3）处理，其他条件或者阐述与实施例2一致。

对比例9：

将实施2中不经过（1）和（4）处理，仅经步骤（2）、（3）处理，其他条件或者阐述与实施例2一致；

对比例10：

将实施2中不经过（4）处理，仅经步骤（1）、（2）、（3）处理，其他条件或者阐述与实施例2一致。

性能测试

测定上述实施例1~3和对比例1~10中试样的平方米克重、断裂强力和透气性，并计算试样的强重比（即：强力/平方米克重）；将实施样1~3和对比样在60℃下水洗2小时后再次在室温下干燥，测定水洗后锦丝伞布的透气性。其中，锦丝伞布的平方米克重参照FZ/T65001-1995/5.6《特种工业用织物 物理机械性能试验方法/平方米重量》测定；伞布经向断裂强力参照FZ/T 65001-1995/5.4《特种工业用织物 物理机械性能试验方法/断裂强力和伸长率》测定；透气性参照FZ/T 65001-1995/5.8《特种工业用织物 物理机械性能试验方法/透气性》测定。测定结果如表1所示。

表1 性能测试结果

由表1可知：

a. 经本发明述及的方法整理的试样（实施例1、实施例2、实施例3）具有较高强重比，织物试样水洗前、水洗后的透气性均为0，表明以本发明述及的方法能促进纤维表面催化接枝交联聚合物，结合轧光进一步提高织物平整度，提升织物的结构紧度，降低透气性，满足了高强重比和零透气量锦丝伞布制备要求，且整理效果具有持久稳定性。

b. 未经任何处理的锦丝伞布试样（对比例1、对比例6）织物试样的透气性最高，不能满足降落伞等特纺材料应用要求。

c. 不经过（1）、（2）和（4）处理，仅经步骤（3）处理的试样（对比例2、对比例7）织物的克重和断裂强力均较未处理样有所增加，但强重比低于相应的实施例样，水洗后试样透气性增加显著，表明试样表面催化聚合交联形成的聚合物与纤维结合不牢固，整理效果不具有持久性。

d. 不经过（2）和（4）处理，仅经步骤（1）、（3）处理的试样（对比例3、对比例8），虽然在步骤（1）中锦纶纤维经过聚酰胺酶预处理产生氨基，但由于未经步骤（2）处理引入乙烯基位点，使得步骤（3）处理中纤维未与聚合物接枝交联，因此试样强力较仅经步骤（3）处理的试样略有下降，水洗后试样透气性增加，表明整理效果不持久。

e. 不经过（1）和（4）处理，仅经步骤（2）、（3）处理的试样（对比例4、对比例9）强力不及相应的实施例，由于步骤（2）中乙烯醛未能与纤维表面氨基反应，因此实际纤维表面的反应活性提升较少，未能实现聚合物与纤维共价键结合，整理后纤维表面聚合物耐洗性也不够，表现为水洗后透气性升高。

f. 仅经步骤（1）、（2）、（3）处理的试样（对比例5、对比例10）具有与实施例相近的高强重比，表明经过聚酰胺酶预处理，能增加纤维表面的氨基数量，促进乙烯醛通过席夫碱反应与纤维结合，从而在锦纶纤维表面引入较多乙烯基反应位点，促进了后续异丙基丙烯酰胺和乙烯基聚氨酯通过紫外光引发的自由基催化接枝交联，形成结合牢度较高的聚合物，因此伞布强重比较高；另一方面，由于未经过轧光处理，锦丝伞布表面存在少量间歇，因此仍表现出较低透气性，但水洗后试样透气性与水洗前相近，表面聚合物在伞布表面具有较好的结合牢度。

以上实施例详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。