纺织业光固化的运用研讨

本文作者：吕延晓 单位：中国感光学会辐射固化专委会

1979年，Guthrie［2－3］采用纤维素∕二甲基亚砜∕甲醛体系通过初始羟甲基化，将苯乙烯光接枝到棉花纤维上。接枝程度随着主体单体浓度的增加而达到最大化，最大化的位置在某种程度上取决于照射时间。Jang等人采用水溶性光引发剂二苯酮，进行了将多缩乙二醇二丙烯酸酯低聚物连续光接枝∕光交联到棉花纤维上的研究。Hong和Chan俩人采用纤维素和纤维素衍生物中产生的光引发自由基，对接枝反应进行了研究。Reine等人借助于光引发聚合反应，对聚丙烯酸酰胺单体与棉花纤维的接枝共聚进行了研究。他们观察到，改性后的棉花与棉花纤维参照样品相比，其再吸湿性（moisture　regain）提高很多［4］。Dong　Y和Jang　J近期发表了一篇题为“棉花纤维通过UV辐照实现光反应着色（Photo－reactive　coloration　of　cotton　fabrics　by　UVirradiation）”的文章［5］，报道了他们采用UV引发接枝共聚的方法，改善纤维与聚合物表面性能。实验证明，丙烯酸单体∕染料（双乙烯基砜）二元体系对棉花表面光接枝具有协同作用。

在织物拒水、拒油和防污整理方面，最感兴趣的是含有聚二甲基硅氧烷（PDMS）UV固化聚氨酯低聚物。这一类型低聚物用于织物进行表面处理，如对聚酯（PET）纤维和尼龙纤维（Nylon）织物进行表面处理，使其具有长期而持续的疏水性能。然而值得指出的是，目前大部分常用的低聚物一般黏度都很高，因而难以操作。这些低聚物必须　采用一种反应性稀释剂加以稀释。稀释剂官能度的提高，会增大固化后涂层的交联度，因而使涂层变得坚硬。另一方面，经表面处理织物的耐磨性能又与交联度直接相关。因此必须找到一种适当的平衡。从近期发表的论文看，Miao等人采用γ－射线引发全氟烃基磷酸丙烯酸酯（perfluoroalkylphosphate　acrylate）辐射接枝，使棉花拒水和拒油性都大幅提高，对水和对油的接触角分别超过150°和140°。然而应当指出的是，工业规模的γ－射线装置一般成本都很高，因而将上述方法用于纺织品整理作业目前还不现实。

最近，J．Branquinho等人发表了一篇题为“UV固化纺织品整理：服装用棉、居家用棉、技术用棉和体育用棉，超疏水和疏油、侧面功能的双重整理”文章，报道了他们在棉花表面上完成一项光接枝∕光交联并形成网络结构的成功开发。借助于工业上广泛使用的UV光源装置和市场上可以采购到的光反应化合物（包括全氟碳链化合物），运用一种超声喷射（ultrasonic　spraying）技术，得到了在棉花表面上超疏水（superhydrophobicity）和高疏油（high　oleophobicity）的理想性能，对水和对油的接触角分别为150°和120～130°，并且具有优良的耐洗牢度（wash　fastness）。棉织物正面和背面的排拒性能高低，可根据整理所需的化学成分加以调节。这项开发相对于目前文献中所公布的现有UV固化过程，其优势是十分明显的：各种原材料和必备的装置都可从市场购得，化学配方的用量最低，无废料产生，可以只处理织物基材一面（由于运用了超声喷射），被处理织物基材具有良好的手感、柔韧性和耐洗涤性。这些优势，再加上UV固化过程的上述优点（节省能量、减少材料消耗、占地面积小、加工时间短等），都为替代传统的热聚合反应工艺提出了挑战。Su－Jin　Kim和Jinho　Jang（韩国）在其最近发表的“利用UV辐照对聚酯（PET）纤维进行拒水和拒油整理（Water－and　oil－repellent　of　PET　fab－rics　using　UV　irradiation）”文章中称，他们借助于一种化学配方（含有一种UV－活性的氟碳试剂和一种水溶性的光引发剂），对聚酯纤维单面进行UV固化拒水和拒油整理实验研究。未受UV固化的一面则通过UV／臭氧长时间辐照，纤维织物的吸湿性因表面改性而得到改善。织物两面（正面和背面）的拒水性能差别十分明显。

Pieter　Castelein等人最近发表了一篇题为“加速开发纺织品涂层整理产品（Speeding　up　the　de－velopment　of　coated　textile　products）”文章［6］，着重阐述如何加快UV固化涂层整理产品的开发，缩短产品进入市场的周期。众所周知，涂料的化学体系一般是由10～15种成分构成，各种成分之间既相互独立又彼此关联。这些成分的性质和浓度必须根据最终的使用要求仔细加以优化。因此，涂料化学体系可调的因素众多，筛选和优化时需要进行大量的实验工作。为此，他们借助于现代药物筛选研究和开发新催化剂的经验，通过快速分析测量，充分利用数据库资源，运用统计学方法和目测手段，甚至利用机器人，实现数据获取的自动化，试验样品的微型化（miniaturization）和试验操作的并行化（parallelization），对涂层多参数体系同时进行筛选和优化。这套方法完全改变了过去那种传统按步就班的老办法，从而大大提高了效率，缩短了时间，并加快产品的开发进度。文章的作者运用这套高效方法，还对几种织物基材（棉花、聚酯和尼龙）的柔软和阻燃性能进行改进，进行了UV固化涂层整理所需化学体系成分的筛选和优化。

光固化体系至今在织物整理方面应用甚少，最近辐射固化体系和应用工程方面的研究进展，使世界经济发达国家的纺织工业重新激发起对光固化技术在本领域应用的兴趣。UV固化体系长期以来在其他领域大量的应用实例，以及近期UV固化的研发成果表明其具有的潜在优势，可能为今后纺织品的涂层整理加工提供一种崭新的选择。据了解，国内光固化在纺织工业方面的应用研究工作至今尚未开展。不过，国外经济发达国家目前所进行的开发工作，也尚未进展到商业化的地步。由此可见，根据国内光固化在其他领域应用的现有水平，只要抓紧光固化技术的应用研究，缩短该技术与国外在纺织工业方面应用的差距、甚至迎头赶上，似乎并不是什么大的困难问题。