近幾十年來．壹些新型高分於材料被廣泛地開發應用，大大地豐富和美化了人們的物質文化生活。聚氨酯〔PU)材料由於其獨特的結構，可賦予加工產品突出的強度、柔韌、耐磨、透濕、耐低溫等性能，用於紡織品後整理．可明顯地提高服裝或飾品的華麗莊重感和衣著的舒適感，因而受到廣大消費者的青睞。
紡織品的塗層整理是在織物表面塗敷壹層薄膜而使織物具有某種特殊功能和外觀風格。隨著人們消費水平的不斷提高．這壹技術發展很快。近十幾年來，我國引進和自制了數百臺套塗層後整理生產線，這使得我國塗層產品的生產能力和技術水平都達到了壹個新的高度。
然而由於我國紡織品後整理的基礎薄弱，加上與這些生產線酯套的助劑材料設能及時跟上，又遇近幾年紡織品市場蕭條．因而這數百臺套的生產線開工率不足30％。可是與這壹現象形成反差的是我國服裝行業中所用的許多面料都是進口產品，據報道我國每年進口的塗層織物花費外匯達數億美元．這種狀況不得不引起紡織染整企業和印染助劑開發生產者的深思．因此開發生產性能優異的聚氨酯塗層材料勢在必行。
近幾十年來．人們的環保意識不斷加強．有關的勞動保護、安全生產、消防減災、保護環境等法律法規日臻完善，加之各類有機溶劑價格飛漲．因此，在各類塗料的生產中以水代替有機溶劑的技術發展很快。水乳型聚氨酯(PU)以水代替有機溶劑，沒有燃燒爆炸的危險，使用時操作環境衛生安全，也不會對環境造成任何汙染，與溶劑型材料相比．水乳型PU塗層劑的透水氣性和手感的柔軟豐滿度更好壹些，因此，水乳型PU塗層劑是加工高檔塗層織物的壹種優質材料。
煙臺市化工研究所經過十幾年的研究試驗，開發了多種牌號的水乳型PU織物後整理劑，並與招遠市三聯化工廠合作，建起了800噸／年的水乳型PU織物後整理劑生產線。產品成功地應用於紡織品的浸軋和塗層後整理。近年來，隨著PU塗層劑市場的不斷擴大，我們從材料生產者的市場開拓出發，在水乳型PU合成的基礎上，對塗層劑的應用技術做了壹些有益的探索。為推動我國水性PU塗層技術的發展，我們將水乳型PU塗層劑的生產和應用技術作壹粗略介紹，以其起到拋磚引玉的作用。
1 水乳型PU塗層劑的生產
1．1 性能特點及主要原料
我們生產的水乳型PU塗層劑是含羧基親水基團的陰離子自乳化型PU乳液。為了提高材料的成膜強度，高分子的結構設計中引入了部分含三官能團的原料，從而使合成的線性PU分子長鏈相互之間又交聯結成網狀的空間結構。所用主要原料有甲苯二異氰酸酯（TDI）、聚酯、聚醚型多元醇樹脂、多元醇擴鏈劑、交聯劑、多羥基羧酸及溶劑丙酮等。
1．2 生產過程
在反應釜中加入壹定量的丙酮和計量的多元醇樹脂、甲苯二異氰酸酯，將反應釜升至壹定溫度，使二異氰酸酯和多元醇樹脂之間發生聚合反應生成含有端-NCO基團的預聚體。預聚反應達到壹定程度後，再向反應釜中加入計量的擴鏈劑和交聯劑，繼續保溫反應，使預聚物的分子不斷加長，並形成壹定量的鏈間交聯，生成網狀結構，然後加入計量的多羥基羧酸，在PU的高分子長鏈中引入含有羧基的側鏈，再加入中和劑，使羧基被中和成鹽，具有親水性，然後在攪拌下加入水進行分散乳化成為水乳液，最後脫除丙酮，即得到PU乳液塗層劑。
系列產品的主要技術指標為：
外 觀：白色或近乎半透明乳液
固含重(％) 30± l
PH值： 7±1
貯存期（月） ≥12
2 水乳型PU塗層劑的應用
水乳型PU由於以水代替有機溶劑，與溶劑PU塗層別相比較有其自身的持點：首先由於它本身含有親水基團，因此使得塗布成膜的親水性和通過薄膜的吸收和釋放水蒸汽分子所構成的透水汽性較溶劑型塗層更好壹些。這壹特征使水乳型PU塗層織物的服飾效果更為舒適、豐滿；另壹方面由於以水代替有機溶劑，水的表面張力較有機溶劑大得多，對織物，特別是對化纖織物浸潤滲透能力比有機溶劑小得多，而且在水中又不可能存在具有較高反應活性的遊離-NCO基團，因
此水乳型PU塗層劑與織物纖維的結合牢度遠不如溶劑型PU塗層劑好。反映在應用指標方面壹是耐洗牢度差，二是塗層的耐水壓低，如果這壹缺點不能克服勢必影響水乳型PU塗層劑的推廣應用。
幾年來我們在水乳型PU塗層劑的使用方法上做了壹些有益的探索。持別是在塗層與纖維的結合牢度方面通過使用外交聯劑(又稱後交聯劑)的方法，使這壹性能大為提高，明顯地改進了塗層產品的應用性能指標。
這壹方法主要基於下述原理：水乳型PU是高分子聚合物在水中的分散液。為了提高聚合物成膜的強度，盡管在合成中已引入部分含三官能團的原料從而使得在線型高分子長鏈間形成交聯，結成網狀的體型結構，但這種交聯密度又不能過大，否則將會使乳化困難或是乳液中分散相顆粒粗大，影響儲存的穩定性。另外，由於水的浸潤滲透力小及在水乳液中不會存在具有高反應活性的遊離-NCO基團等．造成了水乳型PU塗層劑成膜強度及與纖維結合牢度較溶劑型PU材料差的缺陷。然而，在水乳型PU中同樣含有氨酯鍵、脲鍵、縮脲、醚鍵、酯鍵等基團以及作為親水基團的羧基或磺酸基、胺基等比較活潑的基團，在壹定的條件下，這些活性基團可以與另外壹些活性基團進行化學反應，把這些大分子之間通過化學反應進壹步結合成為更碩大的高分子。
外交聯劑就是在PU乳液的應用過程中另外加入的含有兩個或兩個以上活性基團的物質。在塗層劑成膜過程中或成膜後，它的活性基團在壹定條件下(如加熱)與PU分子中的活性基團進行化學反應，同時也與纖維結
構中的羥基、羧基、氨基、酰胺等活性基團反應，以化學鍵的形式結合起來。這樣就明顯地加強了PU線性分子鏈之間及其與纖維之間的結合力，增強了塗層成膜的強度及粘結牢度。通過試驗對比研究，我們篩選了壹種較為理想的材料，它在壹定的溫度下分子中所含有的幾個活性基團可以與纖維或PU鏈中的活性基團進行反應。
在PU塗層劑使用時將這種材料加到其中，通過塗布、烘幹、焙烘等幾道工序加工成的塗層產品，在粘結牢度、耐水壓、耐水洗牢度及耐幹洗等幾個方面的指標都有很大的提高。如粘結牢度，在同等條件下在尼龍綢上做對比，未加交聯劑的塗層焙烘後用指甲揉刮，部分塗層膜可以刮去；用交聯劑者用指甲很難從基布上刮掉膜層。在耐水洗牢度方面，未加交聯劑者用水浸泡1-2h，塗層會泛白，用手挫揉，部分塗層有脫落；若加了交聯劑，在自來水中浸泡24h塗層也無泛白現象，挫揉時塗層也不會脫落。在耐甲苯的試驗中，若不加交聯劑的塗層，浸入甲苯後塗層會溶脹脫落；而用交聯劑者用甲苯就不易除去塗層。在耐靜水壓的指標定量比較中，在尼龍綢上塗敷，在幹增重6—7g／m2的塗布量下，使用交聯劑耐水壓達11760Pa以上；而未使用交聯劑者耐水壓至多3920Pa。同樣在牛津布上做塗層用交聯劑在幹增重13-15g／m2的施膠量下耐靜水壓就可達l1760Pa以上；而不用交聯劑，即使施膠幹增重20g／m2以上，耐水壓最多也只能達58.8～6860Pa。
上述試驗只是從材料生產的角度去評價材料的作用及優劣，盡管極為粗糙但足以說明外交聯劑在水乳型PU塗層劑應用中的作用。幾年來我們在壹些塗層產品生產廠家的配合下，在水乳型PU塗層劑的使用方法上做了壹些探索性試驗，許多塗層產品如粘膠纖維織物、尼絲紡、滌絲紡、牛津布等塗層產品已投放市場，受到消費者的歡迎。
這些產品的基本生產過程如下：
2．1 主要原材料
水乳型PU塗層劑、增稠劑、交聯劑；對某些特種功能塗層則應添加相應的材料，如阻燃劑、分散劑、金屬顏料等。
2．2 塗布操作
2．2．1 調漿
根據塗層織物的種類及性能要求，選擇相應牌號的PU乳液，在攪拌下加入計量的交聯劑和增稠劑，再加入適量氨水使乳液增稠成為膏狀即可用於塗布。
2．2．2 塗布與烘幹
將調好的漿料加入到料槽中，按塗布量要求調節刮刀高度，控制壹定的烘燥溫度，調節車速，即可進行塗布。
首先在移動的基布上刮塗壹層料膏，然後進入烘道烘幹。在壹定的溫度(100-150℃)下塗層漿料中的水份逐漸蒸發。隨著水份的逐漸蒸除，乳液中的分散相粒子(PU及添加料)互相之間的距離越來越近，最後粒子之間彼此接觸並融合成為壹體，在織物表面結成壹穩定的薄膜層並與基布融合膠結在壹起構成新的塗層織物。為了防止幹燥過程中水份汽化過快，水蒸汽來不及逃逸而在膜層內部集聚結成微小氣泡，烘幹前期，烘道溫度不可過高，壹般控制在115-125℃之間為宜。
2．2．3 成品檢驗
經幹燥焙烘後，塗層織物的加工過程即完成，但塗層薄膜在短短幾分鐘的烘幹中只是水份被分離除去，高分子PU、添加料、交聯劑微粒之間及其與織物之間僅僅是初步融合，隨之將發生化學交聯及氫鍵締合等壹系
列的化學和物理變化過程。經過這壹過程，塗層的內部結構及其與織物之間的結合逐步均化、穩定，塗層產品的最終性能也逐步顯現出來。這些變化過程有的進行得相當緩慢，有些需幾天甚至幾十天才能達到平衡。在生
產中剛剛出烘道的塗層織物往往手感偏硬，有時塗層稍粘，但經過存放壹段時間(24h後)，會逐漸回軟變得豐滿，粘性也逐漸消除。所以產品的驗收和性能測試壹般要在焙烘後24h再進行。
目前印染後整理企業普遍開工不足，傳統產品市場滯銷，這些企業只有依靠科技進步，開發壹些新的高檔次產品來招攬顧客、眼睛緊緊盯住市場的需要，向市場提供新的產品才有可能走出困境。水乳型PU塗層材料在我國織物後整理行業中的應用剛剛起步，但它的優異性能已初步顯示出來。它在保護生態環境、節約能源、免除有機溶劑的燃燒、爆炸的危害及保護操作人員的身體健康，對安全、消防、環境法規的實施都顯示了生命力。
參考文獻
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