楚正兵，宋偉華，殷允杰，王潮霞

［1.江南大學(xué)紡織服裝學(xué)院生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無(wú)錫 214122；2.東麗纖維研究所（中國(guó)）有限公司，江蘇南通 226009］

吸水速干面料隨著運(yùn)動(dòng)的普及發(fā)展迅速，吸水速干性能的要求也越來(lái)越高。面料的芯吸高度、速干性在隨著人們的要求不斷被提升［1-2］。目前吸水速干面料的吸水速干性能主要由異形斷面吸水速干紗線和吸水速干整理組合來(lái)獲得［3］，但性能還不能滿足市場(chǎng)的更高要求。為了獲得更好的芯吸高度，雙層結(jié)構(gòu)的組織被研究使用，但還是只有很少織物的吸水速干性能滿足目前的高要求［4-5］。為了獲得更高吸水速干性能的織物，使用十字?jǐn)嗝嫖俑杉喚€設(shè)計(jì)出具有優(yōu)異毛細(xì)差動(dòng)雙層組織結(jié)構(gòu)的織物，后整理采用硅溶膠對(duì)織物反面進(jìn)行部分噴涂整理，形成疏水通道，提高織物的速干性能，同時(shí)利用正反面的親疏水性差異降低織物反面的保水率，提高織物穿著時(shí)的干爽感。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料：55T-48-十字?jǐn)嗝鏈炀]吸濕排汗紗線（南亞化纖股份有限公司），83T-72-十字?jǐn)嗝鏈炀]吸濕排汗紗線（盛虹化纖股份有限公司）；正硅酸四乙酯（分析純）、無(wú)水乙醇、97%辛基三甲氧基硅烷（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

儀器：日本豐田噴水多臂織機(jī)（日本豐田株式會(huì)社），Mini-tenter W60 Plus 干燥定型機(jī)（廈門瑞比精密機(jī)械有限公司），CP114 電子天平［奧豪斯儀器（上海）有限公司］，KES-F7 精密熱物性測(cè)定儀（日本KOTO TECH 株式會(huì)社），YG46IE 型電腦式透氣性測(cè)試儀（溫州市大榮紡織儀器有限公司），SS-550 掃描電鏡（日本島津儀器公司），Theta 接觸角測(cè)量?jī)x［大昌嘉華商業(yè)（中國(guó)）有限公司］。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 雙層織物制備

以55T-48-十字?jǐn)嗝鏈炀]吸濕排汗紗線為經(jīng)紗，83T-72-十字?jǐn)嗝鏈炀]吸濕排汗紗線為緯紗，正面平紋組織，反面透孔組織，在噴水織機(jī)上織得正面和反面密度均為1∶1，正面經(jīng)密為375 根/10 cm、單面緯密為285 根/10 cm 的雙層織物，織物單位面積質(zhì)量為76 g/m2。

1.2.2 硅溶膠整理液制備

在反應(yīng)釜里依次加入正硅酸四乙酯20.8 g、無(wú)水乙醇32.0 g、水9.0 g，室溫下攪拌均勻，然后用1 mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)pH 為4.0 左右，在室溫下攪拌3 h，陳化一段時(shí)間得酸性SiO2醇溶膠，將4%的辛基三甲氧基硅烷疏水改性劑加入其中，常溫下攪拌反應(yīng)5 h，靜置陳化得到改性SiO2溶膠。

1.2.3 雙層織物整理

用噴槍將改性硅溶膠噴涂在染色干燥后的雙層織物反面，噴涂過(guò)程壓力均勻，液霧穩(wěn)定，噴涂量30 mL/min，保證在織物反面形成點(diǎn)狀附著，形成局部噴涂效果。噴涂后的雙層織物在130 ℃烘干，然后在150 ℃焙烘定型3 min得到成品。

1.3 測(cè)試

增重率：利用電子天平稱得整理前后試樣的質(zhì)量，按照下式計(jì)算增重率：

表面微觀形貌：先將織物在真空條件下進(jìn)行鍍金處理，再用掃描電子顯微鏡觀察。

接觸角：使用接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)試靜態(tài)瞬間水接觸角，每次水量為5 μL，在同一樣品不同位置測(cè)量5次，取平均值。

吸水性：參考GB/T 21665.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定第1 部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》分別測(cè)試吸水率、芯吸高度。

速干性：在織物上滴加0.2 mg水，按GB/T 21665.1—2008測(cè)試隨時(shí)間變化面料中的殘余水量。

正反面保水率：參考東麗公司標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，測(cè)試原理見(jiàn)圖1。

圖1 保水率測(cè)試示意圖

實(shí)驗(yàn)程序：（1）制樣，取10 cm×10 cm 試樣若干，稱質(zhì)量m1；（2）在有機(jī)玻璃板上滴0.5 mg 測(cè)試用水，把試樣反面向下平鋪在水滴上，使其充分吸水1 min，稱取吸水后的布重m2；（3）在另外一塊有機(jī)玻璃板上放置一塊同樣尺寸的濾紙（質(zhì)量m3），把吸水后的試樣平鋪在濾紙上，然后在試樣上方放置一塊同樣尺寸的濾紙（質(zhì)量m4），最后在濾紙上方放置500 g 負(fù)重物，保持1 min 后分別測(cè)試正面和反面濾紙的質(zhì)量（m5、m6）。分別根據(jù)公式計(jì)算正面、反面保水率［6］：

透氣性：參考GB/T 5453—1997 用電腦式透氣性測(cè)試儀測(cè)試，壓力設(shè)置為125 Pa。

保溫性能及導(dǎo)熱系數(shù)：參考KES 廠家標(biāo)準(zhǔn)［7］，用精密熱物性測(cè)定儀測(cè)試。

透濕性：是衡量織物濕傳遞性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，一般用吸濕法。把吸濕劑無(wú)水碳酸鈣放在干燥器內(nèi)，然后把織物試樣覆蓋在密閉干燥器的瓶口上，用石蠟密封覆蓋的接縫處，在恒溫恒濕環(huán)境的實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)放置約24 h，稱量吸濕劑增加的質(zhì)量m，測(cè)試試樣的水分蒸發(fā)面積A，計(jì)算透濕率=10m/A。

2 結(jié)果與討論

2.1 接觸角

由表1 可知，硅溶膠整理織物的正面接觸角全部為0°，和普通吸水整理織物相同；而硅溶膠整理織物的反面接觸角大部分在130°以上，明顯高于普通吸水整理織物。說(shuō)明噴涂法整理后，硅溶膠在織物的反面局部附著，有利于形成疏水通道。

表1 雙層織物的接觸角

2.2 增重率

整理前試樣質(zhì)量為43.5 mg，經(jīng)過(guò)噴涂法硅溶膠整理后，試樣質(zhì)量為44.3 mg，織物增重率為1.8%。說(shuō)明經(jīng)過(guò)噴涂法硅溶膠整理后，硅溶膠的有效疏水粒子顯著附著在織物表面；且噴涂法可以主動(dòng)控制噴涂到織物上的硅溶膠量，不會(huì)使疏水物質(zhì)過(guò)度附著在織物整理面而對(duì)吸水性和熱舒適性等造成影響［8］。

2.3 表面微觀形貌

普通吸水整理(a)和硅溶膠整理(b)織物表面形貌見(jiàn)圖2。

圖2 普通吸水整理(a)和硅溶膠整理(b)織物的表面形貌

由圖2 可知，噴涂法硅溶膠整理織物上的顆粒狀物質(zhì)比普通吸水整理織物明顯且多，但并沒(méi)有大面積粘連形成膜狀。說(shuō)明經(jīng)過(guò)噴涂法硅溶膠整理后，硅溶膠均勻地分布在織物的整理面上。

2.4 吸水性

經(jīng)過(guò)硅溶膠整理的織物反面具有比較強(qiáng)的疏水性，而織物的吸水性和織物的親疏水性有一定關(guān)系。由表2 可知，經(jīng)過(guò)噴涂法硅溶膠整理織物的吸水率為320%，經(jīng)向、緯向的芯吸高度分別為18.7、16.9 cm，與普通吸水整理織物接近，沒(méi)有變?nèi)踮厔?shì)。推測(cè)為硅溶膠整理織物只在反面局部區(qū)域有疏水效果，織物的正面及反面部分區(qū)域還保持很好的親水性，故能夠充分吸收水分，保持雙層織物優(yōu)良的吸水性能［9］。

表2 雙層織物的吸水率及芯吸高度

2.5 速干性

由圖3 可知，從噴涂法硅溶膠整理織物的干燥曲線不僅可以看出其干燥速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于普通吸水整理織物，且完全干燥時(shí)間只有25 min，幾乎為普通吸水整理織物的1/2。據(jù)推測(cè)，經(jīng)過(guò)噴涂法硅溶膠整理后，織物中的疏水部分與親水部分交錯(cuò)形成疏水毛細(xì)管道，形成了交替的毛細(xì)差動(dòng)，提高了水分在織物中的擴(kuò)散速率［10］，從而速干性得到很大提高。

圖3 雙層織物速干性測(cè)試結(jié)果

2.6 正面和反面保水率

在穿著過(guò)程中，人體運(yùn)動(dòng)后，皮膚上的汗液會(huì)被織物吸收，并從織物的反面向正面?zhèn)鬟f，最終會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡。東麗公司利用保水率來(lái)表示織物測(cè)試面的潤(rùn)濕程度，反面保水率越大，說(shuō)明反面的潤(rùn)濕程度越高，穿著時(shí)就會(huì)貼身，身體會(huì)感覺(jué)不舒服。由圖4 可知，噴涂法硅溶膠整理織物的反面保水率為9%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通吸水整理織物（25%）相對(duì)應(yīng)的正反面保水率比值也高很多，說(shuō)明噴涂法硅溶膠整理織物反面向正面的水分傳導(dǎo)能力變強(qiáng)，有利于穿著的干爽舒適性。推測(cè)因?yàn)閲娡糠ü枞苣z整理織物反面具有疏水性，而表面具有很強(qiáng)的親水性，水分容易從疏水區(qū)導(dǎo)向親水區(qū)，故加強(qiáng)了水分從反面向正面?zhèn)鲗?dǎo)。

圖4 雙層織物的正面和反面保水率

2.7 熱舒適性

硅溶膠整理最容易在織物表面成膜，降低織物的透氣性、透濕性，并導(dǎo)致穿著時(shí)有悶熱感。由表3 可知，噴涂法硅溶膠整理織物的保溫性clo 值略有降低，意味著硅溶膠整理織物在涼爽感上比普通吸水整理織物有一點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，推測(cè)為硅溶膠整理織物后，硅溶膠附著在纖維表面，對(duì)纖維的蓬松有一定的抑制作用，故可以降低保溫性。而從導(dǎo)熱系數(shù)、透濕性的對(duì)比結(jié)果看相差甚微，透氣性略微降低。表明噴涂法硅溶膠整理沒(méi)有在織物整理面形成連續(xù)的膜，只是以細(xì)小顆粒附著在織物纖維表面，故對(duì)織物的熱舒適性影響不大。

表3 雙層織物的熱舒適性

3 結(jié)論

采用十字?jǐn)嗝嫖俑杉喚€設(shè)計(jì)成正面平紋、反面透孔的雙層組織，結(jié)合噴涂法硅溶膠整理，制得了吸水性和速干性兼優(yōu)的織物。利用改性硅溶膠疏水整理液，通過(guò)局部噴涂法對(duì)雙層織物的反面進(jìn)行疏水整理，賦予了織物正面親水、反面局部疏水的特性。因?yàn)楣枞苣z疏水物質(zhì)只是少量均勻地分散在織物反面，所以織物仍能保持普通吸水整理同等的芯吸高度，經(jīng)向、緯向分別為18.7 和16.9 cm；同時(shí)大幅度提高了干燥速率，織物的完全干燥時(shí)間縮短為25 min，在保持雙層織物優(yōu)異吸水性能的前提下，大幅度提高了織物的速干性能，有利于汗液迅速?gòu)钠つw側(cè)導(dǎo)向衣服外側(cè)并快速蒸發(fā)，保持肌膚面的干爽舒適感。