摘要  紡織品涂層整理是一種重要的整理技術。本文闡述了涂層整理劑的生態(tài)要求，對涂層整理劑的生態(tài)問題進行了分析，并指出解決的方法和取代品。

關鍵詞  紡織品  涂層整理劑  生態(tài)問題  解決方法

1   引言

  紡織品在生產(chǎn)加工過程中會接觸到各種各樣的化學品，特別是后整理加工，它作為一個典型的化學處理過程，會用到種類繁多的后整理劑，它們中有不少品種含有或會產(chǎn)生對人體和生態(tài)環(huán)境有害的化學物致的毒性和毒理學研究，并頒布了禁用和限制使用的紡織品后整理劑的法規(guī)，其中以歐盟的ECO-Label和國際生態(tài)紡織品研究和檢驗協(xié)會的ECO-Tex  Standard  100最為著名，尤其是前者由歐盟委員會作為法規(guī)發(fā)布，各成員國視為本國政令，屬政府行為，這樣從法律上對紡織品的后整理劑提出安全性和生態(tài)性的技術要求，使紡織品在生產(chǎn)、流通和消費過程中能夠保障人體健康和人身安全。目前在這些法規(guī)和標準中對抗皺壓燙整理、柔軟整理、阻燃整理、防水拒油整理、抗菌除臭整理、防霉整理、防蛀整理、防螨整理、抗病毒整理等都明確提出了禁用或限用的化學物質^[1]，但對涂層整理不夠清楚。涂層整理是紡織品的一種重要的后整理技術，目前世界涂層整理的紡織品已占紡織品總量的30%，涂層劑消耗量以質量計已達紡織助劑總量的約50%，涂層整理劑究竟有否生態(tài)問題，該采用何種方法來解決或用何種化學物質來取代是眾所關心的紡織品后整理劑生態(tài)問題之一。

2   涂層整理劑的生態(tài)評估

    涂層整理劑作為一種重要的紡織助劑，它的生態(tài)要求與其他的紡織助劑一樣有下列八條^[1]：

    ①高生物降解性，包括平均生物降解度和初始生物降解度。

    ②低毒性，包括急性毒性、反復接觸性毒性、致癌性、刺激性、過敏性、誘變性、魚毒性、水生細菌和藻類毒性等。

    ③低甲醛或無甲醛。

    ④不能含有環(huán)境激素。

    ⑤可萃取重金屬的含量不能超過允許限量。

    ⑥２４種致癌芳香胺的含量或在特定（即還原）條件下裂解產(chǎn)生的２４種致癌芳香胺的含量不能超過允許限量３０mg/kg(ECO-Tex Standard 100中要求不超過２０mg/kg)

    ⑦不能含有可吸附有機鹵化物。

    ⑧不能含有其他有害化學物質，包括危險物質、揮發(fā)性有機化合物、磷酸鹽、聚磷酸鹽、乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸等。

    這八條要求從綠色化學的角度來說可以概括成四點，即

    ①涂層劑的分子結構是否對人體有毒和對環(huán)境有害。

    ②涂層劑在生產(chǎn)和使用過程中是否會產(chǎn)生或分解釋放出對人體有害和對環(huán)境污染的化學物質。

    ③涂圖層劑在紡織品上是否會殘留有毒或有害化學物質。

    ④涂層劑能否被回用或再生？能否被轉化為無害物質或能否被生物降解？

3   涂層整理劑的生態(tài)問題和解決方法

    涂層整理劑是一種涂復或粘合在織物表面具有獨特性能的成膜性高分子材料制劑，一般由兩種以上單體共聚而成。它具有一定粘附力，能形成連續(xù)薄膜。目前用作涂層整理劑的高分子材料以聚丙烯酸酯(PA)和聚氨酯(PU)兩大類為主，聚丙烯酸酯是國內涂層廠家廣泛使用的涂層劑品種，其涂層膠具有不泛黃、耐老化、透明耐洗、粘著力強等優(yōu)點，但耐水壓低且耐寒性差、手感不爽、彈性低，不過由于聚丙烯酸酯涂層膠的成本較低，目前生產(chǎn)和銷售的噸位最大。至于聚氨酯涂層膠由于它能夠形成與多羥基化合物、異氰酸鹽、胺的多種結合，固此性能優(yōu)異、用途廣泛，其中耐低溫、高彈性、高模量是其最顯著的優(yōu)點，但它的成本較高，近年在涂層行業(yè)中它的應用獲得了較快的增長。除外，涂層膠中還有有機硅樹脂類、聚氯乙烯、氯磺化聚乙烯、其他乙烯類聚合物、天然橡膠和合成橡膠等，這些涂層整理劑若制造不妥或處理不當都會產(chǎn)生生態(tài)問題。 

    ①聚丙烯酸酯涂層劑的生態(tài)問題和解決方法 

    聚丙烯酸酯涂層劑有溶劑型和水性型之分，溶劑型聚丙烯酸酯類涂層劑在進行涂層加工時要采用醋酸乙酯、二甲基甲酰胺(DMF)、丁酮(MEK)、甲苯(TOL)、異丙醇(IPA)等有機溶劑作介質，會造成對環(huán)境的污染，例如樹脂涂層膠PBA，它為無色透明液狀膠體，用丙烯酸酯和丙烯腈進行水相聚合然后干燥配膠而成，在進行涂層加工時，要采用上述高溶解性有機溶劑稀釋，對人體和環(huán)境都有害；又如WP-01防水涂層膠是一種溶劑型丙烯酸酯共聚物，用于羽絨服裝、雨傘和蓬布等化纖織物作防水涂層性能優(yōu)良，不過涂層加工時使用的有機溶劑會對環(huán)境和人體產(chǎn)生危害。這些溶劑型涂層整理劑雖然工藝性能比較好，但有機溶劑的用量大，它們既是些危險物質，其中不少是揮發(fā)性有機化合物，而且有毒，危害人體健康和周圍環(huán)境，存左著嚴重的生態(tài)問題，因此使用者想方設法來減少或消除有機溶劑，例如:

    Ⅰ. 物理處理法,如采用煙道氣的噴淋吸收法、單一溶劑法、焚燒法等,但效果都不理想. 

    Ⅱ. 開發(fā)水性涂層膠,由于它具有無毒、不燃、加工過程安全等特點,已被越來越多的涂層廠家所接受,特別是近年來隨著丁酮、甲苯等有機溶劑價格的飛速上揚,水性涂層膠的價格優(yōu)勢日趨明顯,其應用范圍從最初的純棉織物的涂層整理不斷擴大到化纖面料的涂層整理,用量也不斷增加,但它與溶劑型涂層膠相比,在成膜性、成膜速度、成膜后膜的機械強度與各種纖維的附著力、耐磨性、耐水洗性、耐溶性及表面光澤等物理性能方面要遜色,因此,開發(fā)高性能的水性涂層膠是很迫切的市場要求,還需要努力^[2]。

    Ⅲ. 開發(fā)100%含固量的涂層劑即不用有機溶劑或分散媒介(即水)的涂層劑,它們是用預聚體或單體代替有機溶劑作為稀釋劑,有時再混以具有一定分子量齊聚物,使整個涂層材料具有必要的流動性,然后直接涂于織物的表面經(jīng)加熱或輻射線的作用固化完成聚合反應，這項開發(fā)工作雖然已持續(xù)了多年但仍未成功。最近發(fā)展很快的熔融體涂層才真正實現(xiàn)了無溶劑也不用水做分散劑媒介的目標,這種方法所用的原料主要是熱塑性聚氨酯粒料,然后根據(jù)需要采用下列三種方法之一進行涂層:

    Ⅰ.擠出法即單螺桿擠出機后接槽口模,熱塑性粒料在擠出機中塑化熔融,然后通過槽口模形成流涎膜,用一對輥筒將膜壓在基布上。

    Ⅱ. 多輥復合法即在熔融槽中或用一對熔融輥將粒料熔融，由輥與輥之間的縫隙來控制膜的厚度,然后通過加壓輥、轉移輥、軋紋輥等和基布復合后冷卻與進一步加工。這種設備由于價格低,是目前熔融體涂層設備的主流。

    Ⅲ. 圓網(wǎng)涂頭法即在圓網(wǎng)和刮刀之間安裝一根送料管,熔融體通過此管進入圓網(wǎng),再依靠刮刀壓力將熔融體通過圓網(wǎng)粘在基布上,此法要求圓網(wǎng)與周邊區(qū)域都保持在一定的溫度之內,否則涂布操作很難穩(wěn)定地進行。

    由于采用熔融體和層壓設備進行涂層,不再使用有機溶液,對環(huán)境友好和在經(jīng)濟上、節(jié)能上、產(chǎn)品質量上的優(yōu)點是顯而易見的,不過目前熔融體涂層設備的價格比較高、生產(chǎn)的品種也較少,不能期待它完全取代溶劑型涂層和水分散體涂層,是需要進一步開發(fā)的涂層工藝新方向。另一種不用溶劑和不用水的涂層新工藝是氣一固相涂層法,特別是大氣壓下采用等離子體加工技術的氣一固相涂層法,它們既經(jīng)濟又無公害,使傳統(tǒng)整理加工時繁復的過程變得十分簡單,雖然它們適用于可汽化的涂層材料如金屬涂層劑和非金屬涂層劑,但對涂層加工時需用大量有機溶劑的涂層劑來說無疑是解決其生態(tài)問題的有效途徑之一^[3]。

    ②聚胺酯涂層劑的生態(tài)問題和解決方法

溶劑型的聚胺酯涂層劑由于在涂層加工時要用大量的有機溶劑,會產(chǎn)生與溶劑型聚丙烯酸酯涂層劑相似的生態(tài)問題,解決的方法也相似。另外對聚胺酯涂層劑來說由于結構上的原因還有其特殊的生態(tài)問題。眾所周知, 聚胺酯涂層劑是一種高分子彈性體,使得涂層織物具有伸縮性大、手感好、強度高、耐溶劑、耐低溫,并能形成多孔性薄膜、防水透濕性好的特點,因此它在涂層整理中的應用逐年增長,然而由于該彈性體是由柔軟鏈段(軟段)和剛性鏈段(硬段)組成網(wǎng)絡結構的嵌段聚合物而形成,軟段由聚醚型或聚酯型多元醇組成,硬段由二異氰酸酯組成,常用的二異氰酸酯2.4-和2.6-甲苯二異氰酸酯(TDI)、4.4′-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、1.6-己烷基二異氰酸酯(HDI)、還有4.6.6-三甲基-2-環(huán)己烯酮二異氰酸酯(IPDI)、1.5萘二異氰酸酯(NDI)和4.4′-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(H₁₂MDI)等，用得最多的是TDI和MDI，它們分別由2.4-二氨基甲苯和4.4′-二氨基二苯甲烷為原料通過光氣化反應制成,不過轉化率不高,一般為70-80%,殘留在二異氰酸酯中的未反應物如未除凈就會殘留在聚氨酯涂層劑中,帶來難以處理的生態(tài)問題，因此必須對于TDI和MDI進行提純處理,另外尋找光氣化反應的高效催化劑以提高氨基轉變?yōu)楫惽杷狨セ霓D化率也是一條重要的途徑^[4]。

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