棉织物耐静水压测试实验解析

棉织物耐静水压测试实验解析

本课题对全棉织物用含氟拒水整理剂进行拒水整理,用耐静水压指标衡量同结构织物的拒水整理效果,

以前对织物拒水效果的表征常用拒水等级,但我们发现织物的拒水等级相同,织物的耐静水压有很大的差距,

织物拒水效果也不相同。由于织物表面能与拒水高度存在相关关系,因此,在影响工艺的因素探讨中,我们考虑用织物的耐静水压值作为评价拒水整理效果的主要指标。

一、实验

1、材料、药品和仪器

全棉织物,规格为:14tex×14tex,395根/10cm×200根/10cm。拒水整理剂:NuvaTP(由德国科莱恩公司提供)、PM-3622(由3M公司提供);交联剂:三聚氰胺和乙二醛(武汉化工市场购买);醋酸。实验仪器:S101-3E电热鼓风干燥箱;MP502B型电子天平;SSY-H不锈钢恒温水浴锅;烧杯;量筒;YG(B)812D-20型数字式渗水性测试仪。

2、实验方法

①、拒水整理工艺条件

成品布漂洗※二浸二轧(轧余率75%)※预烘(100～110℃,1～3min)※焙烘(150～180℃,1～3min)※成品。拒水整理最优工艺条件选择实验:影响织物拒水整理效果的因素有很多,本次实验选择了整理剂质量浓度、交联剂质量浓度、醋酸质量浓度、焙烘温度、焙烘时间等几个主要因素,设计正交实验方案,对经不同实验方法整理后的织物分别进行耐静水压和拒水等级测试,得出拒水整理的最优工艺条件。

②、性能测试方法

拒水等级测试:用沾水仪测试织物拒水等级。把试样安装在沾水仪卡环上并与水平成45°角放置,试样中心位于喷嘴下面规定的距离。用规定体积的蒸馏水或去离子水喷淋试样。通过试样外观与评定标准及图片的比较,确定其沾水等级。耐静水压测试:以织物承受的静水压来表示水透过织物所遇到的阻力。在标准大气条件下,试样的一面承受一个持续上升的水压,直到另一面有3处渗水为止,并记录此时的水压。根据织物力学平衡原则,液体表面张力作用等于水柱高度的重力作用。因此,织物的拒水高度H符合Laplace方程:H=2YLGcos θ/rρg式中:YLG为液体的表面能,mJ/m2;r为孔隙的等效半径,cm;ρ为液体密度,g/cm3;g为重力加速度,m/s2;θ为毛细管中上液面内表面的切线与毛细管壁母线的夹角。当液体为水时,YLG=72。6mJ/m2;ρ=1g/cm3;g=9。8m/s2。θ越大(90°<θ<180°),则耐水压越高,同样,减小孔隙的等效半径,耐水压也越高,织物拒水等级越好。

二、实验结果与讨论

1、采用PM-3622拒水整理剂进行拒水整理

①、交联剂品种的选择

交联剂与氟素整理剂反应,在纤维表面形成三维网状结构。常用的交联剂有三聚氰胺、乙二醛等,本次实验选择三聚氰胺和乙二醛作交联剂,将两者进行比较实验。在整理剂质量浓度为60g/L,醋酸质量浓度为2g/L,烘干温度及时间和焙烘温度及时间为110℃×3min,150℃×3min时,分别改变各交联剂的质量浓度。由实验得出:三聚氰胺作交联剂的拒水效果优于乙二醛作交联剂的拒水效果。因此,在后续实验中采用三聚氰胺作为交联剂。

②、正交实验

水平正交表进行实验。其因子-水平注:所有实验的浴比均为20∶1)。

③、结果分析

对PM-3622的正交实验结果运用SPSS进行方差分析,分析结果见图1所示(由SPSS软件

计算出的结果截图)。

因为修正模型的总平方和ST=29232694。0,误差平方和SE=6。750,则SA=ST-SE=29232687。3,ST远大于SE,因素对指标的影响是显著的,则应该拒绝H0A(假设不同水平下的指标值没有显著差异)。

因素A(整理剂质量浓度)离差平方和为3626。581,自由度为2,均方差为1813。290,F比为268。638,接受假设H0A的显著性概率为0。043<0。05,从而应拒绝H0A,即认为因素A对织物耐静水压值有显著的影响。而因素B,C,D,E的显著性概率都大于0。05,即认为因素B,C,D,E对织物耐静水压的影响没有A显著。

④、耐水洗性分析

将所有试样在常温下用清水洗涤5,10,15次后,测其耐静水压值,结果见表3。从表3可以看出,织物经过水洗后,耐静水压值都有不同程度的下降,下降值的多少随着工艺参数和条件的不同而有差异。通过R值就可以直接看出织物耐水洗性能的高低,R值越大越不耐水洗,越小则耐水洗性越强。

⑤、PM-3622拒水整理剂的最佳工艺

通过对实验结果进行极差分析,得出对织物拒水整理效果影响程度大小依次为:整理剂质量浓度(A显著性概率Sig值0。043)※烘干和焙烘温度及时间(E显著性概率Sig值0。051)※交联剂质量浓度(B显著性概率Sig值0。104)※醋酸质量浓度(C显著性概率Sig值0。166)※整理液温度(D显著性概率Sig值0。591)。因为只有在较高温度焙烘才能使交联剂与拒水整理剂和纤维之间产生较牢固的结合,在纤维表面形成三维网状结构。所以焙烘温度的高低对拒水整理的效果影响十分显著,当焙烘温度达不到时,整理效果较差。

由耐水洗性分析得出,拒水整理的耐洗涤性能与交联剂的质量浓度及焙烘温度有很大的关系,从表4

知,4,7,10,14试样的交联剂质量浓度依次为80,60,40,20,洗涤10次后的耐静水压值下降依次为

939,1157,1412,1588Pa。醋酸质量浓度(C)和整理液温度(D)对实验效果影响较小。

实验表明,试样4经整理后获得很好的拒水效果,耐静水压值达到14661Pa。水洗15次后的耐静水压值达到14131Pa。因此,选择PM-3622拒水整理剂的最佳工艺条件是:整理剂的质量浓度为80g/L,交联剂的质量浓度为80g/L,醋酸质量浓度为1。5g/L,整理液温度为40℃,烘干温度为110℃,时间3min,焙烘温度160℃,时间2min。

2、采用NuvaTP拒水整理剂进行拒水整理