水性聚氨酯不含甲醛，APEO等有害物质，能够减少对环境的污染，也因此广泛应用于纺织印染行业。
水性聚氨酯整理剂分类
水性聚氨酯的形态对其流动性、成膜性及加工织物的性能有重要影响。一般分为3种类型,即水溶型、胶体分散型和乳液型。由于它们对纤维织物的浸透性和亲和力不同,因此在纺织品染整加工中的用途也有差别,其中以水溶型和乳液型产品较为常用。另外,水系聚氨酯又有反应型和非反应型之分,虽然它们的共同特点是分子结构中含有异氰酸酯基,但前者是用封闭剂将异氰酸酯基暂时封闭,在纺织品整理时复出,相互交链反应形成三维网状结构而固着在织物表面。根据乳化系列分类,水性聚氨酯可分为外乳化型和自乳化型。外乳化型又称为强制乳化型,系将疏水性聚氨酯用外加乳化剂强制乳化而成。自乳化型又称内乳化型,在制备时不必另加乳化剂,而是采用称为内乳化剂的亲水性单体,赋予聚氨酯若干亲水基团,使其自行乳化而成水性产品。按固化特性分类,聚氨酯可分为热固性和热塑性;按离子性分类,可分为阴离子、阳离子、非离子和两性型;按低聚物多元醇分类,可分为聚酯型和聚醚型;按异氰酸酯的母体结构,可分为脂肪族和芳香族;按整理功能可分为水性聚氨酯防皱剂、固色剂、胶粘剂、防水透湿涂层剂、仿麂皮整理剂及抗静电剂等。
水性聚氨酯在染整加工中的应用进展
染色印花助剂
水性聚氨酯可作为涂料轧染、涂料印花及特种印花(主要是透明印花和消光印花)粘合剂。目前有报导用亚硫酸氢钠作封闭剂的水性热反应型涂料染色粘合剂。利用水性聚氨酯上的活泼基团可与纤维及染料反应的特性,作为显著改善染色牢度的固色剂(东华大学有研究报道)。以阳离子型水分散性聚氨酯作为染前处理剂,可改进织物和无纺布的可染性。
功能整理助剂
水性聚氨酯无甲醛,成膜又具有较好的弹性,是替代或部分替代氨基树脂的一种较好的无甲醛防皱整理剂。近年来,出现水溶性热反应型产品,浸轧在棉布上后经烘干、焙烘,可显著提高加工织物的折皱回复角。采用2种不同水性聚氨酯的混合物浸渍Ｔ Ｃ混纺织物,可使其同时获得柔软性、抗皱性和拒水性。有报导通过对水溶性有机硅柔软剂进行封端ＰＵ改性,产品的应用性能明显改善,特别是织物的弹性和耐久性效果尤佳。在蛋白质纤维的整理中,用于丝织物,可达到柔软、耐磨和抗皱等优良服用性能。用作羊毛加法防毡整理剂,工艺简单,不需氯化或氯化预处理,与毛用染料及助剂具有较好的配伍性,具有极佳的防毡缩效果,而且能改善羊毛织物的弹性和起毛起球性。离子型聚氨酯含有大量的极性基团,是良好的织物抗静电和亲水整理剂。有报导用水溶性聚氨酯与含活泼氢的阳离子表面活性剂反应生成高分子化合物,是一种新耐久性抗静电剂,具有良好的渗透性,适用于涤纶、锦纶的抗静电和亲水整理。
可作为仿真整理剂。用于仿麂皮整理,其加工织物皮感强、丰满厚实、韧性好且通气透湿。还可用于仿麻整理,最大的特点是耐洗性强,这是由于其分子量低,对织物渗透性强,可与纤维反应和自身交联反应成膜,可作防水透湿涂层整理剂。如用水性聚氨酯涂饰的尼龙产品,具有高透湿性和排水性能。这是由于水性聚氨酯结构中含有大量的极性基团,成膜性好,可在织物上形成耐久性拒水薄膜。也正是由于这些极性基团的“化学阶梯石”作用,以及水分子通过聚氨酯结构中无定形区迁移和扩散,而使涂层织物具有透湿性。作为纺织品纳米整理材料的分散介质。纳米材料具有特殊的抗紫外线、吸收和反射红外线、抗老化、高强度和韧性、良好的导电和静电屏蔽效应、强的抗菌消臭和吸附能力等特性,因此将纳米材料与纺织品进行复合可以制成各种功能纺织品,是纺织品功能整理的发展方向,要把具有这些特定功能的纳米级材料牢固地整理到纤维或纺织品上需要一种介质,这种介质要既能很好地分散纳米级功能材料,防止纳米级材料在介质中进行团聚,即纳米微粒的团聚(这是纳米材料应用于纺织品中一个比较棘手的问题),又能与纺织品有很好的结合力,还要不改变纺织品原有的风格手感。目前对这种用于纺织品纳米整理材料的分散介质(连续相)研究还比较少。我们通过分析和资料的查阅,发现带有端基活性经过改性的水溶性聚氨酯能作为纳米材料的分散介质,因为聚氨酯具有优良的手感,聚氨酯中的—ＮＣＯ具有很高的反应活性,本身分子能够聚合形成大分子,同时又能与纤维上的—ＮＨ2、—ＮＨ、—ＯＨ、—ＣＯＯＨ等基团反应,其本身就是能赋予织物各种功能的整理剂;另一方面,有资料表明,纳米材料能够很好地分散在水溶性聚氨酯溶液中而不改变纳米材料原有的性质。我们正在进行有关改性水溶性聚氨酯及其对纺织品纳米整理材料分散性能方面的研究,以促进纳米功能材料在纺织品染整加工领域的实际应用。
水性聚氨酯能满足纺织品功能性和流行性整理的要求,并且无污染问题,是具有强劲发展势头的纺织品整理剂。与国外相比,国内研究起步晚,发展缓慢,存在原料品种少、理论研究不足和开发应用不够等问题。例如,许多亲水性单体(2,2-双羟甲基丙酸等)国内无生产;国产聚醚和聚多元醇品种少,活性不稳定,使预聚反应难以控制,缺乏专门用于合成水性聚氨酯的大分子多元醇。今后,应加强化工基础配套工作和理论研究,开发品种多样化、结构功能化的复合型聚氨酯纺织助剂,满足纺织品多功能高质量的整理要求。