水性聚氨酯不含甲醛，APEO等有害物質，能夠減少對環境的污染，也因此廣泛應用于紡織印染行業。
水性聚氨酯整理劑分類
水性聚氨酯的形態對其流動性、成膜性及加工織物的性能有重要影響。一般分為3種類型,即水溶型、膠體分散型和乳液型。由于它們對纖維織物的浸透性和親和力不同,因此在紡織品染整加工中的用途也有差別,其中以水溶型和乳液型產品較為常用。另外,水系聚氨酯又有反應型和非反應型之分,雖然它們的共同特點是分子結構中含有異氰酸酯基,但前者是用封閉劑將異氰酸酯基暫時封閉,在紡織品整理時復出,相互交鏈反應形成三維網狀結構而固著在織物表面。根據乳化系列分類,水性聚氨酯可分為外乳化型和自乳化型。外乳化型又稱為強制乳化型,系將疏水性聚氨酯用外加乳化劑強制乳化而成。自乳化型又稱內乳化型,在制備時不必另加乳化劑,而是采用稱為內乳化劑的親水性單體,賦予聚氨酯若干親水基團,使其自行乳化而成水性產品。按固化特性分類,聚氨酯可分為熱固性和熱塑性;按離子性分類,可分為陰離子、陽離子、非離子和兩性型;按低聚物多元醇分類,可分為聚酯型和聚醚型;按異氰酸酯的母體結構,可分為脂肪族和芳香族;按整理功能可分為水性聚氨酯防皺劑、固色劑、膠粘劑、防水透濕涂層劑、仿麂皮整理劑及抗靜電劑等。
水性聚氨酯在染整加工中的應用進展
染色印花助劑
水性聚氨酯可作為涂料軋染、涂料印花及特種印花(主要是透明印花和消光印花)粘合劑。目前有報導用亞硫酸氫鈉作封閉劑的水性熱反應型涂料染色粘合劑。利用水性聚氨酯上的活潑基團可與纖維及染料反應的特性,作為顯著改善染色牢度的固色劑(東華大學有研究報道)。以陽離子型水分散性聚氨酯作為染前處理劑,可改進織物和無紡布的可染性。
功能整理助劑
水性聚氨酯無甲醛,成膜又具有較好的彈性,是替代或部分替代氨基樹脂的一種較好的無甲醛防皺整理劑。近年來,出現水溶性熱反應型產品,浸軋在棉布上后經烘干、焙烘,可顯著提高加工織物的折皺回復角。采用2種不同水性聚氨酯的混合物浸漬Ｔ Ｃ混紡織物,可使其同時獲得柔軟性、抗皺性和拒水性。有報導通過對水溶性有機硅柔軟劑進行封端ＰＵ改性,產品的應用性能明顯改善,特別是織物的彈性和耐久性效果尤佳。在蛋白質纖維的整理中,用于絲織物,可達到柔軟、耐磨和抗皺等優良服用性能。用作羊毛加法防氈整理劑,工藝簡單,不需氯化或氯化預處理,與毛用染料及助劑具有較好的配伍性,具有極佳的防氈縮效果,而且能改善羊毛織物的彈性和起毛起球性。離子型聚氨酯含有大量的極性基團,是良好的織物抗靜電和親水整理劑。有報導用水溶性聚氨酯與含活潑氫的陽離子表面活性劑反應生成高分子化合物,是一種新耐久性抗靜電劑,具有良好的滲透性,適用于滌綸、錦綸的抗靜電和親水整理。
可作為仿真整理劑。用于仿麂皮整理,其加工織物皮感強、豐滿厚實、韌性好且通氣透濕。還可用于仿麻整理,最大的特點是耐洗性強,這是由于其分子量低,對織物滲透性強,可與纖維反應和自身交聯反應成膜,可作防水透濕涂層整理劑。如用水性聚氨酯涂飾的尼龍產品,具有高透濕性和排水性能。這是由于水性聚氨酯結構中含有大量的極性基團,成膜性好,可在織物上形成耐久性拒水薄膜。也正是由于這些極性基團的“化學階梯石”作用,以及水分子通過聚氨酯結構中無定形區遷移和擴散,而使涂層織物具有透濕性。作為紡織品納米整理材料的分散介質。納米材料具有特殊的抗紫外線、吸收和反射紅外線、抗老化、高強度和韌性、良好的導電和靜電屏蔽效應、強的抗菌消臭和吸附能力等特性,因此將納米材料與紡織品進行復合可以制成各種功能紡織品,是紡織品功能整理的發展方向,要把具有這些特定功能的納米級材料牢固地整理到纖維或紡織品上需要一種介質,這種介質要既能很好地分散納米級功能材料,防止納米級材料在介質中進行團聚,即納米微粒的團聚(這是納米材料應用于紡織品中一個比較棘手的問題),又能與紡織品有很好的結合力,還要不改變紡織品原有的風格手感。目前對這種用于紡織品納米整理材料的分散介質(連續相)研究還比較少。我們通過分析和資料的查閱,發現帶有端基活性經過改性的水溶性聚氨酯能作為納米材料的分散介質,因為聚氨酯具有優良的手感,聚氨酯中的—ＮＣＯ具有很高的反應活性,本身分子能夠聚合形成大分子,同時又能與纖維上的—ＮＨ2、—ＮＨ、—ＯＨ、—ＣＯＯＨ等基團反應,其本身就是能賦予織物各種功能的整理劑;另一方面,有資料表明,納米材料能夠很好地分散在水溶性聚氨酯溶液中而不改變納米材料原有的性質。我們正在進行有關改性水溶性聚氨酯及其對紡織品納米整理材料分散性能方面的研究,以促進納米功能材料在紡織品染整加工領域的實際應用。
水性聚氨酯能滿足紡織品功能性和流行性整理的要求,并且無污染問題,是具有強勁發展勢頭的紡織品整理劑。與國外相比,國內研究起步晚,發展緩慢,存在原料品種少、理論研究不足和開發應用不夠等問題。例如,許多親水性單體(2,2-雙羥甲基丙酸等)國內無生產;國產聚醚和聚多元醇品種少,活性不穩定,使預聚反應難以控制,缺乏專門用于合成水性聚氨酯的大分子多元醇。今后,應加強化工基礎配套工作和理論研究,開發品種多樣化、結構功能化的復合型聚氨酯紡織助劑,滿足紡織品多功能高質量的整理要求。