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涂層織物撕破強度研究

涂層織物撕破強度研究

目前用于織物涂層劑的主要聚合物品種有聚氨酯樹脂、聚丙烯酸酯樹脂和聚氯乙烯樹脂,其中以后者應用歷史久,用量大。聚氯乙烯理化性能優異,它作為氯堿工業平衡氯的主要產品,原料來源豐富,消耗不可再生資源少。隨著聚氯乙烯合成及加工新工藝、新技術的應用,其生產、加工成本大幅度降低,現在聚氯乙烯樹脂已成為合成高聚物中產量高、價格低、應用領域寬且發展前景好的品種。近年來,PVC涂層織物發展迅速,出現了如PVC整芯阻燃輸送帶、PVC輕型輸送帶、高檔防水布、廣告布等新產品,色彩鮮艷,力學性能優良[1]。

目前聚氯乙烯涂層織物存在的普遍問題是撕裂強度降低過高,有的撕裂強度損失高達50%以上。本項研究以PVC糊樹脂為原料,通過對涂層劑組成及工藝條件的調整,研究影響聚氯乙烯涂層織物撕裂強度的因素并探討提高其強度的方法。一、實驗1、原材料P-440聚氯乙烯糊樹脂(PVC);鄰苯二甲酸二辛酯(DOP);己二酸二辛酯(DOA);氯化石蠟(PCL)(含氯量40%);二鹽基硬酸酸鉛;三氧化二銻;重鈣(粒徑3～5μm);滌綸經編織物。2、織物涂層工藝在MATHISLIF涂層試驗機上進行刀輥式刮涂。涂層工藝條件為:焙烘溫度155℃;焙烘時間1、1.5、2min。3、PVC涂層織物性能測試①、涂層織物撕裂強度的測定采用YG-026型織物強力儀測定涂層織物撕裂強度,測試結果見附表。
涂層織物撕破強度

②、涂層織物柔性的測試涂層織物制成5×20(cm)試樣條,將試樣平放于水平桌面邊緣處以均勻速度沿試樣長度方向向桌面外推出,以試樣前端向下彎曲至與桌面垂直時試樣彎曲部分長度表示涂層織物柔性,測試結果見附表。二、結果與討論高聚物中加入增塑劑可降低聚合物大分子間作用力,提供大分子鏈段運動空間,因此增塑劑是一種降低大分子運動內摩擦阻力的潤滑劑[2]。聚氯乙烯大分子是極性大分子,分子鏈上大量的極性基團使大分子間作用力較大,大分子鏈運動困難。增塑劑分子進入聚氯乙烯分子鏈間可降低了大分子運動內摩擦阻力,微觀上使大分子鏈之間的相對運動變得容易,宏觀上使增塑后聚氯乙烯與鏈斷運動有關的性能發生較大的變化,如柔性、高溫流動性顯著增加。

實驗中我們選用鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、己二酸二辛酯(DOA)和氯化石蠟(PCL)組成增塑體系。鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、己二酸二辛酯(DOA)為主增塑劑,氯化石蠟(PCL)為輔增塑劑。鄰苯二甲酸二辛酯不僅與聚氯乙烯有極好的相容性(哈金斯參數χ1=-0.03),與聚對苯二甲酸乙二醇酯(滌綸)也應有較好的相容性。鄰苯二甲酸二辛酯結構與聚對苯二甲酸乙二醇酯大分子結構單元結構非常接近。因此鄰苯二甲酸二辛酯增塑的聚氯乙烯糊樹脂不僅有較好的高溫流動性,同時也較易向滌綸織物內部擴散。輔增塑劑氯化石蠟(PCL)的結構雖然與聚氯乙烯相近,但由于其分子量較高,對聚氯乙烯的增塑效率(改變定量的物理機械性能所加入增塑劑的量)為220,遠低于鄰苯二甲酸二辛酯的增塑效率(100)[3]。在鄰苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯和氯化石蠟組成的增塑體系中,當樹脂中增塑劑含量固定時,隨輔增塑劑氯化石蠟含量的提高,混合增塑劑的增塑效率降低[3],樹脂的高溫流動性及樹脂向滌綸織物內擴散速度也將降低。

表中實驗數據表明,隨樹脂中增塑劑總含量的提高或輔增塑劑氯化石蠟含量(增塑劑含量固定)的降低,涂層織物的撕裂強度有較大的下降,我們認為這是由于涂層劑向紗線間及紗線內纖維間擴散所造成的。未涂層的織物撕破時,纖維及紗線在外力作用下將較易通過伸長和移動而集中起來,這使得織物撕破時同時有多根紗線抵抗外力的破壞,所以未涂層織物表現出較高的撕裂強度。織物涂層后,擴散到織物內的樹脂限制了紗線和纖維的移動和變形。這使得涂層織物撕破時,纖維及紗線在外力作用下移動集中困難,抵抗撕破力破壞的能力降低。隨樹脂中增塑劑總含量的提高或輔增塑劑氯化石蠟含量(增塑劑含量固定)的降低,增塑劑的增塑效率將得到提高,涂層劑的高溫流動性及向織物內的擴散能力提高,擴散到織物內的樹脂量增加,對紗線及纖維的固定作用增大,涂層織物的撕破強度進一步降低。表中涂層織物的彎曲長度可表示涂層織物的柔性,彎曲長度長則表示涂層織物柔性小。

涂層織物的彎曲長度雖無明顯的規律性(這可能是由于涂層織物的增重較分散造成的),但總的趨勢是隨樹脂中增塑劑總含量的提高或輔增塑劑氯化石蠟含量(增塑劑含量固定)的降低,涂層織物的柔性降低。根據聚合物增塑理論,聚合物中增塑劑含量提高,聚合物的柔性也將提高。涂層織物的柔性不隨增塑劑或主增塑劑含量的提高而增加,我們認為這也是由于擴散到織物內部的樹脂對紗線及纖維的固定作用所造成的。隨增塑劑或主增塑劑含量的提高,紗線外部的聚合物的柔性雖有所提高,但加工時樹脂向紗線內部的滲入量也將提高,增加紗線內纖維間的粘結力,使紗線的柔性降低。其結果使涂層織物的柔性降低。焙烘時間對涂層織物撕裂強度及彎曲長度的影響也可證明樹脂向織物內的擴散量是影響涂層織物撕破強度的因素。采用3、6、7號配方涂層劑的織物,由于樹脂的流動性較好,在較短的時間即可完成向織物內的擴散,因此焙烘時間對涂層織物撕裂強度及彎曲長度的影響較小。而用1、4號配方涂層劑涂層的織物由于其高溫流動性較差,樹脂向織物內的擴散量受焙烘時間的影響較大,隨焙烘時間的延長,樹脂向織物內的擴散量提高較大,對紗線及纖維的固著作用增加,因此涂層織物的撕破強度降低較多。

三、結論1、涂層織物撕破強度降低的主要原因是涂層劑向織物內擴散后對紗線及纖維運動及形變的影響所引起的。2、降低樹脂中增塑劑含量或增塑劑中主增塑劑的含量可降低涂層樹脂的高溫流動性和向織物內的擴散速度,減少涂層樹脂向織物內的擴散量,降低涂層織物的撕破強度損失。3、焙烘時間對涂層織物的撕破強度有一定的影響。IzthoY3W1

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