涂层织物撕破强度研究

目前用于织物涂层剂的主要聚合物品种有聚氨酯树脂、聚丙烯酸酯树脂和聚氯乙烯树脂, 其中以后者应用历史最久, 用量最大。 聚氯乙烯理化性能优异, 它作为氯碱工业平衡氯的主要产品, 原料来源丰富, 消耗不可再生资源少。 随着聚氯乙烯合成及加工新工艺、新技术的应用, 其生产、加工成本大幅度降低, 现在聚氯乙烯树脂已成为合成高聚物中产量最高、价格最低、应用领域最宽且发展前景最好的品种。 近年来, PVC 涂层织物发展迅速, 出现了如 PVC 整芯阻燃输送带、PVC 轻型输送带、高档防水布、广告布等新产品, 色彩鲜艳, 力学性能优良[ 1] 。

目前聚氯乙烯涂层织物存在的普遍问题是撕裂强度降低过高, 有的撕裂强度损失高达50%以上。本项研究以 PVC 糊树脂为原料, 通过对涂层剂组成及工艺条件的调整, 研究影响聚氯乙烯涂层织物撕裂强度的因素并探讨提高其强度的方法。

一、实 验
1、原材料
P-440 聚氯乙烯糊树脂(PVC);邻苯二甲酸二辛酯(DOP);己二酸二辛酯(DOA);氯化石蜡(PCL)(含氯量 40 %);二盐基硬酸酸铅 ;三氧化二锑;重钙(粒径 3 ～ 5μm);涤纶经编织物 。
2、织物涂层工艺
在 MATHIS LIF 涂层试验机上进行刀辊式刮涂。 涂层工艺条件为:焙烘温度 155 ℃;焙烘时间 1、1.5 、2 min 。
3、PVC 涂层织物性能测试
①、涂层织物撕裂强度的测定 采用 YG-026 型织物强力仪测定涂层织物撕裂强度, 测试结果见附表。
②、涂层织物柔性的测试 涂层织物制成 5 ×20(cm)试样条, 将试样平放于水平桌面边缘处以均匀速度沿试样长度方向向桌面外推出, 以试样前端向下弯曲至与桌面垂直时试样弯曲部分长度表示涂层织物柔性, 测试结果见附表。

二、结果与讨论
高聚物中加入增塑剂可降低聚合物大分子间作用力, 提供大分子链段运动空间, 因此增塑剂是一种降低大分子运动内摩擦阻力的润滑剂[ 2] 。 聚氯乙烯大分子是极性大分子, 分子链上大量的极性基团使大分子间作用力较大 , 大分子链运动困难。增塑剂分子进入聚氯乙烯分子链间可降低了大分子运动内摩擦阻力, 微观上使大分子链之间的相对运动变得容易, 宏观上使增塑后聚氯乙烯与链断运动有关的性能发生较大的变化, 如柔性、高温流动性显著增加。实验中我们选用邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、己二酸二辛酯(DOA)和氯化石蜡(PCL)组成增塑体系 。 邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、己二酸二辛酯(DOA)为主增塑剂, 氯化石蜡(PCL)为辅增塑剂。
邻苯二甲酸二辛酯不仅与聚氯乙烯有极好的相容性(哈金斯参数 χ1 = -0.03), 与聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶)也应有较好的相容性。 邻苯二甲酸二辛酯结构与聚对苯二甲酸乙二醇酯大分子结构单元结构非常接近。 因此邻苯二甲酸二辛酯增塑的聚氯乙烯糊树脂不仅有较好的高温流动性, 同时也较易向涤纶织物内部扩散。 辅增塑剂氯化石蜡(PCL)的结构虽然与聚氯乙烯相近, 但由于其分子量较高, 对聚氯乙烯的增塑效率(改变定量的物理机械性能所加入增塑剂的量)为 220 , 远低于邻苯二甲酸二辛酯的增塑效率(100)[ 3] 。
在邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯和氯化石蜡组成的增塑体系中, 当树脂中增塑剂含量固定时, 随辅增塑剂氯化石蜡含量的提高, 混合增塑剂的增塑效率降低[ 3], 树脂的高温流动性及树脂向涤纶织物内扩散速度也将降低。表中实验数据表明, 随树脂中增塑剂总含量的提高或辅增塑剂氯化石蜡含量(增塑剂含量固定)的降低, 涂层织物的撕裂强度有较大的下降, 我们认为这是由于涂层剂向纱线间及纱线内纤维间扩散所造成的。未涂层的织物撕破时, 纤维及纱线在外力作用下将较易通过伸长和移动而集中起来, 这使得织物撕破时同时有多根纱线抵抗外力的破坏, 所以未涂层织物表现出较高的撕裂强度。 织物涂层后, 扩散到织物内的树脂限制了纱线和纤维的移动和变形。 这使得涂层织物撕破时, 纤维及纱线在外力作用下移动集中困难, 抵抗撕破力破坏的能力降低。 随树脂中增塑剂总含量的提高或辅增塑剂氯化石蜡含量(增塑剂含量固定)的降低, 增塑剂的增塑效率将得到提高, 涂层剂的高温流动性及向织物内的扩散能力提高, 扩散到织物内的树脂量增加, 对纱线及纤维的固定作用增大, 涂层织物的撕破强度进一步降低。表中涂层织物的弯曲长度可表示涂层织物的柔性, 弯曲长度长则表示涂层织物柔性小。
涂层织物的弯曲长度虽无明显的规律性(这可能是由于涂层织物的增重较分散造成的),但总的趋势是随树脂中增塑剂总含量的提高或辅增塑剂氯化石蜡含量(增塑剂含量固定)的降低, 涂层织物的柔性降低。根据聚合物增塑理论, 聚合物中增塑剂含量提高, 聚合物的柔性也将提高。 涂层织物的柔性不随增塑剂或主增塑剂含量的提高而增加, 我们认为这也是由于扩散到织物内部的树脂对纱线及纤维的固定作用所造成的。 随增塑剂或主增塑剂含量的提高, 纱线外部的聚合物的柔性虽有所提高 , 但加工时树脂向纱线内部的渗入量也将提高, 增加纱线内纤维间的粘结力, 使纱线的柔性降低。 其结果使涂层织物的柔性降低。焙烘时间对涂层织物撕裂强度及弯曲长度的影响也可证明树脂向织物内的扩散量是影响涂层织物撕破强度的因素。
采用 3 、6 、7 号配方涂层剂的织物, 由于树脂的流动性较好, 在较短的时间即可完成向织物内的扩散, 因此焙烘时间对涂层织物撕裂强度及弯曲长度的影响较小。
而用 1 、4 号配方涂层剂涂层的织物由于其高温流动性较差, 树脂向织物内的扩散量受焙烘时间的影响较大, 随焙烘时间的延长, 树脂向织物内的扩散量提高较大, 对纱线及纤维的固着作用增加, 因此涂层织物的撕破强度降低较多。

三、结 论
1、涂层织物撕破强度降低的主要原因是涂层剂向织物内扩散后对纱线及纤维运动及形变的影响所引起的。
2、降低树脂中增塑剂含量或增塑剂中主增塑剂的含量可降低涂层树脂的高温流动性和向织物内的扩散速度, 减少涂层树脂向织物内的扩散量, 降低涂层织物的撕破强度损失。
3、焙烘时间对涂层织物的撕破强度有一定的影响。

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