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    1、熔融體涂層  

    涂層技術的創(chuàng)新是多方面的，其中涂層材料的研發(fā)是最活躍的。新的、優(yōu)秀的涂層材料的出現(xiàn)，往往會催生新的涂層設備、工藝和產品，所以一直是涂層工作者注視的焦點。近年來，引人注目的是熱塑性涂層劑熔融體涂層的開發(fā)，對涂層技術的發(fā)展有著重大的影響。

    對涂層劑，大致有以下三個方面的要求。

    ① 工藝性能好，涂層操作容易掌握、容易調節(jié)，品種也多；

    ② 經濟，即"成本/功能"較低；

    ③ 對環(huán)境友好，即節(jié)約資源、減少污染，使用可回用或可再生的產品。

    長時間來，我們使用的溶劑型涂層劑工藝性能比較好，所以廣泛使用，用量也比較大。但由于使用大量有機溶劑，很不經濟；且它們易燃、有毒，帶來很多麻煩；最令人不安的是它們對環(huán)境的危害。因此想方設法減少或消除這些缺點，例如煙道氣的噴淋吸收法、單一溶劑法、焚燒法等，效果都不理想。亦有人想徹底不用溶劑或分散媒介，即研制100%含固量的涂層劑。他們用預聚體代替溶劑，使整個涂層材料具有必需的流動性，然后在涂布后的固化工序中，完成聚合反應。這項研究工作持續(xù)了許多年，仍未成功。

    而最近幾年發(fā)展很快的熔融體涂層，才真正實現(xiàn)了無溶劑，也不用水作分散媒介的目標，它用的原料主要是熱塑性聚氨酯，通過下列三類設備進行涂布：

    (1)單螺桿擠出機后接槽口模，熱塑性粒料在擠出機中塑化熔融，然后通過槽口模形成流涎膜，用一對輥筒將膜壓在基布上；

    (2)在熔融槽中或一對熔融輥將粒料熔融，由輥與輥之間狹隙控制膜的厚度，然后通過加壓輥、轉移輥、軋紋輥等等和基布復合、冷卻和進一步加工。這一類設備價格比單螺桿擠出機低一些，是目前熔融體涂層設備的主流；

    (3)圓網涂頭和圓網印花機結構大致相同，在刮刀和圓網之間安排一根送料管，把熔融體送進圓網，依靠刮刀壓力，使熔融體透過圓網粘在基布上。圓網涂頭的關鍵在于用循環(huán)熱空氣將圓網及周邊區(qū)域均勻加熱，并保持在一定溫度范圍內，才能使涂布操作穩(wěn)定地進行。  

    這三類設備各有特長，擠出法可以得到完整的薄膜，而多輥系統(tǒng)、圓網涂頭可以作點涂，也可以涂出圖案花紋。這三類設備也可以作層壓機，涂層材料是粘合劑，把兩層薄片粘在一起。

    由于熔融體涂層、層壓的設備成功用于生產，對環(huán)境的好處及在經濟上、產品質量上的優(yōu)點是很明顯的。使用這類設備，完全免去了烘箱，節(jié)省了投資，節(jié)省了烘箱消耗的大量能源，烘燥過程中所產生的質量病疵也隨之消失了。目前熔融體涂層設備價格比較高，生產的品種也比較少，不能期待它完全取代溶劑型涂層和水分散體涂層，但它的優(yōu)越性是明顯的，它代表涂層工藝發(fā)展的一個方向。

    2、氣-固相涂層

    另一個有意義的發(fā)展是氣-固相涂層工藝的出現(xiàn)，文獻上稱之氣相沉積法，即利用物理的手段，將涂層材料的蒸汽沉積在基布上。真空涂鋁和磁控濺射涂合金的技術，都屬于這種方法，但近年來出現(xiàn)的大氣壓下等離子體加工法有了兩個突破：在大氣壓下加工，不必局限在真空的容器里，使加工處理簡便易行，有人稱贊它是耐用的、廉價的、易調整的、多功能的方法；其次，涂層材料不限于金屬，也可涂非金屬，現(xiàn)在已有電暈放電外加氣溶膠噴射器的技術，在等離子體的作用下，氣溶膠內的物質會和基布纖維發(fā)生反應，從而提升了織物的功能。

    等離子體加工最早用于整理織物、涂層織物的前處理，因為它能清潔、刻蝕纖維表面或使纖維表面變性，使原來光滑的表面變成凹凸不平，從而提升了整理的效果；或使原來呈化學惰性的材料獲得更好的粘結力，因而成功地應用到聚四氟乙烯膜的層壓織物的生產過程中。這種刻蝕發(fā)生在纖維的淺表面，不會影響纖維的力學性能。

    在等離子體加工時，使用氦氣和三氟甲烷(或其它碳氟化合物)為介質，能在刻蝕作用的同時，在纖維表面導入含氟基團，形成很薄的拒水層，這對于原來有親水性的織物來說(如棉、絲、維綸)，既有拒水性，又不失其透氣透濕性，加工方法又很簡單，這是個很好拒水整理的方法。

    均勻的等離子體處理器配上均勻的氣溶膠噴射器，可使織物獲得更多的功能，如抗菌性、防水解性、防靜電(積聚)性、聚氨酯涂層膜的抗抓刮性等等。

    大氣壓下等離子體加工技術，是完全不用溶劑、不用水的氣固相加工方法，既經濟而無公害，它使傳統(tǒng)整理加工時繁復的過程變得十分簡單、所以它被認為是21世紀最有潛力的新技術。

    3、納米技術在涂層中的應用   

    最近，涂層技術產品的研發(fā)工作中有個趨向，是依靠添加劑獲得功能，即涂層劑本身不是產生功能的主體，只是添加劑的載體，它對添加劑中的功能成份起著傳遞和控制釋放的作用。而最熱門的添加劑就是納米材料，例如，微米級或納米級的二氧化鐵、二氧化硅、氧化鋅、氧化鋁以及金屬鋁、銀的粉末，它們有屏蔽紫外光、抗菌等等功能。納米材料的功能源于它巨大的表面積，表面積的增加使表面的活性分子或分子團數(shù)量大增，產生意想不到的效果。例如，鋁的納米粒子(粒徑小于50nm)，可用作芳綸織物的透明涂層劑，數(shù)層這樣的織物可阻擋槍彈或刺刀的穿透；棉織物上涂上含鋅或硅納米粒子的聚氨酯涂層劑，可以降低熱釋放的峰值；在聚酯或聚酰胺織物上涂上含硅或鋁的納米粒子的聚丙烯酸酯涂層劑，撕破強力有明顯提高。

    但是，納米級的粒子有可能聚集成大粒子，因而丟失大量面積，效果也就下降，即使用的是納米材料，沒有穩(wěn)定化的措施，也就得不到納米技術的效果。穩(wěn)定化措施有多種，例如，將納米粒子在有機溶劑中加熱回流數(shù)天形成溶膠，可以穩(wěn)定化；高剪切力的混合器，也有阻止聚集的作用。

    無機-有機混聚物，是使用納米材料獲得優(yōu)良效果的實例。它將性能相異的材料——無機物如玻璃、陶瓷的微粒，有機物如聚硅氧烷(或其它聚合物)在分子水平上結合起來，構成混聚物，形成均質的復合材料。以玻璃-聚硅氧烷體系為例，是從烷氧基硅烷開始的，在某些配方中也用金屬烷氧化合物，經過酸或堿的水解、催化反應，生成低聚物或預聚體，即為溶膠。而無機-有機網狀組織的形成，是反應性的基團交聯(lián)反應的結果，這種納米溶膠分散體可用一般的涂層方法施加在織物上，它在纖維上形成濕膜，通過加熱烘干、去除水或醇，再通過焙烘(或紫外光照射固化)生成二維或三維的網狀組織，形成固化的涂層膜。這個過程稱為溶膠-凝膠過程。

    而發(fā)生這種凝膠反應的先決條件是無機組分必須有很大的表面積，無機和有機組分之間產生化學鍵聯(lián)結的密度必須達到--定高度，才能對混聚物的性能產生明顯的影響。而混聚物的性能，是無機、有機組分協(xié)同作用的結果。例如，使用適度氟化的聚硅氧烷為有機組分，使涂層織物表面產生拒水的特性，無機組分又改變了纖維表面的形態(tài)，兩者結合使纖維表面的涂層膜既有超拒水性，又有自潔功能，就像白然界的荷葉表面一樣。這種涂層劑已經成功地用作建筑物的外墻涂料。

    改變聚硅氧烷的功能性基團，可使無機-有機混聚物具有不同的功能，或兼有幾種功能。這類混聚物膜的基本性能是透明、強韌、耐磨，所以可作眼鏡片或透鏡的保護膜；如果在網狀結構上連接能降低電阻的官能團，就能使涂層膜兼有防靜電積聚的功能；混聚物膜是有高度屏蔽性的軟膜，能阻擋潮氣和芳香族物質的蒸汽，因此可防止增塑劑的泳移，而這種泳移恰是使聚氯乙烯老化、散發(fā)不愉快的氣味、污染相鄰物質的原因；如果在網狀結構上，通過化學鍵連結具有殺菌能力的活性物質，可減少甚至完全阻止微生物在膜表面的寄生和繁殖，從而具有抗菌功能。