锦纶纤维是主要的纺织面料纤维之一^［1］。以其优异的耐磨性、质轻和弹性等特点受到人们的广泛亲睐，但锦纶纤维分子中缺少亲水性基团，易起球，极易产生静电，给面料的服用性造成影响。锦纶织物抗静电整理日益受到印染业界的关注^［2-3］。

       常见锦纶织物的抗静电整理剂主要是季铵盐类的阳离子表面活性剂以及亲水性的阴离子表面活性剂，阳离子抗静电剂能在纤维表面形成致密平滑的膜，减小纤维间的摩擦，同时阳离子可以吸收纤维表面的电荷而实现抗静电^［4］；阴离子抗静电剂主要是利用亲水基团的吸湿性，吸收空气中水蒸汽而提高纤维吸湿性，使摩擦产生的电荷易转移实现抗静电^［5］。

        但是，这两类抗静电剂与纤维的结合力小，水洗后织物抗静电性能下降严重，这不能满足纺织品耐久整理的要求；同时，阳离子抗静电剂对设备有腐蚀性。本文以己二酸、己二胺、聚醚胺为缩聚单体，合成了具有一定分子量的聚醚聚酰胺共聚型抗静电整理剂PED。

       PED分子结构中聚酰胺链段与锦纶纤维结构相似，在一定的焙烘温度和焙烘时间下，与锦纶纤维共融、共晶结合，赋予整理剂良好的耐水洗性；PED分子中的聚醚链段包覆在纤维的外层，在一定环境湿度下，吸收空气中的水分，使纤维具有导电性，赋予整理剂持久的抗静电性能。本文研究了整理剂用量、焙烘温度和焙烘时间对织物抗静电效果的影响，优化了整理工艺条件，并与市场上锦纶抗静电整理剂作性能比较。

1．实验部分

       1.1 材料与仪器

       试剂与材料：己二酸（AA）、己二胺（HDA）、聚醚胺（PA）和次亚磷酸钠（均为分析纯）；锦纶抗静电剂PRS（工业级，浙江日华化学有限公司），烷基磷酸酯抗静电剂ASA-300［工业级，成大（上海）化工有限公司］。

       织物：锦纶织物（经向密度740根/10cm；纬向密度490根/10cm，平纹织物）。

       仪器：Vertex709傅里叶红外光谱仪（FTIR-ATR，德国Bruker公司），FTNMRDigital核磁共振波谱仪（ ¹H-NMR）（瑞士BRUKER公司），YG401织物感应式静电测试仪（宁波纺织仪器厂），LFY-406织物表面比电阻测试仪。

       1.2 PED的制备

       将一定物质量比的己二酸（AA）、己二胺（HDA）、聚醚胺（PA）依次加入配有回流冷凝器、搅拌器和N₂保护的四口烧瓶中，升温至120℃，反应60分钟；加入次亚磷酸钠（缩合单体总质量的3%），升温至240℃，打开真空泵，真空度-0.1MP下，反应3小时；关闭真空，降温至190℃出料，即聚醚聚酰胺共聚型抗静电剂PED。反应式如下：

       1.3 整理工艺

       浸轧PED整理液（一浸一轧，室温）→烘干→焙烘^［6］。

       1.4 结构表征与性能测试

       1.4.1 傅里叶红外光谱表征

       将合成的PED高分子聚合物固态块状物进行压片处理，采用红外光谱仪单点全反射ATR测试，分辨率为6cm^-1，扫描频率为32s^-1。

       1.4.2 核磁共振氢谱（¹H-NMR）表征

       采用氘代氯仿（CDCl₃）溶剂，四甲基甲硅烷 （TMS）为标准物质，将PED溶解在CDCl₃配制成5%的溶液进行测试，分析。

       1.4.3 表面电阻及感应电压半衰期测试

       对PED整理剂整理后的锦纶织物，采用LFY-406织物表面比电阻测试仪测试织物的表面比电阻；采用YG401织物感应式静电压测试仪测试织物感应静电压和静电半衰期。

       1.4.4 耐水洗性测试

       采用GB/T8629-20015A 标准的方法测试织物的耐洗性能，根据洗涤后的抗静电性与未水洗时的抗静电性能的比较，得出PED抗静电整理剂的耐洗性指标，即水洗后抗静电性下降越少，则PED抗静电性越好。

       2．PED的结构表征

       2.1 傅立叶红外光谱表征

       分别采用了傅立叶红外光谱仪和核磁共振氢谱仪对PED的结构进行表征。

       图2为锦纶耐久抗静电剂PED的红外谱图，图中3300cm^-1，1440 cm^-1处是N-取代仲胺基或伯氨基的特征吸收峰，1638cm^-1为C=O的特征吸收峰，1100cm^-1处为醚（C-O-C）的吸收峰。红外分析表明，PED分子中存在-CO-NH-基团和C-O-C基团，表明PED的结构是聚醚聚酰胺共聚结构。

       2.2 核磁共振氢谱（¹H-NMR）表征

       采用核磁共振氢谱（¹H-NMR）进一步对PED的分子结构进行表征^［7-8］，如图3。

图3  PED ¹H-NMR谱图

       图3中，a［δH（ppm）:1.15］，b［δH（ppm）：1.25］，g［δH（ppm）:3.66］分别是聚醚链段中的中

-CH₃，-CH₂的质子吸收峰；f［δH（ppm）：3.44］为的亚甲基的质子吸收峰；c［δH（ppm）:1.63］，d［δH（ppm）:1.85］，h［δH（ppm）:3.76］分别是聚酰胺链段中己二胺单元中与酰胺键连接的碳原子以及相邻的α碳原子和β碳原子的质子吸收峰；c［δH（ppm）:1.63］，e［δH（ppm）:1.63］是聚酰胺链段中己二酸单元中与酰胺键相连的β碳，α碳的质子吸收峰。

       结合PED的红外光谱与¹H-NMR谱图分析，得出实验合成的PED是聚醚聚酰胺共聚结构，即实验设计的分子结构。

3．PED整理工艺优化

       采用优化后的合成工艺合成PED，采用浸轧的整理工艺整理锦纶织物，烘干、焙烘。分别探讨了整理剂用量、焙烘温度和焙烘时间对整理后织物抗静电的影响。

       根据抗静电织物的要求，当织物比电阻小于1011Ω时，织物具有好的抗静电性，且电阻越小，抗静电性越好^［9］。感应电压半衰期是织物感应电压随着时间推移衰减到原电压一半时的时间。根据标准FZT01042-1996《纺织材料静电性能静电半衰期的测定》测定整理后织物的静电半衰期，半衰期越短，表明电荷转移的速率越快，静电越不易产生，抗静电效果越好^［10］；感应电压半衰期时间大于30s时，则认为织物不具有抗静电性。

       3.1 整理剂用量

       配制不同浓度的PED工作液，采用浸轧整理工艺整理锦纶织物，100℃烘干，170℃焙烘50s，测试织物的表面电阻率以及感应电压半衰期，数值见表1。

       表1中，未水洗时，用量10g/L时，织物的表面比电阻为10.23×10⁸Ω，达到抗静电服装的要求，用量20g/L及以上，织物的表面比电阻达到10⁷Ω数量级；但随着整理剂用量增加，表面比电阻无明显变化；10次水洗和30次水洗时，表面比电阻均下降，但保持在10⁹Ω数量级内，远优于抗静电织物的表面比电阻要求。

       同样，经PED整理后，与未整理比较，感应电压半衰期大幅减小，未水洗时，用量10g/L时，半衰期达到2.11s，用量为20 g/L及以上时，半衰期继续减小但变化不明显；10次水洗和30次水洗后，半衰期均有所增加，但依然保持在较小的时间范围内。综上，确定PED的用量为20g/L。

       3.2 焙烘温度

       确定PED的用量为20g/L，焙烘时间50s，探究焙烘温度对整理后抗静电效果的影响。

图4 焙烘温度对静电半衰期的影响

       图4是焙烘温度与感应电压半衰期的关系图。图4中，未水洗时，150℃到170℃，整理效果差不多，半衰期值都较小，温度大于170℃时，随温度增加，半衰期增加，抗静电效果下降；10次水洗和30次水洗后，感应电压半衰期均增加，温度小于170℃时，半衰期增加幅度较大，焙烘温度大于170℃时，半衰期增加较小，体现较好的耐水洗性。同时，随着焙烘温度增加，织物出现泛黄现象，影响织物的美感与使用价值。因此，确定焙烘温度为170℃。

       3.3 焙烘时间

       确定PED的用量为20g/L，焙烘温度170℃，探究焙烘时间对整理后抗静电效果的影响。

图5 焙烘时间对静电半衰期的影响

       图5中，未水洗时，焙烘时间小于50s，感应电压半衰期随焙烘时间增加而减小，焙烘时间大于50s时，感应电压半衰期随焙烘时间增加而增加，而焙烘时间为50s时，半衰期时间最短。则抗静电效果最佳。

       10次水洗和30次水洗时，半衰期均增加，焙烘时间小于50s，半衰期值大幅增加；50s～70s时，半衰期增加较小，且与未水洗时的变化趋势保持相同；焙烘时间大于70s时，半衰期也迅速增加，抗静电效果下降，与此同时，随着温度增加，面料的颜色逐渐变黄。因此，综合未水洗与水洗后的抗静电效果，确定焙烘时间为50s。

       3.4 PED应用性能

       采用优化后的合成工艺合成PED，并以此采用浸轧工艺整理锦纶织物，测试整理织物的表面比电阻，感应电压半衰期，并与国外某公司抗静电剂PRS以及国内某公司抗静电剂ASA-300进行比较，结果如表2。

       表2中，PED整理锦纶织物后的表面比电阻和感应电压半衰期为3.72×10⁷Ω，1.26s，30次水洗后，其表面比电阻和感应电压半衰期为7.44×10⁸Ω，6.11s，表明PED整理锦纶纤维具有良好的抗静电性和耐水洗性。

表2 PED 整理织物的抗静电性能

       将PED、PRS、ASA-300分别对锦纶织物整理后的性能作比较，可以看出，三种整理剂整理后，整理织物表面比电阻都较小，感应电压半衰期时间也都很短，表明整理织物抗静电效果都得到明显改善。

       经10次水洗，30次水洗之后，PRS、ASA-300整理织物的表面比电阻大幅增加，ASA-300整理织物水洗30次时表面比电阻为9.64×10¹¹，超过抗静电材料的比电阻10¹¹的要求，抗静电性能耐洗性能不佳；而PED整理的锦纶织物的表面比电阻保持在10⁸Ω的数量级，感应电压半衰期时间也较短，表明PED是理想的锦纶耐久抗静电剂。

4．结论

       （1）以己二酸、己二胺、聚醚胺为原料，物料比n_（AA）∶n_（HDA）∶n_（PA）=5∶1∶4，缩聚温度240℃，缩聚时间3小时，聚合成的产物，经傅立叶红外光谱仪与核磁共振氢谱仪（¹H-NMR）对其结构的表征得出产物的结构为聚醚聚酰胺共聚物结构。

       （2）采用PED对锦纶织物整理，并优化了整理工艺，优化后的整理工艺为整理剂用量20g/L，焙烘温度170℃，焙烘时间50s，优化后织物的表面比电阻和感应电压半衰期分别为3.72×10⁷Ω，1.26s。经30次水洗后，表面比电阻、感应电压半衰期分别为7.44×10⁸Ω，6.11s，仍然保持较好的抗静电效果，表明PED具有良好的抗静电性及耐久性。

       （3）与市场相关产品进行性能比较，PED整理后抗静电效果达到了市场的要求，而30次水洗后，PED的抗静电性能明显优于市场相关产品，具有优异的耐久抗静电性。

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作者简介：

       洪加勇，研究生学历，贵州凯里人。主要从事有机硅材料合成，纺织助剂的研究。对有机硅材料的合成以及在纺织印染上的应用研究非常深入；在改性硅油、有机硅乳液聚合、三元共聚嵌段硅油的合成及问题解决方面都有深刻的研究及实战经验。

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