非織造布在服裝、室內(nèi)用品、醫(yī)療、衛(wèi)生、保健用品以及產(chǎn)業(yè)用產(chǎn)品方面的應(yīng)用不斷增加，親水性非織造布產(chǎn)品也在這些領(lǐng)域得到更廣泛應(yīng)用，且必將會以更快的速度在高端產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域得到發(fā)展。例如，國內(nèi)目前許多水刺廠家用水刺布制作的旅游用壓縮毛巾若能實現(xiàn)瞬時吸水，在極短時間內(nèi)吸水膨脹而展開成為濕毛巾，使用更加方便。與此相對應(yīng)，親水性能指標(biāo)及測試手段，如瞬時吸水、吸水均勻性、保水率、保濕性、導(dǎo)水性、透濕性等，也會成為評價親水性非織造布的性能指標(biāo)或技術(shù)含量的體現(xiàn)。從長遠的角度來看，我國應(yīng)在加速開發(fā)各種特殊功能的纖維（包括高吸水纖維、超吸收性纖維等品種）的同時，改進現(xiàn)有的親水后整理方法，以適應(yīng)國際發(fā)展和人民的需要，使親水性非織造布應(yīng)用更廣泛、普遍。
纖維的親水性能包含吸濕性和吸水性兩方面含義，因此纖維的親水性機理也涉及吸濕和吸水兩個方面。吸濕、吸水甚至高吸水非織造布作為一次性用品，具有傳統(tǒng)紡織品無法比擬的經(jīng)濟和性能優(yōu)勢。對于紡粘法非織造布，作為原料的聚丙烯是非極性結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度較高且無親水基，因此紡粘法非織布吸濕性差，用作衛(wèi)生材料時必須進行整理以改善其吸濕性。親水整理時賦予各類非織造布功能性的一種方法，是研制新產(chǎn)品和滿足市場對功能性要求的一個途徑。
1 兩種親水整理方法改善非織造布表面潤濕性能
親水整理的目的是使疏水化的纖維表面產(chǎn)生親水的效果，只有當(dāng)接觸角小于90℃時，液體（這里主要是水）才能夠濕潤固體的表面，進而完全鋪展在固體表面。所謂潤濕，就是固體表面吸附的氣體為液體所取代的現(xiàn)象。
纖維表面的潤濕性以及吸水性主要決定于纖維大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和結(jié)晶狀態(tài)，即大分子上是否存在親水性基團及親水性基團的數(shù)量。纖維的吸水性則主要取決于纖維內(nèi)微孔、縫隙和纖維之間的毛細孔隙。事實上，改善非織造布纖維表面潤濕性能的方法有很多種，大體上可以分為兩類，一類是通過紡絲階段纖維改性獲得吸濕、潤濕性能；第二類是通過后整理的方法對纖維的表面進行改性，從而獲得吸濕潤濕性能。
紡絲階段纖維改性
紡絲改性是在合成纖維制造過程中是使纖維具有親水性能。纖維改性后一般都會有良好的親水性能，而且效果均勻持久，應(yīng)用方便。但有時會對纖維的物理性能產(chǎn)生影響，改變紡絲的工藝過程，加大紡絲的難度。
1.聚合物分子結(jié)構(gòu)親水化法。此方法可能會導(dǎo)致纖維的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，共聚強力削弱了聚丙烯的結(jié)晶能力，對纖維的物理機械性能有不良影響。所以親水性單體的加入要適量，此種方法對纖維吸濕量的提高也是十分有限的。
2.與親水化單體接枝共聚法。選擇具有親水性的單體或聚合物作為直鏈，在纖維大分子上接枝，可賦予非織造纖維親水性能。例如丙綸經(jīng)電子輻射后，與丙烯酸接枝，而聚丙烯分子煮練的化學(xué)結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生顯著變化，纖維變細，擴大了比表面積，吸水性大幅度提高。輻照接枝法工藝簡單、節(jié)約能源、無污染、可實現(xiàn)非液相低溫加工。也常采用過氧化苯甲酰胺乳液引發(fā)丙烯酸或甲基丙烯酸，接枝到聚丙烯上，導(dǎo)入親水性單體，提高織物潤濕性。
3.與親水性聚合物復(fù)合紡絲。在紡絲之前，把親水性物質(zhì)添加到高聚物熔體中，然后按常規(guī)紡絲方法進行紡絲，得到親水性纖維。例如，可以講聚丙烯酸酯類進行衍生物、聚乙二醇衍生物等與丙烯共混，也可以將聚丙烯與某些改性聚丙烯共混，得到親水性纖維。
4.纖維表面粗糙、異形化。用這種工藝制得的多孔性微孔聚丙烯纖維的孔隙率較高，表面積較大，極大地提高了纖維的吸水性，也可以在聚丙烯纖維成型時，利用聚合物晶型變化過程中體積的縮小來產(chǎn)生微孔。美國杜邦公司的coolmax纖維就是一種橫截面為三角形的異性聚酯纖維。
纖維表面后整理改性
纖維表面親水改性后整理處理法是對纖維或織物的表面進行親水性整理，處理的實質(zhì)是要在纖維或織物表面加上一層親水性化合物，在基本保持纖維原有特性的情況下，能夠增加纖維的吸濕性和吸水性，達到提高纖維表面親水性能的目的。目前經(jīng)常使用的后整理方法主要包括親水性整理劑的吸附固著成膜、親水性單體的表面接枝聚合以及纖維表面的一些其他處理等。
1.親水整理劑吸附固著成膜法。這是一種將親水整理劑均勻而牢固的附著在纖維表面從而形成親水性的整理方法，是近年來對合成纖維織物進行親水性整理的主要加工方法。在這種方法中，一般是選擇既含有親水基團又含有交聯(lián)反應(yīng)官能團的整理劑進行整理，其中的親水鏈段提供親水性能，而交聯(lián)反應(yīng)官能團則在纖維表面形成薄膜，從而提高整理劑的耐久性能。
此外，也可以選擇讓含有親水基團的水溶性聚合物與一個合適的交聯(lián)劑組成一個體系，控制交聯(lián)劑與水溶性高聚物的反應(yīng)程度，從而使水溶性高聚物的一部分親水基團保留在纖維表面，使纖維的親水性得到改善。常用水溶性聚合物一般為聚丙烯酸、聚乙烯醇、水溶性纖維素、可溶性淀粉等。而交聯(lián)劑則是一些能夠與活潑性基團如氨基、羥基等發(fā)生反應(yīng)而交聯(lián)的物質(zhì)，如2D樹脂等。這種方法除了用于常規(guī)親水整理外，更多的用于高吸水性產(chǎn)品的整理加工。
2.表面接枝聚合法。表面接枝共聚法利用各種方法使親水性單體在合成纖維的表面進行接枝聚合，以改善合成纖維的親水性。接枝聚合是利用引發(fā)劑或高能輻射（電子束、紫外線）照射，或用等離子體處理，使纖維表面產(chǎn)生游離基，然后使親水性單體游離在游離基上進行接枝聚合，從而形成持久的具有吸水性和抗靜電性能的新表面層。
2 充分結(jié)合加工過程敲定高吸水劑添加濃度
過去人們使用的吸水材料有紙、棉、麻等纖維制品，這類材料的吸水過程是依靠其毛細作用，吸水能力只有自重的10倍~20倍，且保水效果較差。而高吸水劑是由高分子電解質(zhì)組成的離子網(wǎng)絡(luò)，具有大量的親水基團且適度交聯(lián)而不溶于水。它不但吸水能力高，而且吸水后生成的凝膠即使加壓，水也不會離析而去。
高吸水劑種類繁多，產(chǎn)品形態(tài)各異。分類方法也有很多，一般都是按照所用原料、親水化方法、交聯(lián)方法和產(chǎn)品形態(tài)四種方式進行分類。按原料來源可分為以下三類：改性淀粉類，改性淀粉類包括淀粉接枝丙烯腈水解物、淀粉接枝丙烯酸鹽、淀粉接枝丙烯酰胺、淀粉羧甲基化合物等；改性纖維素類，主要包括纖維素接枝丙烯腈水解物、纖維素接枝丙烯酸鹽、纖維素接枝丙烯酰胺、纖維素的羧甲基化合物；合成高聚物類，主要包括交聯(lián)聚丙烯酸鹽、交聯(lián)聚丙烯酰胺、丙烯酸酯與醋酸乙烯共聚水解物、聚乙烯醇與酸酐交聯(lián)共聚物等。
如果按親水化方法分類，則可以分為親水性單體的聚合，疏水性單體與親水性單體的共聚、氰基和脂基的水解；按交聯(lián)方法可分為交聯(lián)劑交聯(lián)、本體交聯(lián)、輻射交聯(lián)和向親水性聚合物中導(dǎo)入疏水基團或結(jié)晶物結(jié)構(gòu)；按產(chǎn)品形態(tài)可分為粉末狀、纖維狀、片狀、薄膜裝和泡沫狀。
由于高吸水劑為交聯(lián)型物質(zhì)，故不能采用加熱融化和溶劑溶解的加工方式。目前，多數(shù)國內(nèi)外非織造企業(yè)采用的加工方式是先將高吸水劑研碎成粉末，然后均勻分布于基料表面，再用一層基料蓋住，使高吸水劑夾在兩層基料之間，例如尿布、衛(wèi)生巾、醫(yī)用墊子等產(chǎn)品采用的就是這種方式。但是該吸水劑只有陰離子和非離子兩種類型，其中陰離子吸水劑的吸水倍數(shù)雖高，但耐鹽性較差；而非離子型高吸水劑的吸水速度輕快，耐鹽性也較好，但是吸水能力較低。因此，通過這兩種方式生產(chǎn)的高吸水性能產(chǎn)品實際并非“高性能”。
與此同時，高吸水非織造布的吸液性能除了與所選擇的工藝路線、主體纖維配比有關(guān)外，與高吸水劑的濃度也有很大關(guān)系。從高吸水非織造布的性能來看，高吸水劑的濃度越高越好，但是礙于高吸水劑本身的性能及生產(chǎn)工藝的限制，高吸水劑的濃度不可能太高。因為濃度過高會使高吸水劑形成凍膠狀，無法在生產(chǎn)工藝中使用，而且也會增加成本；濃度過低則達不到預(yù)期的目的，目前國內(nèi)企業(yè)采用的高吸水劑的濃度多數(shù)在0.05%左右。
德國柏林工業(yè)大學(xué)的研究者宣布了一種新的方式——浸漬法。所謂的浸漬法即先將高吸水劑制成分散液，然后通過涂刷或者噴涂的方式涂在織物表面，或?qū)⒖椢锓旁谶@種分散液中浸漬，使高吸水劑固定在織物的空隙中。這一方式或?qū)⒊蔀樘砑痈呶畡┑淖钚隆⒆顧?quán)威的解決辦法。
同時，還可以配合采用共聚和聚合體反應(yīng)等方法，使親水集團多樣化，或通過混合和復(fù)合的方法，達到同時兼顧耐鹽性、吸收速度和吸收倍數(shù)的目的。根據(jù)研究者公布的數(shù)據(jù)來看，可以采用這種方式的高吸水劑的原料主要有乙烯類的合成原料以及淀粉、纖維素等幾類。
此外，如果將高吸水劑的制造過程和吸水性非織造產(chǎn)品的加工過程結(jié)合起來，應(yīng)該也是一種方便、有效的加工方式。例如，淀粉接枝丙烯酸型高吸水劑在水解之后，可以比較容易涂到纖維類基質(zhì)上，且烘干后不溶，因而可以采用類似于經(jīng)紗上漿的浸漬加工方式。又如交聯(lián)聚丙烯酸類高吸水劑，若在聚合時不加交聯(lián)劑，而在浸漬、涂層加工時再加入交聯(lián)劑和促化劑，然后在烘燥過程中進行化學(xué)反應(yīng)完成交聯(lián)。理論上講，這種加工方式可省去分離、烘干、粉碎和制取分散液等工序，從而降低成本。
3 多項測試標(biāo)準(zhǔn)評定非織造織物親水性能
經(jīng)過親水和高吸水整理之后，需要對整理效果進行評定。目前，評價親水整理的方法和指標(biāo)主要有毛細管效應(yīng)、回潮率、水滴擴散時間和面積。評價高吸水整理的指標(biāo)主要是吸水率和相對吸水率。下面介紹幾種測試方法。
1.毛細管效應(yīng)（簡稱毛效）的測試方法。將試樣剪成經(jīng)向為20cm、緯向為5cm的布條，在平均溫度為10℃、平均相對濕度為80%的空氣中平衡24小時后，再在毛細管效應(yīng)測定裝置上測試，毛細管效應(yīng)以30分鐘內(nèi)水位上升的高度（mm）表示。
2.回潮率測定方法。將試樣在平均溫度為10℃、平均溫度為80%的空氣中平衡24小時，稱重后置于烘箱中，110℃烘至恒重，計算出回潮率。
3.水滴擴散時間和面積測試。在平均溫度為10℃、平均相對濕度為80%的條件下，將布平鋪繃緊在一個燒杯上，在距布面約1cm處滴一滴水（0.05ml），開始計時，直到水滴在布面上擴散至無鏡面反射時為止。該時間為水滴擴散時間，同時記錄水滴擴散的面積。
4.吸水率及相對吸水率的測定方法。稱取一小塊制備好的質(zhì)量為m1的非織造布，放入250ml燒杯中，加入100ml去離子水，10分鐘后取出，用一定力擠壓，排出吸附水，而后稱其質(zhì)量為m2，再稱取同樣大小質(zhì)量為m3的非吸水性非織造布，使其充分吸水，取出后，用同樣大小的力擠壓，稱其質(zhì)量為m4。然后按照下列公式計算。相對吸水率=A-B【其中A=（m2-m1）/m1），B=（m4-m3）/m3，式中，A和B均為吸水率】。
5.保水性測試方法。織物具有高吸濕性，即人體一旦出汗，織物能很快吸收，使皮膚保持相對干燥。根據(jù)這一現(xiàn)象，許多學(xué)者認為，優(yōu)良的織物應(yīng)具有較高的保水率。測定保水量的方法如DIN53814。該方法是將纖維浸泡2小時以上，使之充分吸水后擠干，在離心機上以3500r/min的速度脫水10分鐘，迅速稱重記為W1，然后在105℃下干燥1小時，再稱重記為W0。保水率=（W1-W0）/W0×100%。
□ 劉建勇（本文作者系天津工業(yè)大學(xué)教授）
