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紡織品的拒水拒油整理
第一節(jié) 概 述
隨著紡織品應(yīng)用范圍的逐步擴(kuò)大，人們對(duì)紡織品的需求早就從單一的穿著美觀、擋風(fēng)避寒向更多方面發(fā)展，并希望在同一產(chǎn)品中兼具有不同的功能和優(yōu)點(diǎn)。這種對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能上需求的變化是隨著社會(huì)的進(jìn)步、人們消費(fèi)觀念和消費(fèi)水平的改變而改變的。
任何新技術(shù)、新科技的產(chǎn)生與發(fā)展都是以人們的需要為出發(fā)點(diǎn)的。早期的防水整理主要是用作雨衣、雨傘、雨布等，是人們避雨的需要，使水不能浸透和通過(guò)織物。后來(lái)人們?yōu)榱朔奖阆Ｍ胀ǖ娘L(fēng)衣、外衣也要具有一定的防水性，但這種織物作成的衣服不透氣、不服帖，會(huì)使人穿著時(shí)感到氣悶、不舒服。為了改善其透氣性、手感、彈性等，既防水又透氣的新型紡織品就產(chǎn)生了。另外用作油田工作服，臺(tái)布的紡織品等，由于經(jīng)常接觸油類(lèi)物質(zhì)，為了防止油性沾污，就發(fā)展了拒水、拒油又防污的整理加工技術(shù)。
最早出現(xiàn)的是使水不能透過(guò)織物的整理，分為防水整理與拒水整理?？椢锏姆浪允侵缚椢锞哂须y于潤(rùn)濕、滲透、吸水等性能。防水整理是在織物表面涂布一層連續(xù)的不透水、不溶于水的薄膜，以防止水滲透到織物內(nèi)部，同時(shí)空氣、水蒸汽也難以通過(guò)。防水整理紡織品主要用在帆布、雨布、帳篷以及包裝用布等，作為防水劑的材料有瀝青、干性油、纖維素衍生物、各種乙烯系樹(shù)脂、各類(lèi)橡膠、聚氨酯樹(shù)脂等。用于涂層的織物和結(jié)構(gòu)與成品的功能和耐久性密切相關(guān)，各種織物都可用來(lái)作為基布如棉、人棉、錦綸、滌綸、腈綸、丙綸及混紡織物等。
而織物的拒水性是指織物不易被水潤(rùn)濕的特性。拒水整理是改變纖維表面的性能，使纖維表面的親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，而織物中纖維間和紗線(xiàn)間仍保存著大量孔隙，這樣的織物既透氣，又不易被水潤(rùn)濕，只有在水壓相當(dāng)大的情況下，才會(huì)發(fā)生透水現(xiàn)象。
出現(xiàn)了拒水整理后，研究人員又把目光放在了拒油整理上。拒油性與拒水性相似，是指織物不易被油浸濕，防止油及油污沾污紡織品。
隨著科技的不斷發(fā)展，做涂層整理的防水性紡織品也具有了透氣透濕性，稱(chēng)為防水透濕整理。另外微膠囊技術(shù)和納米的出現(xiàn)也為生產(chǎn)新型拒水拒油紡織品提供了新的更有效、更環(huán)保的途徑。
現(xiàn)在，除了拒水拒油整理外，又出現(xiàn)了專(zhuān)用于合成纖維的易去污整理，不僅能夠簡(jiǎn)單地防止水及油污沾污紡織品表面，更能方便、有效、快速地清除這些臟污。
第二節(jié) 拒水整理
一、拒水原理
1、楊氏公式
一滴液體滴在固體表面上，假設(shè)此表面理想平，液滴重力集中于一點(diǎn)，并且忽略液滴的重量。由于織物中纖維的表面張力（γs）、液體的表面張力（γL）以及液—固間的界面張力（γLS）相互作用的結(jié)果，液滴會(huì)形成各種不同的形狀（從圓珠形到完全鋪平）。除液滴完全鋪平外，液滴在固體表面上處于平衡狀態(tài)時(shí)（如下圖）， A點(diǎn)受有三種力的作用，并應(yīng)滿(mǎn)足下列方程
γLS + γLcosθ=γS （1）
cosθ=(γS -γLS )/ γL （2）
角θ稱(chēng)為接觸角，當(dāng)θ=0º時(shí)，液滴在固體表面鋪平，為固體表面被液滴潤(rùn)濕的極限狀態(tài)；當(dāng)θ=180º時(shí)，液滴為圓珠形，是一種理想的不潤(rùn)濕狀態(tài)。在拒水整理中，可將液體（水）的表面張力看作是常數(shù)。因此，液體能否潤(rùn)濕固體表面，決定于固體的表面張力（γS）和液—固的界面張力（γLS）。從拒水要求來(lái)說(shuō)，接觸角θ越大越有利于水滴的滾動(dòng)流失，也就是說(shuō)(γS -γLS )越小越好。
2、黏著功
由于γS和γLS實(shí)際上幾乎不能直接測(cè)量，所以通常普遍采用接觸角θ或cosθ來(lái)直接評(píng)定潤(rùn)濕程度，但是接觸角并非潤(rùn)濕的原因，而是其結(jié)果，因此有人采用黏著功（WSL）作為表示液—固間相互作用的關(guān)系，即潤(rùn)濕程度的參數(shù)。所謂黏著功是指分離單位液—固接觸面積所需之功，它與表面張力的關(guān)系可用下式表示：
WSL=γS + γL -γLS （3）
合并（1）和（3）式，則得
WSL=γL +γLcosθ= γL（1+cosθ） （4）
（4）式中，表示黏著功的γL和cosθ都是可以測(cè)定的，因此（4）式具有比較實(shí)際的意義。同理，若將截面為單位面積的液柱分割為兩個(gè)液柱時(shí)所需要的功為2γL，可稱(chēng)為液體的內(nèi)聚功（WLL）。從（4）式可知，黏著功增大時(shí)，接觸角減小，當(dāng)黏著功等于內(nèi)聚功（2γL）時(shí)，接觸角為零，這時(shí)液體在固體表面完全鋪平，由于cosθ不能超過(guò)1，因此即使黏著功大于2γL（即WSL＞W(wǎng)LL），接觸角仍保持不變。WSL= γL,則θ為90º。當(dāng)接觸角為180º時(shí)，WSL=0，表明液體和固體之間沒(méi)有黏著作用，然而由于兩相間多少存在一些黏著作用，所以接觸角等于180º的情況從未發(fā)現(xiàn)，最多只能獲得一些近似的情況，例如160º或更大一些的角度。
3、臨界表面張力
由于固體表面張力幾乎是無(wú)法測(cè)量的，為了了解固體表面的可潤(rùn)濕性，有人測(cè)定它的臨界表面張力（接觸角恰好為0º時(shí)該液體的表面張力，可采用外推法求得）。臨界表面張力雖然不能直接表示該固體的表面張力，而是表示γS -γLS的大小，卻能說(shuō)明該固體表面被潤(rùn)濕的難易。但是應(yīng)該注意的是，臨界表面張力的測(cè)定是一種經(jīng)驗(yàn)方法，并且所測(cè)定的范圍也是十分狹小的。下面列出幾種物質(zhì)的臨界表面張力。
表1 某些物質(zhì)的臨界表面張力
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物質(zhì)的基本組成 |
臨界表面張力/ dyn/cm |
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—CH2— |
31 |
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—CF2—CH2— |
25 |
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—CH3 |
23 |
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—CH2—CH3 |
20 |
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—CF2— |
18 |
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—CF2—CF3 |
17 |
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—CF3 |
6 |
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纖維素 |
＞72 |
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水 |
72（表面張力） |
由上表可看出，除纖維素外，其他物質(zhì)的臨界表面張力都較水的表面張力小，所以它們都具有一定的拒水性，其中以—CF3最大，—CH2—最小。顯然，用有較大接觸角或較小臨界表面張力的物質(zhì)做拒水整理劑，都可以獲得較好的拒水效果。
二、影響拒水效果的因素
影響拒水效果的因素有很多，包括織物本身的特性、整理劑的性能、操作工藝及所適用的環(huán)境等等。以下這三方面是比較主要的影響因素。
1、拒水劑的選擇
不同的拒水劑有不同的拒水效果，其耐久性也不同。象石蠟—鋁皂法整理加工成的紡織物是非耐久性的拒水整理產(chǎn)品。而主要由脂肪酸的金屬絡(luò)合物、脂肪酰胺的季銨化合物、脂肪酰胺的N-羥甲基氨基樹(shù)脂衍生物、脂肪烴基環(huán)次乙基脲、有機(jī)硅以及全氟有機(jī)物等拒水劑整理加工的拒水紡織品為耐久性拒水紡織品。這些整理劑有些效果很好，有些則操作工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，需按客戶(hù)的不同要求、不同用途選擇不同的拒水劑。
2、拒水劑在織物上的排列狀況
用任何拒水劑整理后，其拒水劑分子在纖維表面上的分布，也不可能是完全整齊有序排列的，而是有一定的缺陷，
有些拒水劑分子有規(guī)則的整齊排列，分子末端—CH3都在外層，拒水效果好；有些整理劑分子成彎曲狀，甚至倒伏在纖維表面，以至某些親水性極性基暴露出來(lái)，拒水效果下降。因此，我們?cè)谑褂镁芩畡r(shí)，應(yīng)盡量使拒水劑在纖維表面的濃度稍高一些，以加強(qiáng)它的拒水效果。
3、織物的組織結(jié)構(gòu)
織物結(jié)構(gòu)也是影響拒水性好壞的關(guān)鍵因素。拒水整理劑使用到織物上去后，所能獲得的接觸角，將較整理劑本身所組成的光滑平面接觸角大些，而且織物的結(jié)構(gòu)在一定程度內(nèi)越是松散，接觸角越大，越有利于水滴的滾動(dòng)流失，然而必須注意到織物越松散越容易產(chǎn)生透水問(wèn)題。因此，選擇合適的纖維和編織密度也是影響其拒水效果及服用效果的很重要的因素。另外，對(duì)于纖維素纖維織物來(lái)說(shuō)，最好在干燥狀態(tài)下，織物中紗線(xiàn)之間有足夠的空隙，使?jié)駳馍l(fā)出去，于是穿著起來(lái)有舒適感：在潤(rùn)濕狀態(tài)下，纖維膨脹，織物結(jié)構(gòu)處于堵塞狀態(tài)，從而使水分子不能通過(guò)紗線(xiàn)和織物的空隙。
三、拒水整理劑
目前用作拒水整理的整理劑有很多種。使用石蠟—鋁皂法整理的紡織品其耐久性差，但價(jià)格低廉，主要用在不經(jīng)常洗滌的工業(yè)用布。為了使整理的紡織品具有一定的耐久性，必須使拒水劑能和纖維的官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而牢固地結(jié)合在一起。這種拒水整理劑稱(chēng)為反應(yīng)性拒水劑，如脂酸鉻絡(luò)合物、吡啶季銨鹽衍生物、有機(jī)硅乳液、羥甲基類(lèi)等。
1、石蠟—鋁皂
石蠟—鋁皂較早就廣泛應(yīng)用于非耐久性拒水整理，它屬于石蠟—金屬鹽中的一種。鋁鹽作為防水劑是因?yàn)樗诳椢锷辖?jīng)加熱后產(chǎn)生了具有防水性的氧化鋁。
鋁皂法拒水整理按鋁皂形成的步驟分為一浴法和二浴法：
Al(CH3COO)3+3H2O→Al(OH)3+3CH3COOH
2Al(OH)3→Al203+3H2O
（1）二浴法
織物用肥皂作分散劑的石蠟乳液浸軋、烘干，肥皂和石蠟沉積在織物上，再經(jīng)醋酸鋁溶液浸軋后，織物上的肥皂與醋酸鋁反應(yīng)生成不溶性的鋁皂。反應(yīng)式如下：
Al(CH3COO)3+3C17H35COONa→Al(C17H35COO)3↓+3CH3COONa
多余的醋酸鋁在烘干過(guò)程中會(huì)發(fā)生水解和脫水反應(yīng)，生成不溶性的堿式鋁鹽或氧化鋁等化合物，與鋁皂、石蠟共同沉積在織物上起拒水作用。此外，氧化鋁還有阻塞織物中部分孔隙的作用。
二浴法乳液容易制備，但其過(guò)程比較復(fù)雜，目前已較少使用。
（2）一浴法
一浴法是將醋酸鋁和石蠟肥皂乳液混合在一起使用，但如直接混合，將發(fā)生破乳現(xiàn)象，為此，需要預(yù)先在乳液中加入適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)膠體，如明膠等，才能使乳液穩(wěn)定。乳液一般組成如下：
|
硬脂酸 松香 石蠟 燒堿(300g/L) 明膠 醋酸鋁(3～4Bé) 甲醛 |
0.5% 2% 5.6% 0.36% 1.2% 31% 1% |
織物在常溫或55～70℃下，先浸軋沖淡后的上述乳液 (2Og/L，調(diào)節(jié)pH值至5左右)，再經(jīng)烘干即可。在上述乳液中，其反應(yīng)機(jī)理與兩浴法相同，只是加入保護(hù)膠體明膠。但值得注意的是明膠是親水性蛋白質(zhì)，其用量越多，乳液雖越穩(wěn)定，但整理品的拒水效果會(huì)降低，所以用量要適當(dāng)。此外織物前處理要充分，布上不能含有較多的堿性、酸性或親水性表面活性劑等物質(zhì)，它們的存在有的會(huì)降低拒水效果，有的會(huì)降低乳液的穩(wěn)定性。
用石蠟乳液和鋁鹽進(jìn)行的拒水整理不耐水洗。此外，也可用氯化鋯、醋酸鋯、碳酸鋯等鋯鹽代替鋁鹽，鋯鹽能與纖維素分子上的羥基絡(luò)合形成鰲合物，同時(shí)，氫氧化鋯能吸收石蠟粒子，可改善整理效果的耐久性，但成本較高。
2、硬脂酸鉻絡(luò)合物類(lèi)拒水整理劑
某些金屬皂具有拒水作用，也有一定的耐久性，如防水劑CR（國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品名為福博坦克斯CR）。它是三氯化鉻和硬脂酸在異丙醇中反應(yīng)制得的。用水稀釋或提高pH值或加熱后，鉻上的氯原子能發(fā)生部分水解形成羥基，再經(jīng)焙烘可縮合成CR-O-CR鍵，最后形成不溶性縮聚物沉積在纖維上。上述縮聚物可能與纖維素上的羥基形成氫鍵結(jié)合，也可能發(fā)生縮合反應(yīng)，因而耐久性比石蠟—鋁皂好。由于三價(jià)鉻化合物在焙烘時(shí)會(huì)有大量鹽酸放出，需加六亞甲基四胺做緩沖劑，否則容易損傷纖維。三價(jià)鉻化合物呈綠色，會(huì)使織物略帶綠光，因此此法不適合用于白色、淺色和薄織物的加工；多用于工業(yè)用品的整理。
拒水劑CR屬陽(yáng)離子型，外觀為綠色澄清溶液或綠色濃稠液，可與水混溶，呈微酸性。耐無(wú)機(jī)酸至pH值為4，除甲酸外，不耐其他有機(jī)酸，不耐堿，不耐大量硫酸鹽、磷酸鹽、鉻酸鹽等無(wú)機(jī)鹽，會(huì)產(chǎn)生沉淀。不耐高溫，易水解?？膳c陽(yáng)離子、非離子活性劑及氨基樹(shù)脂初縮體混用，但不能與陰離子化合物混用。
拒水劑CR浸軋液配方：
拒水劑CR 7%
六亞甲基四胺[(CH3)6N4] 0.84%
加水至 100%
整理工藝：浸軋 (40℃以下，軋余率60%～70%)→烘干(60～70℃) →焙烘 (1lO℃，5min或130℃，3min)→皂洗→水洗→烘干
拒水劑CR可用作棉、麻、絲、粘纖、錦綸、腈綸等織物的拒水整理。
此外，拒水劑AC亦屬金屬絡(luò)合物類(lèi)。拒水劑AC是脂肪酸鉻、鋁化合物，可作為維綸、棉、絲織物及皮革制品的拒水整理用劑。拒水劑AC使用方便，工藝簡(jiǎn)單，不需特殊設(shè)備，且無(wú)毒無(wú)特殊氣味，拒水性能也較好。
在處理織物時(shí)，拒水劑AC水溶液發(fā)生離解和水解與纖維形成配價(jià)結(jié)合，生成不溶性物質(zhì),以起到拒水效果。
拒水劑AC浸軋液配方：
拒水劑AC 12%
加水至 100%
整理工藝：四浸四軋 (拒水劑12%，40～5O℃) →水洗→中和(醋酸鈉0.8%，室溫) →烘干→焙烘 (150℃，3～5min)
織物經(jīng)拒水劑AC浸軋后，必須經(jīng)過(guò)水洗，使拒水劑在織物上水解，這是生成不溶性物質(zhì)的必要條件。但水洗需控制適當(dāng)，不能過(guò)分，否則易導(dǎo)致拒水效果的下降。若在浸軋后先經(jīng)汽蒸然后水洗，則拒水效果更好，因?yàn)槠裟芗铀倨浔旧淼乃猓砗笫指休^硬。將拒水劑AC用于整理維綸，在水洗后可免去用醋酸鈉中和，因?yàn)榫S綸較棉纖維耐酸，拒水劑AC的pH對(duì)其強(qiáng)力無(wú)甚影晌。
3、吡啶類(lèi)拒水整理劑
吡啶衍生物作為拒水劑，開(kāi)創(chuàng)了耐久性拒水整理的新紀(jì)元。它主要用于棉織物的拒水整理。它首先由英國(guó)ICI公司于1937年以Velan PF為商品牌號(hào)推出的，在四、五十年代享有很高的聲譽(yù)。近年來(lái)，可能由于整理時(shí)會(huì)放出有毒氣體(吡啶)的關(guān)系，它的應(yīng)用已顯著地減少了。
Velan PF的化學(xué)名稱(chēng)是硬脂酸酰胺亞甲基吡啶氯化物，其分子式如下，
Velan PF屬陽(yáng)離子型，其外觀為淺棕色或灰白色漿狀物。有吡啶臭味，水溶液呈微酸性。耐酸、耐硬水，但不耐堿，不耐大量硫酸鹽、磷酸鹽等無(wú)機(jī)鹽，不耐100℃高溫?？膳c陽(yáng)離子、非離子活性劑及氨基樹(shù)脂初縮體混用，但不能與陰離子化合物混用。
在整理過(guò)程中，Velan PF的活性基團(tuán)能與纖維素反應(yīng)，生成纖維素醚，從而賦予織物耐久的拒水性和一定的柔軟性。
在整理時(shí)，不可避免地會(huì)生成副產(chǎn)物亞甲基二硬脂酸酰胺[(C17H35CONH)2CH2]附著在纖維上，使Velan PF的拒水耐久性受到一些影響。在Velan PF整理過(guò)程中，有氯化氫和吡啶釋出，在處方和設(shè)備兩方面都要予以注意。
工藝處方：
Velan PF 60g
酒精 60g
水(45℃) 250mL溶解（A）
醋酸鈉(結(jié)晶) 20g
水(40℃) 250mL溶解（B）
將化好的B徐徐加入A中，最后補(bǔ)充水至1L。
工藝流程： 二浸二軋(40℃，軋液率70%)→烘干(＜100℃＝→焙烘(150℃，3min或120℃,5～10min)→皂洗(肥皂2g/L，純堿2g/L，50℃)→水洗→烘干。
整理時(shí)，工藝上應(yīng)注意： ①VelanPF配制的工作液，遇硫酸鹽、磺酸鹽、硼酸及其鹽、純堿、磷酸鈉和氫氧化鈉等會(huì)影響其穩(wěn)定性，但對(duì)氯化物則無(wú)妨。②VelanPF在高溫時(shí)可與纖維素反應(yīng)或自身縮合沉積在纖維上，也可與水反應(yīng)，從而失去與纖維素反應(yīng)的能力，降低耐久性，所以焙烘前要充分烘干。③VelanPF在熱處理時(shí)會(huì)放出難聞的吡啶氣體，故烘干溫度不宜超過(guò)100℃，高溫焙烘時(shí)，一定要注意焙烘機(jī)的排風(fēng)量，最好在織物進(jìn)出口處裝吸風(fēng)罩，以減少吡啶氣體散逸，以免影響環(huán)境衛(wèi)生。④織物經(jīng)焙烘后，務(wù)必經(jīng)充分皂洗和凈洗，以保證產(chǎn)品上能清除吡啶和肥皂等洗滌劑。⑤在棉織物上只要有2%的硬脂酸酰胺亞甲基吡啶氯化物與纖維素反應(yīng)，就有良好的拒水效果了。⑥醋酸鈉主要是作為緩沖劑，以減少整理過(guò)程中釋放出的氯化氫對(duì)棉織物強(qiáng)力的損傷。
4、羥甲基類(lèi)拒水整理劑
烴甲基類(lèi)拒水劑中最簡(jiǎn)單的是羥甲基硬脂酸酰胺(C17H35CONHCH2OH)，其商品牌號(hào)是Velan NW。由于它是水分散液，貯存不夠穩(wěn)定，所以實(shí)際上應(yīng)用較多的是醚化多羥甲基三聚氰胺與硬脂酸、十八醇和三乙醇胺以不同克分子比進(jìn)行改性的兩種組分，與石蠟拼混的拒水劑(簡(jiǎn)稱(chēng)羥甲基三嗪型拒水劑)。其中兩種改性組分的結(jié)構(gòu)示意式如下：
這類(lèi)拒水劑由于拼混石蠟，所以其抗?jié)B水性較吡啶類(lèi)拒水劑為好，在整理過(guò)程中無(wú)難聞的氣體和腐蝕性氣體逸出。
這類(lèi)羥甲基三嗪型拒水劑，早在1953～1954年就用于纖維素織物，不但拒水效果良好，耐久性符合要求，而且手感較厚實(shí)，據(jù)介紹也可用于合纖織物的拒水整理。此外，它可與拒油劑或有機(jī)硅類(lèi)拒水劑以及防縮防皺整理劑拼用。
這類(lèi)拒水劑——Phobotex FTG用于棉織物整理的工藝流程、處方和注意事項(xiàng)如下：
處方：
Phobotex FTG 60g
醋酸(40%) 15mL
熱水(95℃左右) xmL/熔融乳化
再加溫水 xmL，而后加入化好的硫酸鋁；
硫酸鋁(結(jié)晶) 3～4g
水 xmL/溶解
最終加水至 1L
工藝流程：二浸二軋(30～5O℃，pH值4.5～5.5，軋液率60～65%)→烘干→焙烘(155～160℃/3～3.5min)→水洗→烘干。
注意事項(xiàng)；①phobotex FTG系呈淺黃色蠟狀片狀物，其軟化點(diǎn)在5O℃以上，溶解時(shí)，先用少量熱水使蠟狀物充分?jǐn)嚢枞廴冢跀嚢柘录尤氪姿崾怪榛?，再在攪拌下加入適量的熱水(60～70℃)稀釋至濃度為12～15%乳液備用。②浸軋液的溫度可羥制在30～60℃，與防縮防皺整理劑(如TMM或DMEU等)混用或與拒油劑(如Asahiguard AG-710，Scotchgard FC-208等)混用時(shí)，溫度以不超過(guò)30℃為宜。浸軋液的pH值以不超過(guò)5.5為妥，否則會(huì)影響乳液的穩(wěn)定性。③這類(lèi)拒水劑在纖維素織物上，增重3.5～4.5%已有良好的拒水效果，對(duì)合成纖維織物以增重1.5～2.5%為宜。④這類(lèi)拒水劑在處方中添加防縮防皺整理劑，可進(jìn)一步改善其耐洗性能，若用量增加可獲得拒水和防縮防皺兩種功能。⑤整理后織物經(jīng)放置24小時(shí)后方具有最佳的拒水效果。
5、有機(jī)硅類(lèi)拒水整理劑
有機(jī)硅是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的以線(xiàn)型含氫聚甲基硅氧烷為基礎(chǔ)的耐洗拒水整理劑，反應(yīng)性能比較活潑。應(yīng)用時(shí)，將有機(jī)硅拒水整理劑和辛酸鋅或鈦的有機(jī)化合物等催化劑配制成乳濁液浸軋織物，烘干后在150℃焙烘數(shù)分鐘，再進(jìn)行水洗。在焙烘過(guò)程中，含氫聚甲基硅氧烷在纖維上形成網(wǎng)狀聚合物。甲基在纖維表面作垂直的密集定向排列，使織物具有良好而且較耐洗的拒水性能。這類(lèi)拒水劑可用于各種纖維織物，并能增加織物的撕破強(qiáng)力，改善織物的手感和縫紉性能。
有機(jī)硅類(lèi)拒水劑在分子結(jié)構(gòu)中含有一定的反應(yīng)性基團(tuán)，整理過(guò)程中在催化劑的作用下，通過(guò)氧化、水解或交聯(lián)成膜，或與纖維素上的羥基進(jìn)行化學(xué)結(jié)合，使之達(dá)到不溶于水和溶劑的耐久性拒水效果。其反應(yīng)可以含氫硅氧基來(lái)說(shuō)明，
聚甲基含氫硅氧烷經(jīng)熱處理后，能使螺旋狀結(jié)構(gòu)的硅氧烷分子打開(kāi)，促使較多硅氧烷鏈與纖維表面接觸，并在其上產(chǎn)生鉚接作用。再加上Si-H鍵與纖維素上羥基的結(jié)合，說(shuō)明了含氫硅氧基的存在是有機(jī)硅類(lèi)拒水劑具有耐久性拒水效果的主要因素，同時(shí)也說(shuō)明了在整理工藝中熱處理的重要性。
為了使有機(jī)硅類(lèi)拒水劑整理織物有良好的手感，通常是將兩種不同結(jié)構(gòu)的聚硅氧烷混用，一種是有反應(yīng)基團(tuán)的聚甲基含氫硅氧烷，另一種為聚二甲基硅烷，
另一種為聚二甲基硅烷，其示意式為：
兩者的比例視含氫量的不同可為40/60～60/40。
有機(jī)硅類(lèi)拒水劑整理時(shí)，織物要經(jīng)充分洗凈，不能有其他助劑殘留。其增重達(dá)1～2%就可獲得良好的拒水效果。在處方中選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，可降低焙烘溫度和縮短焙烘時(shí)間，對(duì)織物的斷裂強(qiáng)度也有好處。
有機(jī)硅類(lèi)拒水劑在合成纖維織物上的拒水效果及其耐久性均較好，而在棉和粘膠織物上稍差。
此外，有機(jī)硅類(lèi)拒水劑中的含氫硅氧烷乳液的穩(wěn)定性對(duì)應(yīng)用有重要意義。為此應(yīng)在較低溫度條件下保存，其乳液的顆粒要在1-2微米，介質(zhì)的pH值應(yīng)在4～6之間，而且乳化技術(shù)對(duì)穩(wěn)定性也有一定關(guān)系。所以，這類(lèi)商品的貯存期為3個(gè)月到一年。
國(guó)產(chǎn)有機(jī)硅織物拒水整理劑如北京潔而爽有限公司的拒水劑SH，為非離子性整理劑，由SH-B和SH-C兩組分組成。其穩(wěn)定性很好，3000r/min，30min不分層，這種整理劑主要用于純棉、滌棉和化纖織物的拒水整理。
處方：
SH-B 10g/L
SH-C 10g/L
如加工織物為較厚的蓬蓋布，其用量要適當(dāng)加大。
工藝流程：一浸一軋(軋液率為75%左右)→預(yù)烘(100～110℃，1～3min)→焙烘(160～190℃/60～20s)→成品。
這種拒水劑使用工藝簡(jiǎn)單操作方便，它不僅賦予織物優(yōu)良持久的拒水效果和柔軟滑爽的手感，同時(shí)也改善織物的撕破強(qiáng)力和耐磨性，使織物富有回彈性。是目前國(guó)內(nèi)比較理想的有機(jī)硅類(lèi)拒水整理劑。
四、實(shí)用性與安全性
紡織品的加工過(guò)程中，幾乎每一道工序都離不開(kāi)化學(xué)品的使用，使現(xiàn)代的紡織品一方面會(huì)受到環(huán)境惡化所帶來(lái)的污染，另一方面，在生產(chǎn)加工中由于三廢排放又會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響，在使用或人體穿著中也會(huì)產(chǎn)生一定的毒性。特別是現(xiàn)代紡織品工業(yè)中的紡織品印染或整理加工作為一個(gè)典型的化學(xué)處理過(guò)程，這個(gè)問(wèn)題尤為突出。近年來(lái)一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)對(duì)紡織品提出各種生態(tài)和毒性等方面的環(huán)保要求。常見(jiàn)的紡織品生態(tài)毒性物質(zhì)有甲醛、防腐劑及殺蟲(chóng)劑、重金屬和某些可能還原出致癌性芳香胺的偶氮染料。
游離甲醛可通過(guò)人體呼吸道及皮膚接觸，對(duì)呼吸道黏膜和皮膚產(chǎn)生強(qiáng)烈刺激，引發(fā)呼吸道炎癥和皮膚炎，而且可能會(huì)誘發(fā)癌癥。某些痕量金屬在濃度較高時(shí)對(duì)人體是有毒的，如Cu、Cr、Co、Ni、Zn、Hg、As、Pb、Cd等，這些金屬被人體吸收后傾向于積累在肝臟、骨骼、腎臟、心及腦中，積累到一定程度會(huì)對(duì)健康造成巨大損害。有機(jī)氟類(lèi)則對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。
拒水劑中的一類(lèi)含長(zhǎng)碳鏈脂肪烴的氨基樹(shù)脂初縮體，是用高級(jí)醇和高級(jí)脂肪酸將氨基樹(shù)脂初縮體的部分羥甲基進(jìn)行醚化和酯化后的產(chǎn)物。通過(guò)未反應(yīng)的羥乙醚與纖維素反應(yīng)或自身進(jìn)行縮聚,而獲得較耐久的拒水效果。這類(lèi)拒水劑如Phototex FTC、FTG，即國(guó)產(chǎn)拒水劑AEG、MDT、MWZ，它們是以三聚氰胺與甲醛制成六羥甲基三聚氰胺，然后與乙醇作用制成乙醚化的六羥甲基三聚氰胺，再與硬脂酸、十八醇和三丙醇胺分別反應(yīng)制得。由于制造六羥甲基三聚氰胺時(shí)，三聚氰胺與甲醛的摩爾比為1：8，因此經(jīng)其拒水整理的織物上殘留一定量的甲醛，宜慎用。
脂肪酸鉻絡(luò)合物如拒水劑Phototex CR、Perlit DW、Cerolc、拒水劑CR等，它是由硬脂酸與三氯化鉻在甲醇溶液中生成的鉻絡(luò)合物，它在織物上有優(yōu)異的拒水性。但是Cr3+的含量超過(guò)了允許極限值，因此，已禁止使用。
氟樹(shù)脂拒水劑應(yīng)用效果很好，但有機(jī)氟對(duì)環(huán)境有污染，也要選擇慎用。
有機(jī)硅類(lèi)拒水劑是端羥基二甲基硅氧烷和甲基含氫硅氧烷的聚合物，既有良好的拒水性，耐洗性，又有良好的手感，對(duì)生態(tài)無(wú)不良影響，是較為理想的拒水整理劑。
第三節(jié) 拒水拒油整理
一、拒水拒油整理
由于工業(yè)、國(guó)防以及民用等對(duì)防油污等的要求，促使了拒油防污整理的發(fā)展。油性污垢，是指液體或固體的油脂及其所黏附或溶解的某些物質(zhì)對(duì)服裝或其他紡織品的沾污。對(duì)于這種油性污垢，必須采用化學(xué)方法改變纖維表面的性能，以提高纖維表面的拒油性。要使織物具有不易被油性污垢沾污的性能，一般采用氟有機(jī)化合物進(jìn)行拒油整理。
單獨(dú)使用拒油劑的整理一般不多，原因有二：一是原料價(jià)較高；二是其拒水效果尚不夠理想。所以，它一般是與耐久的拒水劑或防縮防皺整理劑混合應(yīng)用的。視整理織物的用途，有兩種可供選用的處方：
處方1 處方2
拒油劑 2% 0.7%
耐久性拒水劑 2% 1%～1.5%
(如吡啶類(lèi)等)
氨基樹(shù)脂 1%～1.5%
(如MF；即密胺甲醛樹(shù)脂等)
試驗(yàn)結(jié)果表明，在拒油劑中添加耐久性拒水劑后，不但不會(huì)影響其拒油性能，且對(duì)其拒水效果、耐洗滌和耐干洗性都有所提高，這就是一般拒油整理中添加耐久性拒水劑的緣故。例如，棉橫貢緞織物用處方l整理后，經(jīng)連續(xù)淋雨七天(降雨量1英寸/小時(shí))，耐洗15次后，其拒水效果仍不低于耐久性拒水劑整理織物的下機(jī)水平。耐久性拒水劑不但可增進(jìn)整理織物的拒水性能，對(duì)浸軋液中拒油劑的分散體也有穩(wěn)定作用。因此，拒油拒水整理往往是同時(shí)進(jìn)行的。
織物的拒水和拒油整理，從其工藝原理來(lái)看，屬于纖維表面化學(xué)改性的范疇。因此，它必然要求整理的織物前處理要充分，使之具有良好的吸收性能。同時(shí)，織物上要盡可能地減少表面活性劑、助劑和鹽類(lèi)等殘留物，織物表面應(yīng)呈中性或微酸性，為拒水和拒油整理取得良好效果做好準(zhǔn)備條件。此外，整理時(shí)要使拒水劑和拒油劑能在織物或纖維表面均勻分布，并與纖維產(chǎn)生良好的結(jié)合狀態(tài)，其官能團(tuán)以處于密集定向的堆砌形式為好。
二、有機(jī)氟拒水拒油整理劑
有機(jī)氟系列多功能織物整理劑是賦予織物優(yōu)異的拒水、拒油、拒污等多功能整理的特效助劑。有機(jī)氟整理劑可以使被整理織物表面具有非常低的表面張力，且C-F鍵不能被極化，因此，除可使被整理織物獲得優(yōu)異的防水、防油、防污等特性外，還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。這類(lèi)整理劑低能高效，所需附著能低，不易變質(zhì)、使用方便，可以保持織物良好的柔軟手感和優(yōu)異的透氣性、透濕性，被廣泛用于服裝、高檔室內(nèi)裝飾品、鞋襪、床單、包箱等各類(lèi)產(chǎn)品。是高分子材料表面氟化改性的一個(gè)重要研究方向。
1、有機(jī)氟拒水拒油整理劑的發(fā)展
早在本世紀(jì)五十年代初，美國(guó)杜邦公司試圖以聚四氟乙烯乳液處理織物使其得到拒水拒油的性能。五十年代中期，美國(guó)3M公司合成了全氟羧酸與氯化鉻的絡(luò)合物以及丙烯酸全氟烷基酯聚合物乳液，率先推出商品牌號(hào)為“Scotchgurd”的拒水拒油含氟整理劑。經(jīng)整理后的織物具有一定的拒水拒油性，但存在價(jià)格昂貴，耐久性差等缺點(diǎn)。六十年代，含氟聚合物的研究和應(yīng)用在美國(guó)和日本得到了進(jìn)一步的發(fā)展，通過(guò)引入共聚單體以降低價(jià)格，改善耐久性。七十年代以后，日本的大金和旭硝子等公司先后制造出了自己的正式商品，通過(guò)加入一些改性化合物對(duì)含氟聚合物進(jìn)行改性，得到的新型聚合物整理劑具有拒油拒水、防污及抗靜電等多種功能。八十年代，日本的旭硝子、帝人公司又成功地將含氟聚合物應(yīng)用于聚酯纖維織物的深色加工中，對(duì)增進(jìn)織物得色深艷有顯著效果。
國(guó)內(nèi)對(duì)于含氟聚合物的研究約始于一九六五年。七十年代中期，合成和使用過(guò)(甲基)丙烯酸酯含氟乳液，盡管具有一定的拒油拒水效果，終因質(zhì)量不過(guò)關(guān)和價(jià)格昂貴等原因未能推廣應(yīng)用。目前，隨著國(guó)內(nèi)外民用和工業(yè)用特種織物用量的日益增長(zhǎng)，含氟聚合物類(lèi)整理劑的研究和應(yīng)用將有重要意義，因此，本文對(duì)含氟聚合物及其在織物后整理中的應(yīng)用作一簡(jiǎn)要介紹和討論。
2、含氟聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能
含氟聚合物整理劑最基本的化學(xué)結(jié)構(gòu)如式(Ⅰ)
其中主鏈為聚烯烴型，側(cè)鏈則是含有氟碳鏈的酯基。
水的表面張力遠(yuǎn)大于油的表面張力，所以織物獲得拒油的性能后自然也就有了拒水的性能。一般含氟均聚物的臨界表面張力(γc=10.4dyn/cm)與聚氯乙烯(Yc=39dyn/cm)和聚乙烯(Yc=31.Odyn/cm)相比明顯降低。因而具有良好的拒水拒油性能。
含氟聚合物的側(cè)鏈一般包括端基、含氟碳鏈和連接基。其中的端基是三氟甲基或其它取代基，而以三氟甲基作為端基效果最佳。含氟組分中氟被氫取代后臨界表面張力稍有增加，被氯取代后增加更多。表2給出了側(cè)鏈中氟原子的存在形式對(duì)含氟聚合物臨界表面張力的影響。
表2. 不同含氟基團(tuán)對(duì)臨界表面張力的影響
|
含氟基團(tuán) |
γc(dyn/cm) |
含氟基團(tuán) |
γc(dyn/cm) |
|
-CF3 |
6 |
-CFHCH2- |
28 |
|
-CF2H |
16 |
-CH2CFH- |
31 |
|
-CF2CF2- |
18.5 |
-CH3 |
24 |
|
-CH2CF2- |
20 |
-CH2CH2- |
31 |
|
-CF2CFH- |
22 |
-CCl2CH2- |
40 |
|
-CF2CH2- |
25 |
|
|
除含氟聚合物中氟碳鏈的組成對(duì)其性能有直接影響外，氟碳鏈的長(zhǎng)度亦會(huì)引起性能的差異。例如，由聚1，1一二氫氟烷基丙烯酸酯(CH2=CH-O0-CH2一Rf)處理棉織物，其拒水拒油性及在其薄膜上測(cè)得的臨界表面張力見(jiàn)表3。
表3. 經(jīng)聚1，1一二氫氟烷基丙烯酸酯處理的棉織物的性能
|
Rf |
聚合物的Yc(dyn/cm) |
拒水級(jí) |
拒油級(jí) |
|
|
3Mco. |
AATCC |
|||
|
-CF3 |
|
50 |
0 |
0 |
|
-C2F5 |
|
70 |
60（29.3） |
2- |
|
-C3F7 |
15.2 |
70 |
90(24.3) |
5+ |
|
-C5F11 |
|
70 |
100(23.2) |
6 |
|
-C7F15 |
10.4 |
70 |
120(21.5) |
7- |
|
-C9F19 |
|
80 |
130(20.9) |
7 |
由表3可知，隨著氟烷基側(cè)鏈的增長(zhǎng)，棉整理織物的拒油性逐步提高，拒水性則增加不多。研究結(jié)果還表明，欲使含氟聚合物具有很高的拒水拒油性能，Rf基礎(chǔ)的最短鏈長(zhǎng)應(yīng)在C7以上，大多數(shù)在C8—C10范圍內(nèi)，以抗拒生活及工業(yè)中一般油水物質(zhì)的沾污。將氟烷基與可聚性基團(tuán)連接起來(lái)的部分稱(chēng)為連接基，含氟聚合物中常見(jiàn)連接基多為磺酰胺基、酰胺基、烴基丙撐以及甲撐、乙撐類(lèi)基團(tuán)。連接基影響聚合物中氟烷基的排列，并且對(duì)酯基有屏敝保護(hù)作用。
應(yīng)用表明，早期含氟均聚物乳液整理的織物的拒水拒油性雖然得到顯著提高，但存在抗靜電性差，耐久性低下等不足。近年來(lái)，人們通過(guò)選擇共聚單體，加入添加劑和交聯(lián)劑，利用架橋反應(yīng)等途徑，對(duì)含氟聚合物進(jìn)行了多方面的改性，加入第二單體和第三單體于含氟單體中形成的三元共聚物基本上可以克服上述不足。
在含氟共聚物中，含氟單體的比例一般來(lái)說(shuō)為60-75%之間。表4給出了含氟單體的比例(對(duì)聚合單體總量)與其拒水拒油性的關(guān)系。
表4. 含氟單體比例對(duì)共聚物性能的影響
|
含氟單體比例 |
原樣 |
搖床洗20次后拒油級(jí) |
|
|
拒油級(jí) |
拒水級(jí) |
||
|
84.5% |
5+ |
70 |
5 |
|
72.7% |
5+ |
70 |
4- |
|
63.6% |
5+ |
70 |
＜4 |
在含氟共聚物中，其主鏈結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的變化產(chǎn)生一定作用。在相同的共聚組分存在下，以聚丙烯酸酯為主鏈時(shí)，其拒油效果比聚甲基丙烯酸酯好，這與丙烯酸含氟酯的臨界表面張力比甲基丙烯酸含氟酯低有關(guān)；以聚甲基丙烯酸酯為主鏈的聚合物的拒水性更優(yōu)，這可能是主鏈上的甲基增強(qiáng)了對(duì)碳?xì)渲麈湹钠帘巫饔?，使水不能侵入，但卻阻止不了油侵入的緣故。
在含氟共聚物中，引入適當(dāng)?shù)牡诙误w是調(diào)節(jié)整理劑性能、降低成本的重要手段。第二單體與含氟單體共聚可以在一定程度上改善其拒水拒油性，調(diào)節(jié)膜的剛?cè)嵝约安ＡЩ瘻囟?，參?jiàn)表5。
表5 第二單體對(duì)含氟共聚物性能的影響
|
含氟共聚物結(jié)構(gòu) |
拒油級(jí) |
拒水級(jí) |
|
FMA/OMA/M3 |
5- |
80 |
|
FMA/OA/M3 |
5- |
70 |
|
FA/OA/M3 |
5 |
60+ |
|
FA/VC2/M3 |
5 |
90 |
|
FA/VCI/M3 |
5 |
70+ |
注:FMA-甲基丙烯酸氟烷基酯，F(xiàn)A-丙烯酸氟烷基酯，
OMA——CH2=C(CH3)COOC8Hl7
OA——CH2=CHCOO C8Hl7，M3——第三單體。
VCl——CH2=CHCl，VCl2——CH2=CCl2，
在含氟共聚物中引入第三單體是提高整理劑在織物上的結(jié)合牢度，改善整理織物耐洗滌性的主要途徑。所謂第三單體主要指帶有交聯(lián)基團(tuán)或能與纖維和交聯(lián)劑反應(yīng)的基團(tuán)的化合物。常用的第三單體包括丙烯酰胺及其輕甲基化合物、甲基丙烯酸羥乙酯等?，F(xiàn)在，隨著人們對(duì)含氟聚合物研究的不斷深入，各種新型結(jié)構(gòu)的含氟聚合物整理劑不斷出現(xiàn)。例如，一種能使紡織品既拒油又易去污的整理劑的結(jié)構(gòu)式為 (Ⅱ)。
這種嵌段共聚物在空氣中時(shí)，其氟烷基在紡織品表面定向密集排列，形成低表面張力而產(chǎn)生拒油性，在水中時(shí)，處于中間部位的親水性鏈段又會(huì)在織物表面定向排列，使其親水化，產(chǎn)生去污和防止再沾污作用。具有這種結(jié)構(gòu)的織物整理劑如Scotchgard FC-232及Asahiguard AG-780等產(chǎn)品。另外還有人提出更新結(jié)構(gòu)(式Ⅲ)的具有易去污性能的含氟聚合物。
3、含氟拒水拒油劑的制備
含氟拒水拒油劑的工業(yè)生產(chǎn)方法可分為以下兩種：
（1）調(diào)（節(jié)）聚（合）化法
IF5, I2
氟利昂·22→四氟乙烯（C2F4） CF3CF2I (Ⅰ)
C2F4
(Ⅰ) CF3 CF2 ( CF2CF2 )m m = 3,4,5,… (Ⅱ)
(Ⅱ)被稱(chēng)作調(diào)聚物（telomer）,利用末端碘原子的反應(yīng)性，經(jīng)過(guò)幾個(gè)反應(yīng)歷程，就可稱(chēng)為防水防油劑原料的全氟代頑疾丙烯酸乙酯（Ⅲ）：
CF3 CF2 ( CF2CF2 )m CH2CH2OCC(X)=CH2 （Ⅲ）
‖
O X=H或CH3
（2）電解氟化法
對(duì)n-辛烷基蝗酰氯進(jìn)行電解氟化，得到n-全氟辛烷基磺酰氟，再把它連接到丙烯酸乙酯上。
電解氟化
C8F17SO2Cl C8F17SO2F (Ⅳ)
(Ⅳ)→C8F17SO2(R)NCH2CH2OCCH=CH2 （Ⅲ）
‖
O
3、含氟聚合物在織物織物拒油整理中的應(yīng)用
含氟聚合物可應(yīng)用于各種家庭用紡織品、工業(yè)用布、軍服及其它特殊用途的織物，經(jīng)其整理后具有拒水拒油、防污易去污及抗靜電等多種功效。目前，含氟聚合物作為深色加工劑又在聚酯纖維織物深色加工這一新領(lǐng)域中嶄露頭角，并可望得到更加廣泛的應(yīng)用。含氟聚合物織物整理劑可分為乳液型和溶劑型兩大類(lèi)，且以乳液型為主。含氟聚合物整理劑既可單獨(dú)使用，也可與其它助劑如拒水劑、交聯(lián)劑及樹(shù)脂整理劑等混拼使用，以更進(jìn)一步改進(jìn)加工效果。整理中采用軋-烘-焙工藝，亦有采用浸軋-汽蒸和噴霧的。
經(jīng)含氟樹(shù)脂整理的織物具有較高的拒水拒油和耐水壓性能，是制作雨衣、帳蓬等用品的優(yōu)良面料。Asahguard AG-710是日本旭硝子公司制造的一種含氟聚合物整理劑，經(jīng)其整理的T/C織物的拒水拒油及耐水壓性能參見(jiàn)表6。
表6. AG-710整理后T/C織物的性能
|
Asahiguard AG-710 |
3% |
3% |
未 加 工 織 物 |
|
三聚氰胺樹(shù)脂 |
- |
3% |
|
|
共用催化劑 |
- |
0.3% |
|
|
三聚氰胺型柔軟防水劑 |
- |
5% |
|
|
共用催化劑 |
- |
1.3% |
|
|
拒水級(jí) |
100 |
100 |
0 |
|
拒油級(jí) |
100+ |
100+ |
0 |
|
耐水壓(mm) |
540 |
600 |
0 |
注：加工條件，浸軋(軋液率55%)→烘干(100℃×2min) →焙烘 (l50℃×3min)。
整理織物的拒水性與整理劑濃度和焙烘條件有密切關(guān)系，它們直接影響其耐洗滌性，以下列出了含氟整理劑在不同的濃度、不同焙烘溫度、不同焙烘時(shí)間下，整理織物的拒水耐久性如表7～9所示。
表7. 含氟整理劑不同濃度下織物的耐久性
|
A-40濃度 |
洗滌次數(shù) |
|||
|
0 |
5 |
10 |
20 |
|
|
1% |
100 |
80 |
70 |
20 |
|
3% |
100 |
80- |
-70 |
70 |
|
5% |
100 |
80- |
80 |
80 |
|
10% |
100 |
90 |
80- |
80 |
|
工藝條件；焙烘160℃×2min |
||||
表8 .不同焙烘溫度織物的耐久性
|
焙烘溫度 |
洗滌次數(shù) |
|||
|
0 |
5 |
10 |
20 |
|
|
自然干燥 |
80 |
50- |
50 |
0 |
|
100℃ |
100 |
70- |
70 |
50 |
|
160℃ |
100 |
80- |
80 |
80 |
|
180℃ |
100 |
80- |
80- |
80 |
|
工藝條件；A-40；5%，焙烘時(shí)間2min |
||||
表9. 不同焙烘時(shí)間織物的耐久性
|
焙烘時(shí)間 |
洗滌次數(shù) |
|||
|
0 |
5 |
10 |
20 |
|
|
30秒 |
100 |
80 |
70- |
70 |
|
1分 |
100 |
80 |
70- |
70- |
|
2分 |
100 |
80- |
80 |
80 |
|
3分 |
100 |
80- |
80 |
80 |
|
工藝條件；A-40；5%，焙烘溫度160℃ |
||||
表7、8、9注：① 均采用一浸一軋，軋液率80%，烘干100℃×1min
② A-40為含氟整理劑，所用織物為棉布。
在使用過(guò)程中還應(yīng)注意的事項(xiàng)①精練或染色布一定要清洗充分，布上不要?dú)埩艟殑蛉緞?、分散劑、滲透劑等助劑，以免影響整理效果。② 干燥、焙烘溫度應(yīng)均勻，焙烘溫度不宜過(guò)低，在140℃以上。③ 對(duì)于高密度等滲透性不良的織物，工作液的滲透性不良，要使用均勻軋車(chē)，并注意經(jīng)常清掃軋輥、軋槽。選用滲透性高的拒水劑及拼用滲透劑。
第四節(jié) 易去污整理
滌綸等化學(xué)纖維與天然纖維相比，強(qiáng)度高、布面質(zhì)感好、色澤艷麗、價(jià)格適宜、易處理加工，但由于該纖維屬于疏水性纖維，盡管纖維制造商對(duì)纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)作了不斷的改進(jìn)，但很難達(dá)到透氣透濕，吸水速干之性能，而且抗污漬沾污性、抗靜電性差，在穿著時(shí)極易吸附灰塵，加之磨擦產(chǎn)生的靜電使衣物緊貼皮膚，給人以不爽之感。隨著染整水平的提高，以及親水易去污整理劑的問(wèn)世，使上述問(wèn)題有了很好的解決方法，該整理劑可以將人體排出的汗液吸收至衣物表面，并快速蒸發(fā)，使人體保持干爽、舒適的感覺(jué)，同時(shí)還具有易去污、防沾污、抗靜電等特性，可保持衣物長(zhǎng)久的光潔如新。
除了灰塵的沾污之外，這里所指的污垢主要還是油性污垢，它是液體或固體的油脂（外界或人體分泌）及其所黏附或溶解的某些物質(zhì)，是紡織品沾污。對(duì)于這種油性污垢，必須采用化學(xué)整理方法來(lái)改變纖維的表面性能，以提高纖維的防油性。這種防油性是指使織物具有不易被油性污垢沾污的性能。而易去污整理是指經(jīng)過(guò)整理后的織物具有①污垢容易脫落，② 防止洗滌過(guò)程中的污垢重新沾污織物的性能。
一、易去污整理的機(jī)理
排除洗滌液的組成條件和機(jī)械力等因素，織物在洗滌過(guò)程中，污垢要易于洗滌掉，主要決定與織物表面的性質(zhì)。在織物表面引進(jìn)親水性基團(tuán)或親水性聚合物，達(dá)到降低水/纖維相界面張力值和提高油/纖維相界面張力值，就可以提高織物的易去污性能。
親水易去污整理劑的主要成分為特殊聚酯類(lèi)高分子樹(shù)脂，由疏水性聚酯成分和親水性聚氧化烷撐酰胺構(gòu)成，可像染料一樣在一定的工藝條件下，被滌綸纖維所吸收，其聚酯結(jié)構(gòu)對(duì)滌綸纖維有較強(qiáng)的親和力，因而具有耐久的親水性。
把污漬或重油人工沾污到已經(jīng)過(guò)易去污整理的織物上，將該織物泡入水中，易去污整理劑的親水成分可促使水分子進(jìn)入油污和纖維之間，使大塊油污面產(chǎn)生縮聚成為大小不一的油珠，油珠繼而呈卷離狀態(tài)脫離織物，如果此時(shí)在水中加入洗滌劑并施于機(jī)械洗滌條件，污漬脫離織物的速度更快，效果也更佳。因經(jīng)易去污整理的滌綸的親水性極佳，所以脫離織物或浴中懸浮的污物也不易對(duì)織物產(chǎn)生而此沾污。
二、易去污整理織物生產(chǎn)實(shí)例
1、含氟聚合物與丙烯酸酯共聚物的拼混整理
含氟聚合物整理劑用于織物的防污及易去污整理效果顯著。例如，用表10中的浸軋液整理的織物具有下圖所示的去污性能。
表10. 浸軋液組成
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組成 |
含量 (% o.w.f.) |
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含氟聚合物 |
0.15～0.5 |
|
丙烯酸共聚物* |
1.0～3.0 |
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DP樹(shù)脂(2D) |
5.0～10.0 |
|
酸性催化劑[Zn(NO3)2] |
0.2～2.0 |
|
聚醚衍生物** |
4.0～8.0 |
注:①85%丙烯酸乙酯與16%丙烯酸聚合物乳液。
②聚乙二醇單油酸酯。
圖3.含氟聚合物與丙烯酸酯共聚物的拼混效果
上圖還表明，單獨(dú)使用丙烯酸系聚合物整理的織物易去污性甚微，而拼用含氟聚合物后，其易去污性及耐久性都有很大程度的提高。
2、易去污整理生產(chǎn)實(shí)例
使用北京潔爾爽高科技有限公司生產(chǎn)的拒水拒油整理劑FG-921對(duì)織物進(jìn)行進(jìn)行易去污整理。
FG-921是最新研制開(kāi)發(fā)的超耐久型含氟拒油、拒水整理劑。它能夠賦予合成纖維、天然纖維及其混紡交織物良好的拒水、拒油性能，并且加工后的織物手感柔軟。
- 性質(zhì)
外觀 白色到淺黃色乳液
離子性 弱陽(yáng)離子
PH值 2.0-4.0
有效成分 含固量19.0-21.0%
比重 1.05-1.15千克/升
溶解性 易稀釋分散于冷水中
- 特點(diǎn)
① FG-921能夠賦予滌綸、尼龍等合成纖維、棉、滌/棉等天然纖維及其混紡交織物良好的拒油、拒水效果。
② FG-921能與其它紡織品處理劑一起使用，如抗菌、阻燃、抗靜電整理。
③ FG-921不損害纖維原有的手感，對(duì)于染色織物的牢度、色光也幾乎無(wú)影響。
在使用時(shí)注意要保持溶液PH值范圍在5-7之間，如PH值大于8，則加少量醋酸調(diào)節(jié)。另外，加入交聯(lián)劑FGA可以顯著提高耐洗滌牢度。
1、純棉織物易去污整理
浸軋（軋液率：65%）—>干燥（110℃×2-3分鐘）—>焙烘（160℃×1分鐘）
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FG-921（%溶液） |
1 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
||
|
拒水性 |
加工后 水洗五次 干洗五次 |
90-100 50 70 |
100 50 70 |
100 60 80 |
100 70 80 |
100 70 90 |
100 80 90 |
|
|
拒油性 |
加工后 水洗五次 干洗五次 |
4 1 4 |
6 2 5 |
6 3 5 |
6 3 5 |
6 4 5 |
6 5 6 |
|
2、滌/棉織物易去污整理
浸軋（軋液率：65%）—>干燥（110℃×2-3分鐘）—>焙烘（160℃×1分鐘）
|
FG-921（%溶液） |
1 |
3 |
4 |
6 |
8 |
10 |
|
|
拒水性 |
加工后 水洗五次 干洗五次 |
90-100 70 70 |
100 70 80 |
100 80 90 |
100 80 90 |
100 90 100 |
100 100 100 |
|
拒油性 |
加工后 水洗五次 干洗五次 |
6 1 4 |
6 2 4 |
6-7 2 5 |
6-7 3 5 |
7 4 6 |
7 5 6 |
3、尼龍織物拒水、拒油整理
浸軋（軋液率：35%）—>干燥（110℃×1-2分鐘）—>焙烘（160℃×1分鐘）
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FG-921（%溶液） |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
4.0 |
6.0 |
|
|
拒水性 |
加工后 水洗五次 干洗五次 |
90-100 70 70 |
100 80 80 |
100 80 80 |
100 90 90 |
100 90-100 90-100 |
|
拒油性 |
加工后 水洗五次 干洗五次 |
4-5 1 1 |
5 2 2 |
6 2 2 |
6 3 3 |
6 4 4 |
4、滌綸織物拒水、拒油整理
浸軋（軋液率：70%）—>干燥 （110℃×2-3分鐘）—> 焙烘 （180℃×1分鐘）
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FG-921（%溶液） |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
3.0 |
|
|
拒水性 |
加工后 水洗五次 干洗五次 |
100 90 80-90 |
100 80 80 |
100 80 80 |
100 100 90-100 |
100 100 100 |
|
拒油性 |
加工后 水洗五次 干洗五次 |
6 2 2 |
6 2 2 |
6 2 2 |
6 5 5 |
6 5-6 5-6 |
第五節(jié) 其他防水整理紡織品
以下幾種防水整理，從概念上來(lái)說(shuō)，并不屬于拒水的范疇，但其結(jié)果相似，即同時(shí)具有防水兼透氣透濕的功效。
一、防水透濕涂層整理
防水透濕涂層整理并非拒水整理，但它同樣具有防水兼透濕透氣功能，而切操作簡(jiǎn)單，因而廣泛應(yīng)用 。在這里也做以下介紹。
近年來(lái)，各種具有防水透濕性的膜不斷開(kāi)發(fā)出來(lái)，這些膜大多可用于服裝面料。防水透濕膜透濕機(jī)理中最重要的是微孔膜機(jī)理，即利用水蒸汽分子和雨滴體積的巨大差別來(lái)實(shí)現(xiàn)防水和透濕兩種矛盾的統(tǒng)一。一般將微孔直徑控制在0.2～2Oμm之間，達(dá)到允許水蒸汽的透過(guò)，而阻止水滴的通過(guò)。
世界上公認(rèn)的最先進(jìn)的防水透濕織物Gore-Tex是利用聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜與織物復(fù)合而成，但由于該微孔膜的制備需要特殊的設(shè)備與工藝，產(chǎn)品加工難度大、成本高、產(chǎn)品價(jià)格昂貴，在很大的程度上限制了其推廣應(yīng)用。
人們很早就向往織物能同時(shí)具備防水(和防風(fēng))又有透濕功能，這種表面上看來(lái)似乎是矛盾的，經(jīng)過(guò)多年的不斷開(kāi)發(fā)，這種會(huì)呼吸的織物(Breathable Fabrics)，正應(yīng)用在我們周?chē)?/p>
從宏觀的物理學(xué)來(lái)說(shuō)只要使涂層布的微孔直徑控制為0.2-5µ范圍即可。因?yàn)樗羝肿拥闹睆綖?.0004µ而各種雨霧的直徑為:霧20µ，毛雨400µ，小雨900µ ，大雨3000-4000µ、暴雨6000-10000µ。當(dāng)微孔(一般小于2µ)的涂層膜的兩面存在汽壓差和溫度梯度時(shí)，空氣和水蒸汽則可由貫通的微孔渠道通過(guò)。
近年國(guó)內(nèi)的休閑裝和便服面料中使用有呼吸功能的層壓織物(如針織或梭織物與薄膜粘合)或涂層織物明顯增加。在防水透濕織物中，是以多微孔聚四氟乙烯薄膜(簡(jiǎn)稱(chēng)PTFE膜)、共聚酯(簡(jiǎn)稱(chēng)PE膜)和聚氨酯薄膜(簡(jiǎn)稱(chēng)PU膜)與織物復(fù)合(或粘合)為主流；還有以微孔聚乙烯和/或乙烯醋酸乙烯共聚膜與無(wú)紡布復(fù)合的產(chǎn)品，后者則主要供醫(yī)藥用。
1、微孔PTFE薄膜
顆粒狀聚四氟乙烯樹(shù)脂經(jīng)加熱、延伸、熱處理制成多微孔膜結(jié)構(gòu)，在專(zhuān)利上已有詳述介紹。據(jù)稱(chēng)膜厚度為0.00l英寸，孔隙率為82%，孔徑呈蜘蛛網(wǎng)狀，其最大孔徑為0.2μ。最小水滴是它的5000～20000倍，故不能通過(guò)。而水蒸汽分子是孔徑的1/700，可以自由通過(guò)。
PTFE具有高度疏水性、耐熱穩(wěn)定性、優(yōu)良的耐化學(xué)品性和絕緣性等特征，廣泛應(yīng)用于過(guò)濾、墊料、醫(yī)療及復(fù)合分離膜等領(lǐng)域。與織物通過(guò)點(diǎn)狀粘合層壓制成著名的Gore-tex織物。其第二代產(chǎn)品由原來(lái)的疏水性多微孔PTFE膜和有機(jī)氟拒油整理構(gòu)成的復(fù)合織物，它除水蒸汽分子外，能阻止其它一切液、氣態(tài)物質(zhì)通過(guò)的選擇性高分子膜，又能克服體脂污染和洗滌表面活性劑引起防水性下降，從而提高了防水透濕能力和使用的耐久性。
不同涂層防水性（耐水壓能力）見(jiàn)表11：
表11. 不同的防水織物的耐水壓性
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幾種防水透濕織物 |
耐永壓(kg/cm2) |
|
尼龍塔夫綢聚氨酯涂層 |
0.2 |
|
尼龍塔夫綢透濕聚氨酯涂層(四種) |
0.8，0.5，0.3，0.3 |
|
尼龍重平組織/第一代PTFE膜/非織造織物 |
0.4 |
|
尼龍塔夫綢/第二代PTFE膜/經(jīng)編織物 |
12.0 |
我國(guó)經(jīng)過(guò)幾年的研究，針對(duì)PTFE薄膜表面光滑、極性小、粘合困難等問(wèn)題，于是研制開(kāi)發(fā)了聚酯熱熔粘合劑和耐低溫有機(jī)硅粘合劑，使層壓織物的低溫柔軟性?xún)?yōu)于美國(guó)Gore公司產(chǎn)品；二是采用電暈輻射處理PTFE薄膜改善其粘著性能。于1997年年底投產(chǎn)，產(chǎn)品已應(yīng)用于部隊(duì)極寒高寒地區(qū)的保暖防護(hù)服、公安部的多功能服，南極考察服，海上油田作業(yè)服，海軍出海服等。
2、無(wú)孔聚氨酯薄膜
繼多微孔PTFE復(fù)合織物的問(wèn)世，一些化學(xué)品公司紛紛開(kāi)發(fā)了無(wú)孔復(fù)合織物投放市場(chǎng)，例如美國(guó)杜邦公司的"Hytrel"，B.D.Goodrich公司的"Estane"，日本帶人的"Polusk Ⅲ"、東洋紡的"Isofilm"和旭化成的"Corpolan Ⅰ"，以及臺(tái)灣省臺(tái)茂"DIA-Film"等。
無(wú)孔聚氨酯薄膜是由熱塑性聚氨酯(TPU)彈性體材料制成，屬AB型線(xiàn)性共聚物。其主鏈結(jié)構(gòu)由較長(zhǎng)的柔性鏈段構(gòu)成，柔性鏈段通過(guò)與剛性鏈段以共價(jià)鍵尾—尾連接的。柔性鏈?zhǔn)怯啥惽杷狨ミB接低熔點(diǎn)的聚酯或聚醚鏈組成。剛性鏈段是由一個(gè)二異氰酸酯與兩個(gè)聚酯或聚醚分子生成雙氨基甲酸酯鏈橋，確切地說(shuō)，它們是異氰酸酯與少量二醇擴(kuò)鏈劑反應(yīng)生成的較長(zhǎng)的高熔點(diǎn)氨基甲酸酯鏈段。
在聚氨酯中的鏈段運(yùn)動(dòng)中，重復(fù)的氨基甲酸酯剛性鏈段由于強(qiáng)大的極性相互吸引力、聚集作用，有序化形成結(jié)晶區(qū)和次結(jié)晶區(qū)。以及體系內(nèi)氨基甲酸酯上的大量氫原子、羧基和醚氧基的存在，其間會(huì)形成大量的氫鍵，限制了氨基甲酸酯鏈段在該區(qū)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。聚合物芳環(huán)結(jié)構(gòu)上π電子的締合作用是另一種結(jié)合力。在足夠長(zhǎng)的彼此相互纏結(jié)的聚合物鏈的所有部位都存在范德華力，這是一種更為微弱的分子間的吸引力。
熱塑性聚氨聚薄膜的上述物理狀態(tài)，表現(xiàn)出了線(xiàn)性聚氨酯鏈段的假交聯(lián)狀態(tài)，即在實(shí)際使用溫度下，呈現(xiàn)出一種較明顯的橡膠狀硫化體能。這種假交聯(lián)是熱可逆和溶劑化可逆的，因此，可進(jìn)行熱塑加工。
熱塑性聚氨酯薄膜的透濕原理，首先是其親水性鏈段吸收人體體表散發(fā)的濕氣，借親水性鏈段的運(yùn)動(dòng)，將濕氣由內(nèi)部迅速向外層擴(kuò)散(即由高壓向低壓擴(kuò)散)，然后將濕氣向外界大氣中蒸發(fā)。即利用熱塑性聚氨酯的特殊分子結(jié)構(gòu)，由親水性基團(tuán)將水分子逐一傳遞出去，達(dá)到高透濕性的目的。其次，由于它是無(wú)孔，雨水風(fēng)雪不能滲人。一般耐水壓可達(dá)10000m/m(水柱)以上。可水洗，耐低溫，可達(dá)-30℃質(zhì)地輕軟，是一種理想價(jià)格又不高(與PTFE比)的層壓薄膜材科。
荷蘭AKZO Nobel公司開(kāi)發(fā)的共聚酯薄膜，它由含20-50%聚環(huán)氧乙烷和對(duì)苯二甲酸丁二酯共聚酯，經(jīng)融熔擠壓成薄膜，商品名為"Sympatex"，其標(biāo)準(zhǔn)膜厚為5μm，超薄及超厚膜為5-100μm，其軟化點(diǎn)為200，融熔溫度為220℃，密度為1.27g/cm3。其層壓織物廣泛用于各種服裝、運(yùn)動(dòng)服。
3、薄膜與織物(復(fù)合)層壓
采用層壓工藝制得的復(fù)合織物具有良好的柔軟性，薄膜高聚物不會(huì)滲透到織物的紗線(xiàn)之間去，薄膜是預(yù)先制得的，兩者的貼合可用溶劑型或熱熔型粘合劑以及相應(yīng)的層壓設(shè)備來(lái)生產(chǎn)防水透濕織物。
溶劑型粘合劑的應(yīng)用方法有；刻紋輥法、光輥法和噴淋涂布法;其中光輥施加工藝對(duì)透氣性復(fù)合織物的應(yīng)用正在大幅度減少中；噴淋是一種不接觸以及極低的噴淋量是它廣泛采用的理由，但不同的噴頭，要求粘合劑合適的流變性和分子結(jié)構(gòu)。對(duì)經(jīng)過(guò)拒水整理的織物，會(huì)使薄膜的結(jié)合力受到影響。因此，必須改變粘合的表面張力，或添加含氟潤(rùn)濕劑或添加特殊交聯(lián)劑等措施以增加粘著強(qiáng)度。
4、形狀記憶聚氨酯
形狀記憶聚氨酯在紡織中的應(yīng)用方式既可以通過(guò)紡絲得到紗線(xiàn)并賦予紗線(xiàn)有記憶功能；也可作為織物涂層劑進(jìn)行織物功能性涂層處理；還可作為整理劑對(duì)織物進(jìn)行形狀記憶功能性整理。形狀記憶聚氨酯在Tg范圍變化區(qū)，其透濕透氣性有顯示的改變。將 Tg設(shè)定在室溫，則涂層織物能在低溫時(shí)(＜Tg)具有低的透濕透氣性，起到保暖作用；在高溫時(shí)(＞Tg)，具有高透濕透氣的散熱作用，起到降溫作用。而它薄膜的孔徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水滴平均直徑，因而防水。從而使織物在各種溫度條件下具有良好的穿著舒適性。日本三菱重工業(yè)公司用形狀記憶聚氨酯涂層的織物Azekura不僅可以防水透氣，而且其透濕透氣性可以通過(guò)體溫加以控制，達(dá)到調(diào)節(jié)體溫的作用。
5、調(diào)溫功能聚氨酯
近年來(lái)人們正在致力于開(kāi)發(fā)一種新型的聚氨酯材料，除防水透氣外，還兼有調(diào)溫功能，從而進(jìn)一步提高穿著舒適性，最初美國(guó)農(nóng)業(yè)部南方實(shí)驗(yàn)室的Vigo、Frost等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)聚乙二醇(PEG) 浸漬的面科具有儲(chǔ)存熱的功能，即受熱時(shí)吸收熱量，遇冷時(shí)放出熱量。這種技術(shù)應(yīng)用于聚氨酯織物涂層上，PEG作為聚氨酯的一種組分，通過(guò)選擇設(shè)計(jì)PEG的聚合度和含量，使PEG所構(gòu)成的軟段的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度處于人體感覺(jué)舒適的溫度范圍，這樣，環(huán)境高于臨界溫度時(shí)，高聚物發(fā)生相變吸熱，同時(shí)聚合物體積膨脹，親水基團(tuán)空間體積增大，熱運(yùn)動(dòng)加劇，使透濕氣量增加，排熱排汗加快，使人感到?jīng)鏊?；?dāng)環(huán)境溫度低于高聚物臨界溫度時(shí)，PEG鏈段結(jié)晶，高聚物相變放出熱量，同時(shí)，布朗運(yùn)動(dòng)減小便透氣性能降低，起到擋風(fēng)保溫作用，透濕氣性與溫度調(diào)節(jié)同時(shí)發(fā)揮協(xié)調(diào)作用。這樣穿著者在環(huán)境溫度多變或人體發(fā)熱出汗等情況下，都會(huì)感到舒適。
二、納米材料技術(shù)應(yīng)用于拒水拒油整理
納米材料技術(shù)應(yīng)用于拒水拒油整理基于“荷葉效應(yīng)”原理。大自然賦予了荷葉出淤泥而不染的品行，但荷葉表面并不是非常光滑的。實(shí)際上在顯微鏡下，荷葉的表面具有雙微觀結(jié)構(gòu)，一方面是由細(xì)胞組成的乳瘤形成的表面微觀結(jié)構(gòu)；另一方面是由表面蠟晶體形成的毛茸納米結(jié)構(gòu)。乳瘤的直徑為5～15цm，高度為1～20цm，荷葉效應(yīng)的主要秘密在于它的微觀結(jié)構(gòu)和納偶。它是一種類(lèi)似于海綿或鳥(niǎo)巢的孔狀組織結(jié)構(gòu)，經(jīng)空氣填充在裂隙中，防止了水或污物吸附于固體。通過(guò)對(duì)水珠表面與荷葉表面的接觸做連線(xiàn)式切面研究，顯示了其表面接觸角度形態(tài)，決定其疏水、抗污的能力。確切的說(shuō)，這個(gè)接觸角越高，疏水抗污性越強(qiáng)，水珠也更趨于球狀。比如：人的皮膚就是一種接觸角度達(dá)到90°的疏水表面，鳥(niǎo)的羽毛和荷葉都具有超強(qiáng)的疏水性，其接觸角度分別為150°和170°。
納米表面處理技術(shù)可以直接對(duì)任何織物進(jìn)行處理，使纖維表面形成特殊的幾何形狀互補(bǔ)的（如凸與凹相間）界面納米結(jié)構(gòu)，由于在納米尺寸低凹的表面可以吸附氣體分子，并且使其穩(wěn)定附著存在，所以在宏觀織物表面上形成了一層穩(wěn)定的氣體薄膜，使得油或水無(wú)法與織物的表面直接接觸，從而使材料的表面呈現(xiàn)出超常規(guī)的雙疏性。這時(shí)水滴或油滴與界面的接觸角趨于最大值，實(shí)現(xiàn)纖維織物的超疏水、超疏油功能。
納米材料拒水、拒油紡織品有以下特點(diǎn)：1、拒水性：防雨效果及拒水溶性污垢。2、優(yōu)良的拒油污性，油、水及污垢都不易滲透入纖維，故此污垢極易清洗使布面長(zhǎng)時(shí)間保持清潔，可減少洗滌次數(shù)。不會(huì)改變被處理織物原有的性能、顏色和手感。3、防污性：灰塵及污物可輕易抖落或刷去，使織物保持清潔。4、優(yōu)良的透氣性，穿著舒適，無(wú)異樣感覺(jué)。
隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，這種材料制成的拒水拒油紡織品將逐步得到廣泛應(yīng)用。
三、微膠囊技術(shù)
利用微膠囊技術(shù)使紡織品具有特種功能是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。使用微膠囊技術(shù)不僅獲得了傳統(tǒng)的各種功能整理效果，而且還可獲得傳統(tǒng)功能整理無(wú)法獲得的效果。微膠囊技術(shù)是一種用成膜材料把固體或液體、氣體包覆形成微小粒子的技術(shù)。微膠囊就是將某種物質(zhì)用某些高分子化合物或無(wú)機(jī)化合物，采用機(jī)械或化學(xué)方法包覆起來(lái)，制成顆料直徑在2цm—2000цm，常態(tài)下為穩(wěn)定的固體微粒，而該物質(zhì)原有的性質(zhì)不受損失，在適當(dāng)條件下它又可釋放出來(lái)，這種微粒稱(chēng)為微膠囊。各種織物后整理劑都可以制成微膠囊后用于織物的后整理，拒水整理、拒油整理等也是將拒水劑、拒油劑等制成微膠囊，經(jīng)過(guò)浸軋，使微膠囊破裂，將各種助劑滲透進(jìn)織物，使織物具有各種功能。
第六節(jié) 整理織物拒水和拒油性能的測(cè)試方法
經(jīng)拒水和拒油整理后，其拒水性和拒油性的測(cè)試方法很多，現(xiàn)將其中常用幾種的分別介紹于下。
一、織物表面抗?jié)裥詼y(cè)定
GB/T4745—1997《紡織織物 表面抗?jié)裥詼y(cè)定 沾水實(shí)驗(yàn)》。將測(cè)試試樣，裝在試樣框夾上（試樣一般從織物的不同部位取三塊，盡可能使試樣具有代表性）安裝于與水平成45°角的固定的底座上，織物正面朝上，一般將織物的經(jīng)向與水流方向平行。如下圖，用規(guī)定的250mL蒸餾水或去離子水(溫度為20士2℃或27士2℃)，迅速而平穩(wěn)地注入漏斗中，通過(guò)與試樣中心規(guī)定距離的噴頭在25～30s內(nèi)，朝試樣中心平均而持續(xù)不斷地噴淋。噴淋完畢，將試樣框夾取下，輕輕地拍打兩下，然后與評(píng)級(jí)樣和評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)文字評(píng)定級(jí)別。
1、玻璃漏斗φ150mm 2、支承環(huán) 3、膠皮管 4、淋水噴嘴
5、支架6、試樣 7、試樣框夾 8、底座(木制)
注：在噴嘴上，在φ21.4mm圓周上有φ0.9mm孔12個(gè);在φ10mm圓周上有φ0.9mm孔6個(gè)，中心有φ0.9mm孔1個(gè)。
評(píng)級(jí)的文字規(guī)定為以下級(jí)別，對(duì)于深色織物，圖片評(píng)級(jí)可能不夠準(zhǔn)確，一般憑借文字評(píng)級(jí)。
1級(jí)——受淋表面全部潤(rùn)濕。
2級(jí)——受淋表面有一半潤(rùn)濕，通常指小塊不連接的潤(rùn)濕面積的總和。
3級(jí)——受淋表面僅有不連接的小面積潤(rùn)濕。
4級(jí)——受淋表面沒(méi)有潤(rùn)濕，但在表面沾有水珠。
5級(jí)——受淋表面沒(méi)有潤(rùn)濕，在表面也末沾小水珠。
織物表面抗?jié)裥詼y(cè)定，是各種拒水整理織物中較常用的方法。這種測(cè)定方法在國(guó)外也較多應(yīng)用。
二、織物抗?jié)B水性測(cè)定
GB/T 4744—1997《紡織織物 抗?jié)B水性測(cè)定 靜水壓實(shí)驗(yàn)》。經(jīng)調(diào)試的試樣在試樣夾中，以試樣的一面承受持續(xù)上升水壓，以表示水透過(guò)織物所遇到的阻力，即抗?jié)B水性。這種測(cè)試方法分為兩種形式，即動(dòng)態(tài)法和靜態(tài)法。
動(dòng)態(tài)法：在織物一面不斷增加水壓，測(cè)定直至織物另一面出現(xiàn)規(guī)定數(shù)量水滴時(shí)，織物所能承受的靜水壓的大小。
靜態(tài)法：在織物一面維持一定的水壓，測(cè)定水從這一面滲透到另一面所需時(shí)間。
織物的抗?jié)B水性能，不僅與拒水劑種類(lèi)和處方有關(guān)，更重要的是決定于織物的組織規(guī)格(如緊度)和紗線(xiàn)的均勻性。這種測(cè)定主要用于致密的織物、高防水涂層或?qū)訅簭?fù)合織物的防水性能測(cè)試。國(guó)際上與這種方法相似的有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4920-1981《紡織織物 抗?jié)B水性測(cè)定 靜水壓實(shí)驗(yàn)》；美國(guó)紡織化學(xué)家和染色家協(xié)會(huì)AATCC-127《紡織品抗水性 靜水壓實(shí)驗(yàn)》等。
三、淋雨試驗(yàn)
FZ/T01034—94 《紡織品防水性能 淋雨滲透性實(shí)驗(yàn)方法》。本試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室中模擬自然降雨條件下，測(cè)定試樣抗淋雨性能的一種測(cè)定法。
測(cè)試時(shí)以稱(chēng)重的吸墨水紙為背襯的織物樣品經(jīng)水噴淋5min，而后將吸墨水紙稱(chēng)重，以測(cè)定通過(guò)織物滲透的水量。水的靜壓力及對(duì)織物的壓強(qiáng)為5.9～23.6kPa，每次以2.9kPa增量變化。淋雨實(shí)驗(yàn)是按織物暴露于7.6km/h雨水中的透水性次序進(jìn)行評(píng)級(jí)的。
影響拒水整理織物淋雨性能的原因，除拒水劑和處方外，織物的密度很重要，其中尤其是紗線(xiàn)條干的均勻性，關(guān)系尤為密切。
這種測(cè)定法中較為著名的有美國(guó)紡織化學(xué)家和染色家協(xié)會(huì)AATCC35-1994《抗水性 淋雨測(cè)定法》，在聯(lián)邦德國(guó)和英國(guó)應(yīng)用較多。
四、吊水性試驗(yàn)
吊水法又稱(chēng)水兜法試驗(yàn)。它是將試樣折成方兜后，存放溫度60℃的水，觀察耐滲透的水柱高度作為衡量的標(biāo)準(zhǔn)。目前尚屬各工廠(chǎng)內(nèi)部考核特種用途的拒水或防水織物時(shí)的測(cè)定方法。
一般是將試樣折疊成一個(gè)可存水的方兜(或夾緊在無(wú)底圓筒的一端形成可存水的容器)，注入60℃熱水，并設(shè)法保持其溫度。根據(jù)試樣規(guī)格，選擇適當(dāng)?shù)拈_(kāi)始存水高度，每隔15min觀察一次水兜底部外側(cè)，并將水位增加1-2cm，直至水兜底部外側(cè)出現(xiàn)三個(gè)水珠為止，以第三個(gè)水珠出現(xiàn)時(shí)的水位高度作為評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(以cm表示之)。
這種測(cè)定方法主要基于粗厚織物經(jīng)拒水整理后，作蓬蓋布的實(shí)際需要而建立的，尚未標(biāo)準(zhǔn)化，但很有效。目前同一塊試樣的測(cè)定結(jié)果受到環(huán)境條件影響而有出入，如冬季測(cè)定數(shù)據(jù)比夏季要高些。
五、其他拒水性測(cè)定
對(duì)織物的拒水性測(cè)定，除上述幾種方法外，還有如AATCC 2l-1983 《拒水性 靜態(tài)法吸測(cè)試》，AATCC 76-1988《拒水性 TUMBLE JAR 動(dòng)態(tài)吸收測(cè)試》，AATCC 42-1994 《抗水性 沖擊滲透測(cè)試》等，不再一一列舉。
六、織物拒油性能測(cè)定
織物拒油性能是用一系列不同表面張力的液體來(lái)測(cè)定的。這種方法最早是3M公司提出的，標(biāo)準(zhǔn)試液是以白色礦物油、正庚烷以及二者不同比例的混合。DuPont公司和AATCC是以各種烴類(lèi)作為標(biāo)準(zhǔn)試液。它們之間的關(guān)系見(jiàn)表12。
表12.拒油級(jí)捌的比較
|
標(biāo)準(zhǔn)試液組成 |
表面張力（25℃）達(dá)因/厘米 |
拒油級(jí)別 |
|||
|
白礦物油 |
其他 |
3M法 |
DuPont法 |
AATCC法 |
|
|
100 |
一 |
31.45 |
50 |
2 |
1 |
|
75 |
正十六烷 |
30.0 |
- |
3 |
- |
|
65 |
正十六烷 |
29.6 |
- |
- |
2 |
|
90 |
正庚烷 |
29.3 |
60 |
- |
- |
|
50 |
正十六烷 |
29.05 |
- |
4 |
- |
|
80 |
正庚烷 |
27.5 |
70 |
- |
- |
|
0 |
正十六烷 |
27.3 |
- |
- |
3 |
|
0 |
正十四烷 |
26.35 |
- |
5 |
4 |
|
70 |
正庚烷 |
25.7 |
80 |
- |
- |
|
0 |
正十二烷 |
24.7 |
- |
6 |
5 |
|
60 |
正庚烷 |
24.25 |
90 |
- |
- |
|
0 |
正庚烷 |
23.5 |
- |
7 |
6 |
|
50 |
正庚烷 |
23.15 |
100 |
- |
- |
|
40 |
正庚烷 |
22.4 |
110 |
- |
- |
|
30 |
正庚烷 |
21.5 |
120 |
- |
- |
|
0 |
正辛烷 |
21.4 |
- |
8 |
7 |
|
20 |
正庚烷 |
20.85 |
130 |
- |
- |
|
10 |
正庚烷 |
20.3 |
140 |
- |
- |
|
0 |
正庚烷 |
19.75 |
150 |
9 |
8 |
在上述三種方法中，以AATCC法應(yīng)用較廣。但其試驗(yàn)方法都是將標(biāo)準(zhǔn)試液滴在織物表面上，保持一定時(shí)間(如30秒，3M公司為3分鐘)，觀察其潤(rùn)濕情況，以能在織物表面成珠的最高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)試液的級(jí)數(shù)表示之。
拒水和拒油性能的測(cè)試方法尚不完善，需要改進(jìn)和提高，并盡快使之標(biāo)準(zhǔn)化。特別是拒水拒油整理織物的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，尚未引起大家的注意。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，各方面對(duì)這類(lèi)織物的需求量增加，由于各種不同用途的織物對(duì)拒水和拒油性能的要求不同，而不同拒水和拒油性能的要求由合理的整理工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，訂制各種用途的拒水和拒油整理織物的規(guī)格要求，應(yīng)該說(shuō)是今后的重要研究課題。
參考資料：
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王菊生 孫鎧 《染整工藝原理》第二冊(cè)
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浙江納米網(wǎng) 高質(zhì)量的納米技術(shù)處理，賦予面料以及成品三防功能[12.10]
董明東 趙青年 孫繼昌 《染整技術(shù)》織物防水，防油整理
《紡織品化學(xué)整理》
東華大學(xué)紡織學(xué)院 曾躍民 嚴(yán)灝景
香港理工大學(xué)紡織服裝學(xué)院 胡金蓮 《防水透氣織物的發(fā)展》
張建春 黃機(jī)質(zhì) 郝新敏 《織物防水透濕原理與層壓織物生產(chǎn)技術(shù)》
陳榮圻 王建平 《禁用染料及其代用》