無(wú)氟防水劑DM-3696在化纖面料上的應(yīng)用

張建國(guó)，陳曉妹，盧 霜，黃尚東，鄧東海

（1.盛虹集團(tuán)有限公司，江蘇蘇州 215228；2.廣東德美精細(xì)化工集團(tuán)股份有限公司，廣東佛山 528305）

隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)紡織品的功能性需求越來(lái)越高。紡織品在穿著或者使用過(guò)程中難免碰到水污、油漬，因此，防水紡織品走進(jìn)人們的生活。目前，優(yōu)秀的防水拒油整理劑是含氟的有機(jī)聚合物；但這些防水拒油整理劑大都含有PFOS 或其衍生物，因此，替代品的開(kāi)發(fā)十分迫切［1-3］。PFOS 和 PFOA 的替代產(chǎn)品有兩種。一種是非PFOS 的全氟辛基氟碳化合物，即用C6 或者C4 防水劑替代C8 防水劑，這類(lèi)氟化合物雖然降低了生物累積性和毒性，但安全性仍需進(jìn)一步驗(yàn)證；而且PFOA 是生產(chǎn)氟碳類(lèi)防水助劑的副產(chǎn)品，所謂的“PFOA Free”并不是完全不含PFOA，只是低于可供檢測(cè)的最低限度，因此仍存在一定的危害。另外一種是完全不含氟的無(wú)氟防水劑，常見(jiàn)的主要有兩類(lèi)。一類(lèi)是烷烴長(zhǎng)鏈類(lèi)防水劑，還有一類(lèi)是特殊結(jié)構(gòu)的碳?xì)錁?shù)脂無(wú)氟防水劑。相比氟系防水劑，無(wú)氟防水劑不易在生物體內(nèi)沉積、容易降解、對(duì)人體無(wú)害，是更加安全環(huán)保的產(chǎn)品。但還存在防油性能差的問(wèn)題，只能應(yīng)用于面料的防水整理，達(dá)不到“防水、防油、防污”的三防整理效果［4-6］。

現(xiàn)以廣東德美精細(xì)化工集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的無(wú)氟防水劑DM-3696 作為防水整理劑，通過(guò)改變防水劑用量、焙烘溫度和時(shí)間、工作液pH，獲得在不同化纖織物上整理的最優(yōu)工藝，并與其他品牌無(wú)氟防水劑A、B 進(jìn)行防水性及耐洗性等的對(duì)比。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

織物：陽(yáng)離子仿記憶（黑色，90 g/m2），320T 春亞紡（藍(lán)色，72 g/m2），400T尼絲紡（紅色，35 g/m2）。

藥品：無(wú)氟防水劑DM-3696、交聯(lián)劑DM-3915（廣東德美精細(xì)化工集團(tuán)股份有限公司），無(wú)氟防水劑A、B（市售）。

儀器：JJ6000 型電子天平（上海精勝科學(xué)儀器有限公司），P-AO 型Rapid 橫式小軋車(chē)（瑞比精密機(jī)械公司），R-3 型定形機(jī)（臺(tái)灣RAPID 公司），101A-2 型烘箱（上虞市東盛試驗(yàn)儀器廠(chǎng)），YH-86 型織物沾水度儀（溫州方圓儀器有限公司），Ultrascan VIS（1307）分光測(cè)色儀（美國(guó)HunterLab 公司）。

1.2 整理工藝

防水劑用量x，交聯(lián)劑DM-3915 用量為防水劑用量的20%，一浸一軋（軋余率65%～70%），100 ℃烘干，150～180 ℃焙烘30～60 s。回潮[相對(duì)濕度（65±2）%，溫度（20±2）℃，4 h]，測(cè)試。

1.3 測(cè)試

防水性能：按照AATCC 22—2017《拒水性/淋雨潑水測(cè)試》測(cè)定。洗滌方法：按照GB/T 8629—2017《紡織品試驗(yàn)用家庭洗滌和干燥程序》中的A 型洗衣機(jī)4N 程序進(jìn)行，60 ℃烘箱烘干。色變：采用分光測(cè)色儀，在D65光源下測(cè)試。柔軟性：采用實(shí)物手感評(píng)定法，以5 個(gè)受過(guò)訓(xùn)練的人組成一個(gè)小組評(píng)估織物手感。先通過(guò)排序法決定手感最好和最差的織物，再將手感最好的織物定為5 級(jí)，最差的定為1 級(jí)，其余的手感通過(guò)參照法得出，分為1～5 級(jí)，數(shù)值越大越柔軟。干洗方法：參照GB/T 19981.2—2014《紡織品織物和服裝的專(zhuān)業(yè)維護(hù)、干洗和濕洗第2 部分：使用四氯乙烯干洗和整燙時(shí)性能試驗(yàn)的程序》洗滌。

2 結(jié)果與討論

2.1 整理工藝優(yōu)化

2.1.1 防水劑用量

由表1可知，隨著DM-3696 用量的增加，防水效果提高；當(dāng)防水效果達(dá)到90 分后，防水效果隨防水劑用量的增加變化緩慢。根據(jù)一般織物的使用需求，DM-3696在不同織物上的最佳用量為：春亞紡12 g/L，尼絲紡30 g/L，陽(yáng)離子仿記憶40 g/L。

表1 DM-3696用量對(duì)防水效果的影響

2.1.2 焙烘溫度及時(shí)間

由圖1可知，隨著焙烘溫度的升高，防水效果增加。焙烘處理后，防水劑與纖維交聯(lián)，防水劑分子排列規(guī)整，防水基團(tuán)有序地排布在纖維外側(cè)；隨著焙烘溫度的升高，分子排列更加規(guī)則，從而使防水效果變好。焙烘溫度均選擇170 ℃。

圖1 焙烘溫度對(duì)防水效果的影響

由圖2可知，隨著焙烘時(shí)間的延長(zhǎng)，防水效果提高；焙烘時(shí)間延長(zhǎng)到一定值后，防水效果不再發(fā)生變化。防水劑在纖維表面成膜以及防水劑支鏈的定向排列都需要一定時(shí)間，因此，只有保證足夠的焙烘時(shí)間才能充分發(fā)揮防水劑的性能；再繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)提高防水等級(jí)沒(méi)有任何幫助，反而增加能耗，降低生產(chǎn)效率。焙烘時(shí)間均選擇60 s。

圖2 焙烘時(shí)間對(duì)防水效果的影響

2.1.3 工作液pH

由圖3可知，工作液pH 對(duì)陽(yáng)離子仿記憶和春亞紡防水效果的影響較小，而對(duì)尼絲紡的影響較大。這與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，尼絲紡為聚酰胺纖維，分子鏈段中有較多的端氨基，在工作液pH 小于5 時(shí)，分子鏈段帶有大量正電荷，影響帶陽(yáng)離子基團(tuán)的DM-3696 在表面吸附成膜。由于DM-3696 工作液pH 接近中性，且在pH 6.0～7.0 時(shí)防水效果較好，變化不大，故可不調(diào)節(jié)工作液pH。

圖3 工作液pH 對(duì)防水效果的影響

2.2 防水效果對(duì)比

由表2可知，在春亞紡、尼絲紡、陽(yáng)離子仿記憶織物上，DM-3696 的初始防水效果優(yōu)于市售防水劑A、B；在春亞紡和尼絲紡織物上，3 只防水劑均有良好的耐洗性；在陽(yáng)離子仿記憶織物上，市售防水劑A 和B的耐洗性稍差。綜上所述，DM-3696 的防水效果及耐洗性總體好于市售無(wú)氟防水劑A、B。

表2 不同防水劑的防水性能對(duì)比

2.3 其他效果對(duì)比

由表3可知，經(jīng)過(guò)3 只無(wú)氟防水劑防水整理后，布樣手感柔軟，色光整體偏黃紅，略有增深，但總體色變情況較好。

表3 不同織物的色變、K/S值及手感

2.4 耐干洗性能及耐洗持久性能

由表4可知，陽(yáng)離子仿記憶織物經(jīng)DM-3696 整理，干洗3次后仍可獲得良好的防水效果。

表4 陽(yáng)離子仿記憶織物的耐干洗性能

由表5可知，尼絲紡（高密錦綸）和春亞紡（滌綸機(jī)織布）經(jīng)DM-3696 整理后洗滌20 次，防水效果仍可達(dá)70分以上。

表5 DM-3696的持久耐洗性能

3 結(jié)論

無(wú)氟防水劑DM-3696 在不同織物上的最佳用量為：320T 春亞紡12 g/L、400T 尼絲紡30 g/L、陽(yáng)離子仿記憶40 g/L；配套適量交聯(lián)劑DM-3915；可不調(diào)節(jié)工作液pH；170 ℃焙烘60 s。DM-3696 在不同織物上的防水效果及耐洗性?xún)?yōu)于市售無(wú)氟防水劑A、B，手感柔軟，耐干洗且耐洗20次。