有机氟纳米材料复合物对棉织物防水防油功能的协同增效性研究
随着人们生活质量的进步,多功能整理纺织品正受到人们的关注和喜好,功能整理剂的应用也越来越广泛。防水、防油、防污的“三防”整理是目前应用最为广泛的整理工艺之一。据介绍,防水整理剂重要有石蜡-铝皂类型、有机硅树脂类型等四类,但是都无显明的拒油性能和抗污性能。为了发展“三防”功能,近20年来,有机氟整理剂发展很快。新的有机氟化合物整理剂不仅有优秀的防水性,还有很好的拒油性和抗污性,但是有机氟整理剂的成分全氟辛烷基黄酰化物(PFOS)和全氟酸楚及其盐(PFOA)是目前最难降解的有机污染物,前者对环境和人体健康存在紧张危害,已经被禁用,后者也在进一步进行伤害评估。全氟辛烷基黄酰化物用作纺织品的“三防”整理剂在我国又有相称的市场,因此它的代用题目很凸起,加紧开发对环境无污染、对生态无害和对人体健康安全的新型低毒或者无毒和耐久性的环保型防水防油整理剂来庖代禁用或限用的含氟织物整理剂形势特别很是紧迫,只有如许才能赓续进步我国纺织品的国际竞争力和市场占据率。
常用的防水整理剂有以下几类:
(1)硬脂酸酰胺亚甲基吡啶氯化物,在国内的商品名为防水剂PF。这类产品没有显明的拒油性能,也不吻合环保要求。
(2)羟甲基类拒水整理剂,这类产品没有显明的拒油性能,在整理过程中无有害物质释放,但整理后的织物中残留大量甲醛,仍不吻合环保要求。
(3)石蜡-铝皂类拒水整理剂吻合环保要求,但不耐久,同时也没有显明的拒油性能。
(4)有机硅类拒水整理剂,这类产品具有精良的拒水结果,但没有显明的拒油性能。
(5)有机氟型整理剂,具有优秀的拒水拒油性能,但对环境和人类健康危害比较大。
(6)美国加州Nano-Tex公司的Nano-Care是纳米型整理剂,具有较好的拒水拒油性能。
以上几种防水剂真正起到防水、防油、防污性能而又具殊效作用当属有机氟系列。
有机氟“三防”整理剂是赋予织物具有防水、防油、防污性能的一种特别整理剂.目前。有机氟织物整理剂已经渐渐庖代了石蜡一铝皂、吡啶季铵盐、羟甲基三聚氰胺衍生物等,成为织物后整理的主角。其研究已被化工、纺织等行业科技人员所关注.2000年,有机氟产品被列为《当前国家重点鼓励发展的产业、产品、技术目录》中需重点开发的项目.我国在该领域的研究起步较晚,大部分生产技术被3M、杜邦、大金、旭硝子等公司掌握,导致产品价格昂贵,印染产品的生产成本激增,大大降低了在国际市场的竞争力。
自从有关于对PFOS及PFOA伤害性的报告被发表以来,各国拒水拒油剂生产商纷纷采取举措开发新一代环保产品。
AGC(旭硝子)株式会社化学品公司成功研制并开始销售ASAHIGUARDRAG—E06 1和ASAHIGUARDRAG—E060新型含氟加工剂,其中ASAHI GUARDRAG—E061为纺织用防水防油加工剂,后者为纸用耐油加工剂。该系列产品是以丙烯酸盐为重要成分,不含PFOA(低于检测极限)。旭硝子采用独自的基于C6化学的技术,专门设计了E系列生产线。
ASAHI GUARDRAG—E06 1拒水拒油整理剂对棉、合成纤维及其混纺织物具有高的水油比、优秀的拒水拒油性、优秀的耐家庭洗涤性,配方中含有乙二醛树脂、催化剂和柔软剂。而且,ASAHIGUARDRAG—E061具有优秀的操作性和与其他助剂的配伍性,以及快速加工和低温焙烘等特征,是一种新型环保含氟拒水拒油剂。
自2000年5月志愿决定渐渐制止生产全氟C8化合物(包括PFOA、PFOS及与PFOS相干的产品)的同时,3M公司敏捷投入大量科研力量开发了3M“新一代”珍爱产品。该产品所含有的化学成分已经通过了3M公司的大量检测和美国环保署的评估。研究注解,3M“新一代”ScotchgardTM珍爱产品降解产物中的氯化物,具有低的生物累积性、低毒性的特点,并且对环境的影响极小甚至没有任何影响。
与此同时,在ITMA 2007中,Clariant(科莱思)公司正式公布与Schoeller公司结成战略联盟,共同保举了新一代氟碳涂料-NuvaRN系列。该系列产品是基于C6化学(不含PFOA,低于检测限定量),但达到了C8化学所提供的功能。其中NuvaRN2l14是新一代无PFOA(低于检测限定量)拒油、疏水氟碳涂料,应用广泛,有以下重要特点:基于C6化学结构,无PFOA(低于检测限定量),提供良好的抗拒性能,通过AATCC22-Spray,AATCC l1 8-Oil、DINEN29865、Bundesmann test&W ater/A1-cohol drop test(Isopropanol—IPA)等测试,洗涤晾干多次性能保持不变。
在国内也有相干的研究。例如巨化集团技术中间(国家氟材料工程中间)在2004年就开始研究新型的含氟织物整理剂,其中C6、C9等研究已经走在国内前列,聚合用PFOA的替换研究也在进行中,部分产品已经进入中试和应用研究阶段,有望替换C8类氟化物,但面临成本控制和团体功能改动等题目。若要进入产业化,可能还必要进一步加大投入继承研发。
除此之外,各国公司和科研机构还进行了无氟拒水拒油整理方面的研究。
德国Rudolf(鲁道夫)公司采用发散法合成树状大分子聚合物,末端为-CH3基团。通过耐久性的粘合剂,将树状大分子粘合到织物外观,因为碳氢化合物较低的外观张力和较高的分子取向,在织物表层形成拒水层,具有优秀的耐洗性能和优秀的手感。
自从德国波恩大门生物学家Wilhelm Barthlott和Neinhuis揭开荷叶效应(Lotus—effect)以来,人们也渐渐通过各种方法模仿荷叶外观结构进行超疏水外观研究。基于对荷叶外观的研究,一样平常来说,超疏水外观可以通过两种方法来制备,一种是在疏水材料(接触角大于90。)外观构建粗糙结构,另一种是在粗糙外观修饰低外观能的物质。目前在纺织品拒水整理方面采用较多的则是行使纳米粒子构造肯定的粗糙度。然而使用该种方法时,纳米粒子容易发生团圆,且存在织物强力降落,疏水性能耐久性差等题目。
纳米技术作为第六次产业革命的标志,它将给各个领域带来一次空前的飞跃。目前纳米技术在纺织行业已经有较好的应用,重要有三种途径,即纳米材料多种纤维添加、多种粉体复配、多种功能复合。通过共混纺丝法、聚应时添加法和后整理等应用途径,使其在抗紫外线型、抗菌除臭型、远红外线反射型、凉爽型、拒水防污型、导电型、阻燃型等功能纺织新产品中有了广泛的开发。进而奠定了纳米系列材料在纺织行业中的应用基础。
纳米技术应用于织物拒水拒油整理是基于最新的研究成果“荷叶效应(Lotus-effect)”原理。荷叶粗糙的外观上,水珠只是与荷叶外观乳瘤的部分蜡质晶体毛茸相接触,显明地减小了水珠与固体外观的接触面积,扩大了水珠与空气的界面,水通过扩大其外观积获得了肯定的能量。在这种情况下,液滴不会主动扩展,而保持其球体状。在植物表皮上存在的微尘废屑,其尺寸一样平常比表皮的蜡晶体微结构大,所以只落在外观乳瘤的顶部,接触面积很小。因为大多数微尘废屑比表皮蜡晶体更易湿润,当水滴在其外观滚动时,它们就粘在了水珠的外观。微尘废屑和水珠的粘合力比它们与荷叶外观的粘合力大,所以它们被水珠卷走。对于特别很是光滑的外观,液滴的接触角比较小,液滴滚动比较难,而且微尘废屑与外观的接触面积大,粘合牢固,水滴经过后,只是从水滴的前端移动到了水滴的后部,但仍然粘在固体的外观上,疏水颗粒更易粘在如许的外观上。
模拟荷叶自洁的功能,可以应用于外观纳米结构的技术,可开发出自洁、抗污的纳米涂料。有些纳米涂料里渗有二氧化钛的物质,将二氧化钛等纳米微粒加到衣服的纤维里头可使通俗的衣服化身为可防震、除臭、杀菌,最紧张的是自洁。
荷叶效应实质为既疏水也疏油的超双疏效应。经过超双疏技术处理过的各种纺织材料(棉、麻、丝、毛、绒、混纺、化纤等)等不仅表现出杰出的疏水疏油性能,而且不改变原有织物的各种性能(纤维强度、染料亲和性、耐洗涤性、透气性、皮肤亲和性、免熨性等),甚至还增长了杀菌、防辐射、防霉等特别结果。
本文重要研究的是用有机氟化物对无机纳米材料进行外观改造,探究两者的相容性,并将改性后的纳米材料配成整理液应用于棉织物上的防水防油整理。效果注解有机氟化物和纳米材料具有协同增效作用,改性后的纳米材料较单一的纳米材料和有机氟在棉织物的防水防油功能上有显明的进步,对织物的手感无显明影响。
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