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纺织品三防易去污功能的研究现状

WaterOff
2018-03-17 08:05:02

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在含氟聚丙烯酸酯拒水、拒油整理剂的研究过程中,人们发现,经含氟聚丙烯酸酯整理剂整理后的织物虽然具有较好的拒水、拒油效果,但是整理后的织物在实际使用过程中一旦被污物沾污就很难洗除,这主要是因为经整理后,含氟整理剂中的含氟链段在织物表面发生定向吸附如图所示,赋予织物较低的表面能,在清洗过程中水分子无法在织物表面进行延展,织物无法被润湿,从而使沾污的污物无法被水有效的浸润和清洗,若反复强力洗涤则会对织物的强力及拒水、拒油性造成破坏。

 

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针对含氟聚丙烯酸酯拒水、拒油整理剂存在的不足,3M 公司早期推出了具有易去污功能的含氟整理剂 ScotchgIlard FC-218,在含氟单体中加入了亲水性基团-磺酰基团,这类两亲型拒水、拒油、易去污整理剂的作用可用触发机理(nip-nip)解释其双重作用。这类含氟共聚物的结构能随环境变化,在空气中全氟烷基在纺织品表面上定向密集排列;在水中则亲水性链在织物表面定向排列。

 

但由于这种含氟易去污整理剂易于分解产生全氟辛基磺酰化合物(PFOS),表明全氟辛基磺酰化合物在环境中具有高持久性,容易在环境中聚集并在人体与动物组织中积累,从而对环境产生污染,对人和动物造成潜在危害,目前3M 公司的这种具有易去污功能的含氟拒水、拒油整理剂ScotchgIlard FC-218 已全面停产。

 

2001年美国EPA提出禁止PFOS使用后,3M 公司于2002年声明不生产PFOS相关产品,同时研发全氟丁基磺酸(PFBS),这种短碳氟链的产品无明显持久性及生物积累性,可以短时间随人体新陈代谢排出体外并且其降解物无毒无害,但是由于PFBS碳氟链较短且碳氟链上含有磺酸基亲水基团,导致其拒油性较差。

 

一些研究人员利用将含氟拒水、拒油整理剂与亲水易去污整理剂进行复配的方法,对织物进行拒水、拒油、易去污整理,梁晓杰等采用拒水拒油整理剂FK-510与吸湿排汗整理剂FK-829共混的方法对织物进行拒水、拒油、易去污整理,整理后的织物。李书彩等将三防整理剂HPC-1与易去污整理剂SR-38 进行复配,对织物进行三防与易去污整理,经整理的织物,拒水性可达90分,拒油性可达5-6级,易去污性可达4级。但是复合功能整理要求各整理剂间有较好的相容性,并且整理剂的比例也需严格控制才能达到较好的整理效果,另外复合整理对织物要求比较严格,要求用于整理的织物不能含有润湿剂、染色助剂残余浆料和其他助剂等。

 

为了提高含氟聚丙烯酸酯拒水、拒油整理剂的亲水性,使得经其整理剂后的在湿态下具有易去污的特性,一些研究人员将亲水链段引入了含氟聚合物中,使得该类整理剂既具有拒水拒油链段,又具有亲水链段的两亲性结果的含氟易去污整理剂。如窦蓓蕾等采用聚氨酯对含氟聚丙烯酸酯进行改性,制备出一种具有易去污功能的含氟聚丙烯酸酯拒水、拒油整理剂,试验结果表明亲水改性后的含氟聚丙烯酸酯拒水性可达90分,拒油性可达6级,易去污性可达4-5级。Maekawa Takashine等以羟乙基丙烯酸酯为亲水单体,以丙烯酸十二酯和丙烯酸全氟庚酯为疏水单体合成了一种三元共聚的含氟易去污整理剂。

 

 

就怎样有效提高含氟整理剂的亲水性,改善经其整理后织物的易去污性的问题,已有学者进行了一些实验研究。以羟乙基丙烯酸酯为亲水单体对含氟聚丙烯酸酯进行亲水改性,但改性效果并不理想;采用聚氨酯对含氟聚丙烯酸酯进行改性,但合成步骤繁琐而且聚氨酯分子量较大,封端双键会受到较大的位阻,反应活性较差;引入阴离子性单体则聚合物容易与带有负电的织物产生静电斥力,不利于对织物的吸附整理;3M公司PFBS系列产品采取对氟单体亲水改性的方法来改善其拒水拒油整理剂的易去污性,获得了较好的易去污效果,但是碳氟链上的亲水基团破环了碳氟链的规整性,导致其拒水拒油性变差。

 

德美化工目前有三只用于三防易去污整理的产品,主要用于棉或者涤棉织物整理的三防易去污整理剂DH-3601G,用于化纤织物三防易去污整理的DH-3601以及用于纱线整理的三防易去污整理剂312T。

 

这三只产品各有其应用特点,其中DH-3601G具有在棉织物上具有良好的拒油性和耐洗性,DH-3601在化纤织物上具有良好的易去污效果。而312T可以在筒纱机上使用,其具有良好的稳定性。

 

对于三防易去污中防水效果的测试,通常按照AATCC 22-2012喷淋法测试时的防水效果均较差,且耐洗性不佳,按AATCC 193-2007液滴法测试最佳配方具有良好的防水性能。两种标准测试巨大差异主要在于三防易去污整理剂的结构机理:三防易去污整理剂分子链段中同时含有亲水和疏水链段,干燥状态的含氟疏水结构在外,使织物拥有良好的防水防油性能,而湿态结构时亲水链段在外使织物表面亲水性能增加,污渍更容易洗出。AATCC 22-2013喷淋法测试时只要沾湿一点点布样,布样局部就会亲水,故喷淋法测试时防水性能很差。而AATCC 193-2007液滴法测试时不会遇到这样的问题,故其测试防水性能较好。所以对于三只用于三防易去污整理的产品,其防水效果按照常规的喷淋法(AATCC 22)其防水效果均较差,一般在50-70分左右,如果按照液滴法(AATCC 193)测试,其防水效果可达6级。

 

含氟易去污整理剂以其优异独特而实用的性能对织物整理作出了卓越的贡献,是迄今为止所有普通织物整理剂无法比拟的。但是目前易去污整理剂大都是含有亲水部分和拒水拒油部分的共聚化合物,此种整理剂价格昂贵、合成复杂、要求条件较高进而应用受到了很大的限制,因此有必要探寻一种新整理方法来达到目前易去污效果,这种共聚物型易去污整理剂是含氟部分在干态下起到拒水拒油效果,亲水部分在湿态下起到易去污效果,但这种整理方法的机理和工艺的优化有待于进一步的探讨和研究。

 

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