耐高溫濾料的三防整理工藝探討

杜梅+呂立斌+畢紅軍+陳嘉毅+馬志鵬+陸振乾+王愛民+++++王春霞

摘要：采用三防整理劑對(duì)耐高溫滌綸/液晶聚芳酯濾料進(jìn)行整理，研究整理液濃度、烘培溫度和烘培時(shí)間對(duì)濾料的防水性、防油性、防污性的影響。利用正交實(shí)驗(yàn)分析影響整理效果因素的主次順序和最佳工藝，測(cè)定濾料的接觸角和透氣率兩個(gè)指標(biāo)，采用綜合評(píng)分法把各指標(biāo)數(shù)值折合為一定標(biāo)準(zhǔn)的分?jǐn)?shù)，然后合并成一個(gè)總分進(jìn)行分析。結(jié)果表明，影響因素的主次順序?yàn)檎硪簼舛取⒑姹簻囟群秃姹簳r(shí)間，三防整理的最佳工藝為整理液濃度25g/L，烘焙溫度180℃，烘焙時(shí)間1.5min。

關(guān)鍵詞：三防整理；滌綸/液晶聚芳酯濾料；接觸角；透氣率；綜合評(píng)分法

中圖分類號(hào)：TS195.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Exploration on Tri-proof Finishing of High Temperature Resistant Filter Fabric

Abstract： The high temperature resistant polyester/Liquid crystal polyarylate filter fabric was finished by tri-proof finishing agent to investigate the influences of finishing liquid concentration， curing temperature and curing time on the water proof and oil resistant of filter fabric. The primary sequence of affecting factors and the optimum process was determined by orthogonal design. The contact angle and air permeability of filter fabric were measured. The comprehensive evaluation method was used. The indexes of contact angle and air permeability were added to arrive at a standard score. It was concluded that the primary sequence was finishing liquid concentration， curing temperature and curing time. The optimum process of tri-proof finishing was obtained as the finishing liquid concentration 25 g/L， curing temperature 180℃ and the curing time 1.5 min.

Key words： tri-proof finishing； polyester/liquid crystal polyarylate filter； contact angle； air permeability； comprehensive evaluation method

近年來，隨著下游行業(yè)對(duì)除塵濾料的功能性要求越來越高，耐高溫、耐腐蝕、抗靜電、防防油、防污等功能性過濾材料成為研究熱點(diǎn)。在利用袋式除塵器處理含濕量大或粘性較大的含塵氣體時(shí)，粉塵易粘附濾袋，且不易除去，這就要求對(duì)濾料進(jìn)行三防整理，使其表面具有憎水憎油性能，在使用中不易粘附粉塵而堵塞糊袋，使用后容易清灰。現(xiàn)以TK-360含氟三防整理劑采用軋烘焙對(duì)耐高溫滌綸/液晶聚芳酯濾料進(jìn)行整理，研究整理液濃度、烘焙溫度和時(shí)間對(duì)其防水性、防油性和防污性的影響，并探索三防整理的最佳工藝。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與設(shè)備

材料：滌綸/液晶聚芳酯濾料，江蘇菲特濾料有限公司；TK-360含氟三防整理劑，吳江市金泰克化工助劑有限公司。

設(shè)備：HH-S恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市正基儀器有限公司；PA-D電動(dòng)均勻軋車，上海基鍵測(cè)試機(jī)械有限公司；JC2000D3接觸角測(cè)量?jī)x，上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司；YG461E型數(shù)字式透氣儀，成都名馳儀器有限公司。

1.2 三防整理

配制不同濃度（5、10、15、20、25 g/L）的三防整理液，采用軋烘焙方法對(duì)濾料進(jìn)行三防整理，烘焙溫度和烘焙時(shí)間分別為160、165、170、175、180 ℃和0.5、1、1.5、2、2.5 min。工藝流程為：浸軋（浸液率60%～70%）→干燥（110℃× 2 min）→烘焙。

1.3 性能測(cè)試

（1）防水性測(cè)試

通過測(cè)定一定大小的水滴在濾料表面形成的角度即接觸角來評(píng)定濾料防水性。采用JC2000D3接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)定滌綸濾料的接觸角，將一定大小的濾料置于織物繃床上，使之水平處于繃緊狀態(tài)，然后將繃床置于垂直于微量進(jìn)樣器的下方樣品臺(tái)上，采用微量進(jìn)樣器將 5 μL的蒸餾水垂直滴在濾料表面，通過調(diào)節(jié)按鈕來獲取清晰的圖像投影到電腦屏幕上，采用量高法計(jì)算接觸角。

（2）防油性測(cè)試

根據(jù)AATCC118-2002標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定防油分值來評(píng)判濾料防油性。分值（50～150分）越高，防油性越好。

（3）防污性測(cè)試

根據(jù)AATCC130-2000標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定防污等級(jí)來評(píng)定濾料防污性。等級(jí)（1～5級(jí)）越高，防污性越好。

（4）透氣性測(cè)試

根據(jù)GB/T5453—1997測(cè)定濾料透氣性，通過透氣性來評(píng)價(jià)濾料的過濾效率。測(cè)試面積20cm2，壓差200Pa。

2 結(jié)果與討論

2.1 整理液濃度對(duì)濾料性能的影響

采用不同整理液濃度對(duì)濾料進(jìn)行三防整理時(shí)，烘焙溫度和烘焙時(shí)間分別為160℃和0.5min。整理液濃度對(duì)三防性能的影響見表 1。

由表1可知，隨著整理液濃度增加，含氟整理劑在纖維表面增多，纖維表面能降低，使濾料的三防性能明顯上升，隨著整理液濃度增加到15～20g/L后，整理劑在纖維表面達(dá)到飽和，即使繼續(xù)提高整理液的濃度，濾料的三防性不再發(fā)生明顯變化。

2.2 烘焙溫度和烘焙時(shí)間對(duì)濾料性能的影響

在整理液濃度為5g/L時(shí)，分別在不同烘焙溫度（時(shí)間定為0.5min）和烘焙時(shí)間（溫度定為160℃），考察兩個(gè)因素對(duì)濾料三防性能的影響，結(jié)果見表2、表 3。

分析表 2、表 3 數(shù)據(jù)可知，較短的烘焙時(shí)間和較低的烘焙溫度會(huì)導(dǎo)致含氟整理劑在濾料表面成膜不均勻，三防效果增加不明顯。反之，過長(zhǎng)的焙烘時(shí)間和過高的烘焙溫度，會(huì)影響濾料本身的性能，因此，理想的焙烘溫度為175℃，時(shí)間為2min。

2.3 最佳工藝探討

本正交試驗(yàn)的試驗(yàn)指標(biāo)是接觸角和透氣率兩個(gè)指標(biāo)，采用綜合評(píng)分法進(jìn)行分析，把接觸角和透氣率兩個(gè)指標(biāo)數(shù)值折合為標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)，然后合并成一個(gè)總分，總分越大表示試驗(yàn)結(jié)果越好。

式（1）中，X表示接觸角值；Y表示對(duì)應(yīng)評(píng)分?jǐn)?shù)值；X小為最小接觸角值，其對(duì)應(yīng)評(píng)分?jǐn)?shù)為0分；X大為最大接觸角值，其對(duì)應(yīng)評(píng)分?jǐn)?shù)為10分。

式（2）中，X表示透氣率；Y表示對(duì)應(yīng)評(píng)分?jǐn)?shù)值；Z小為最小透氣率，其對(duì)應(yīng)評(píng)分?jǐn)?shù)為0分；Z大為最大透氣率，其對(duì)應(yīng)評(píng)分?jǐn)?shù)為10分。

按表4設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，防水性和透氣性結(jié)果見表5。

表5中，極差R越大表示該列因素的數(shù)值在試驗(yàn)范圍內(nèi)的變化，會(huì)導(dǎo)致總分在數(shù)值上有更大變化。根據(jù)極差的大小，影響濾料防水性和透氣性的主次順序?yàn)檎硪簼舛取⒑姹簻囟群秃姹簳r(shí)間。由于總分越大越好，所以應(yīng)選擇整理液濃度、烘焙溫度和烘焙時(shí)間列中最大值對(duì)應(yīng)的水平，由此確定最優(yōu)方案為A3B3C2，即整理液濃度25g/L，烘焙溫度180℃，烘焙時(shí)間1.5min。

3 結(jié)論

耐高溫滌綸/液晶聚芳酯濾料經(jīng)含氟整理劑TK-360整理后具有較好的防水、防油、防污效果。隨整理液濃度、烘焙溫度和烘焙時(shí)間增加，整理后濾料的三防效果先上升后趨于穩(wěn)定。采用正交試驗(yàn)和綜合評(píng)分法，直觀分析得出影響三防整理效果因素的主次順序?yàn)檎硪簼舛取⒑姹簻囟群秃姹簳r(shí)間，最佳工藝參數(shù)為整理液濃度25g/L，烘焙溫度180℃，烘焙時(shí)間1.5min。

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作者簡(jiǎn)介：杜 梅，女，1967年生，副教授，主要從事紡織材料與紡織品研究。

通訊作者：王春霞，教授，E-mail：cxwangycit@163.com。

作者單位：杜 梅，鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織服裝學(xué)院；呂立斌、畢紅軍、陳嘉毅、馬志鵬、陸振乾、王春霞，鹽城工學(xué)院/江蘇省生態(tài)建材與環(huán)保裝備協(xié)同創(chuàng)新中心/江蘇省新型環(huán)保重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；王愛民，江蘇菲特濾料有限公司。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（11305138）；江蘇省科技廳產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金——前瞻性聯(lián)合研究項(xiàng)目（BY2014108-07、BY2015057-08、BY2015057-18）；江蘇省生態(tài)建材與環(huán)保裝備協(xié)同創(chuàng)新中心共性技術(shù)類項(xiàng)目（GX2015205）。