無氟防水劑DM-3696在化纖面料上的應用

張建國，陳曉妹，盧 霜，黃尚東，鄧東海

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

隨著科技的不斷進步，人們對紡織品的功能性需求越來越高。紡織品在穿著或者使用過程中難免碰到水污、油漬，因此，防水紡織品走進人們的生活。目前，優秀的防水拒油整理劑是含氟的有機聚合物；但這些防水拒油整理劑大都含有PFOS 或其衍生物，因此，替代品的開發十分迫切［1-3］。PFOS 和 PFOA 的替代產品有兩種。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，這類氟化合物雖然降低了生物累積性和毒性，但安全性仍需進一步驗證；而且PFOA 是生產氟碳類防水助劑的副產品，所謂的“PFOA Free”并不是完全不含PFOA，只是低于可供檢測的最低限度，因此仍存在一定的危害。另外一種是完全不含氟的無氟防水劑，常見的主要有兩類。一類是烷烴長鏈類防水劑，還有一類是特殊結構的碳氫樹脂無氟防水劑。相比氟系防水劑，無氟防水劑不易在生物體內沉積、容易降解、對人體無害，是更加安全環保的產品。但還存在防油性能差的問題，只能應用于面料的防水整理，達不到“防水、防油、防污”的三防整理效果［4-6］。

現以廣東德美精細化工集團股份有限公司生產的無氟防水劑DM-3696 作為防水整理劑，通過改變防水劑用量、焙烘溫度和時間、工作液pH，獲得在不同化纖織物上整理的最優工藝，并與其他品牌無氟防水劑A、B 進行防水性及耐洗性等的對比。

1 實驗

1.1 材料與儀器

織物：陽離子仿記憶（黑色，90 g/m2），320T 春亞紡（藍色，72 g/m2），400T尼絲紡（紅色，35 g/m2）。

藥品：無氟防水劑DM-3696、交聯劑DM-3915（廣東德美精細化工集團股份有限公司），無氟防水劑A、B（市售）。

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

1.2 整理工藝

防水劑用量x，交聯劑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[相對濕度（65±2）%，溫度（20±2）℃，4 h]，測試。

1.3 測試

防水性能：按照AATCC 22—2017《拒水性/淋雨潑水測試》測定。洗滌方法：按照GB/T 8629—2017《紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序》中的A 型洗衣機4N 程序進行，60 ℃烘箱烘干。色變：采用分光測色儀，在D65光源下測試。柔軟性：采用實物手感評定法，以5 個受過訓練的人組成一個小組評估織物手感。先通過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，最差的定為1 級，其余的手感通過參照法得出，分為1～5 級，數值越大越柔軟。干洗方法：參照GB/T 19981.2—2014《紡織品織物和服裝的專業維護、干洗和濕洗第2 部分：使用四氯乙烯干洗和整燙時性能試驗的程序》洗滌。

2 結果與討論

2.1 整理工藝優化

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；當防水效果達到90 分后，防水效果隨防水劑用量的增加變化緩慢。根據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，陽離子仿記憶40 g/L。

表1 DM-3696用量對防水效果的影響

2.1.2 焙烘溫度及時間

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，防水劑分子排列規整，防水基團有序地排布在纖維外側；隨著焙烘溫度的升高，分子排列更加規則，從而使防水效果變好。焙烘溫度均選擇170 ℃。

圖1 焙烘溫度對防水效果的影響

由圖2可知，隨著焙烘時間的延長，防水效果提高；焙烘時間延長到一定值后，防水效果不再發生變化。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間，因此，只有保證足夠的焙烘時間才能充分發揮防水劑的性能；再繼續延長時間，對提高防水等級沒有任何幫助，反而增加能耗，降低生產效率。焙烘時間均選擇60 s。

圖2 焙烘時間對防水效果的影響

2.1.3 工作液pH

由圖3可知，工作液pH 對陽離子仿記憶和春亞紡防水效果的影響較小，而對尼絲紡的影響較大。這與分子結構有關，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，分子鏈段帶有大量正電荷，影響帶陽離子基團的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 時防水效果較好，變化不大，故可不調節工作液pH。

圖3 工作液pH 對防水效果的影響

2.2 防水效果對比

由表2可知，在春亞紡、尼絲紡、陽離子仿記憶織物上，DM-3696 的初始防水效果優于市售防水劑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氟防水劑A、B。

表2 不同防水劑的防水性能對比

2.3 其他效果對比

由表3可知，經過3 只無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，陽離子仿記憶織物經DM-3696 整理，干洗3次后仍可獲得良好的防水效果。

表4 陽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（滌綸機織布）經DM-3696 整理后洗滌20 次，防水效果仍可達70分以上。

表5 DM-3696的持久耐洗性能

3 結論

無氟防水劑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、陽離子仿記憶40 g/L；配套適量交聯劑DM-3915；可不調節工作液pH；170 ℃焙烘60 s。DM-3696 在不同織物上的防水效果及耐洗性優于市售無氟防水劑A、B，手感柔軟，耐干洗且耐洗20次。