純棉織物拒水拒油整理工藝優化

張蘭 孟家光

摘 要：通過對純棉織物拒水拒油整理，采用無氟整理劑，搭配交聯劑使用，采用單因素法，以接觸角為拒水評價指標，以花生油潤濕面積為拒油指標，探討了浸軋方式、整理劑用量、交聯劑用量、焙烘溫度和時間對織物拒水拒油、耐水洗性能的影響。得出拒水最佳整理工藝：浸軋方式為一浸一軋，整理劑質量濃度40g/L，交聯劑質量濃度15g/L，焙烘溫度140℃，焙烘時間3min，分別用非環保整理劑和無氟整理劑搭配交聯劑整理，與空白組比較測得性能：拒水接觸角從65.5霸黽擁？19.83埃？0次之后，織物的拒水接觸角為125.59埃ㄉ腿笫婊？8.5mm2，耐水洗性能提高。

關鍵詞：純棉織物;接觸角;拒水;耐水洗性能;環保

中圖分類號：TS195.2? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：B? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-2346（2021）03-0009-06

0? ? 引言

隨著科學技術的發展和物質生活水平的不斷提高，人們對紡織品服裝的需求已不僅僅只體現在服用和美觀上，安全與保健功能越來越受關注。紡織品不僅要滿足保健化、舒適化、時尚化、高檔化的新需求，而且要符合綠色、環保、低碳的時代主題。[1]作為制造業轉型升級的重要抓手，綠色發展已經上升為國家戰略。[2]棉纖維廣泛使用，但其存在吸濕后不易干燥、易粘在皮膚上造成人體不適、易滋生細菌等問題，[3]因此要對棉織物進行拒水整理。含氟防水劑，特別是含有8個全氟碳鏈聚合物的防水整理劑，在生產和使用過程中具有致癌性和生物積累性，[4]已逐漸淡出市場。因此，更容易被消費者接受的無氟防水劑開發成為新的研究熱點。

棉織物拒水拒油整理一般是通過物理或化學方法降低織物的表面能、改變織物表面的粗糙程度實現，常用的整理方法有覆膜法、涂層法、浸軋法等，常用的整理劑有氟系或硅系整理劑及近年來研究較多的無氟整理劑。[3]

一般情況下，液體表面能與固體表面能越接近，越難以潤濕。確定固體表面能比較難，所以由表面能判斷是否潤濕也不太容易。固體表面的潤濕性能通常是用液體與固體表面的接觸角大小進行表征的。[5]織物要達到拒水、拒油目的，接觸角應該大于90埃喲ソ竊醬螅芩⒕苡托Ч膠謾6]

本實驗主要研究環保型整理劑搭配交聯劑對純棉織物的拒水拒油效果及耐久性能影響，找出最佳整理工藝，改善純棉織物的親水性能，同時對織物的拒油性能有一些改善，達到環保型拒水拒油的功能。

1? ? 實驗部分

1.1? ? 實驗原料

未經化學漂白處理的純棉平紋機織物，織物規格為27.8tex？7.8tex？00根/10cm？70根/10cm，克重是113.4g/m2（紹興市萬織有限公司）;大金無氟防水XF-5003 TDS整理劑（蘇州祎澤紡織科技有限公司）;PHOBOL甔AN TDS交聯劑（蘇州祎澤紡織科技有限公司）;Telflon CP-SLA整理劑（蘇州祎澤紡織科技有限公司）;醋酸（天津市大茂化學試劑廠）;去離子水（實驗室自制）。

1.2? ? 實驗儀器

JC2000A型接觸角測試儀;HD394A型氣動立式小軋車;101型電熱鼓風干燥;LA-205型定型機;SW-12AII型耐洗色牢度試驗機;FA2004N型電子分析天平。

1.3? ? 工藝流程

織物準備→制備整理劑→M浸N軋（整理劑質量濃度為Ag/L，交聯劑質量濃度為Bg/L，浸漬180s）→預烘（溫度為90℃，時間為3min）→焙烘（溫度P℃，時間Qmin）→水洗（C次）→自然晾干12h。

采用單因素實驗法，從最初設定的整理工藝進行依次篩選，進行后續實驗，對比得出最佳拒水效果的整理工藝。

1.4? ? 整理后織物性能表征

1.4.1? ? 拒水性能

選取5個不同的位置，用擬合分析法測量棉織物對水的靜態接觸角大小，取平均值，為評價指標。根據J2C000A接觸角測試儀指示說明書進行操作。

1.4.2? ? 拒油性能

用鉛筆將花生油潤濕部位做好記號，然后用直尺測量潤濕半徑，計算純棉織物對花生油的潤濕面積大小，為拒油性能評價指標。

1.4.3? ? 耐水洗性能

參照GB/T 12490-2014《紡織品 色牢度試驗 耐家庭和商業洗滌色牢度》標準在SW-12AII型耐洗色牢度試驗機中進行，水溫為40℃，洗滌劑濃度為0.2%，在150mL溶液中洗滌45min。此法相當于5次洗滌。洗滌后，在40℃和100mL的水中洗滌2次，每次1min，最后自然晾干。

1.5? ? 工藝優化過程

1.5.1? ? 浸軋方式

實驗將浸軋方式作為變量，使用單因素分析法，通過對一浸一軋、一浸二軋、二浸二軋方式進行對比，探討浸軋方式對純棉織物整理效果影響。

純棉織物拒水整理工藝：浸軋方式為一浸一軋、一浸二軋、二浸二軋;整理劑質量濃度50g/L;交聯劑質量濃度13g/L;預烘溫度90℃;預烘時間3min;焙烘溫度120℃;焙烘時間2min。測試效果如圖1。

1.5.2? ? 整理劑質量濃度

實驗整理劑質量濃度作為變量，使用單因素分析法，探究整理劑質量濃度對純棉織物拒水拒油效果的影響，純棉織物拒水整理工藝：浸軋方式為一浸一軋;整理劑質量濃度為40g/L、50g/L、60g/L;交聯劑質量濃度13g/L;預烘溫度90℃;預烘時間3min;焙烘溫度120℃;焙烘時間2min。測試效果如圖2。

1.5.3? ? 交聯劑質量濃度

實驗將交聯劑質量濃度作為變量，使用單因素分析法，探究交聯劑質量濃度對純棉織物的拒水拒油效果的影響，純棉織物拒水拒油整理工藝：浸軋方式為一浸一軋;整理劑質量濃度為50g/L;交聯劑質量濃度為11g/L、13g/L、15g/L;預烘溫度90℃;預烘時間3min;焙烘溫度120℃;焙烘時間2min。測試效果如圖3。

1.5.4? ? 焙烘溫度

實驗將焙烘溫度作為變量，使用單因素分析法，探究焙烘溫度對純棉織物拒水拒油效果影響，純棉織物拒水整理工藝為：浸軋方式為一浸一軋;整理劑質量濃度為50g/L;交聯劑質量濃度為15g/L;預烘溫度90℃;預烘時間3min;焙烘溫度為100℃、120℃、140℃;焙烘時間2min。測試效果如圖4。

1.5.5? ? 焙烘時間

實驗將焙烘時間作為變量，采用單因素實驗法，探究焙烘時間對純棉織物拒水拒油效果的影響，純棉織物拒水整理工藝為：浸軋方式為一浸一軋;整理劑質量濃度為50g/L;交聯劑質量濃度為15g/L;預烘溫度90℃;預烘時間3min;焙烘溫度為120℃、140℃;焙烘時間為1min、2min、3min。測試效果如圖5。

從以上結果得到最佳整理工藝為：浸軋方式為一浸一軋;整理劑質量濃度為50g/L;交聯劑質量濃度為15g/L;預烘溫度90℃;預烘時間3min;焙烘溫度為120℃、140℃;焙烘時間為1min、2min、3min。將最佳工藝應用到相同規格織物上，再與空白組對比，水洗不同次數，最后分析水洗前后的拒水效果。

1.6? ? 實驗結果及分析

實驗結果如圖6、圖7。

由圖6的A圖和D圖可知，對于未處理的純棉織物，在水洗之前和水洗之后都不具有拒水的功能，可以根據B/C/E/F圖做出對比看出，無氟防水劑中加了交聯劑與八碳整理劑對織物整理之后，水洗0次的拒水接觸角是近乎相同的，說明在水洗之前兩種整理劑整理之后織物的表面張力并沒有多大的差別，拒水效果近乎相同。

經過多次水洗之后沒有加交聯劑的八碳整理劑的拒水接觸角明顯小于加了交聯劑的無氟整理劑，分析此現象，是因為交聯劑中攜帶的異氰酸基防止水和其他活性物質對織物的作用，而沒有加交聯劑的織物經多次水洗后，由于整理劑脫落，整理后的織物拒水性能逐漸變差。水洗10次之后，無氟整理劑與交聯劑整理之后織物的拒水接觸角反而變大，根據潤濕方程，說明整理之后織物的表面張力下降。分析可能是之前的整理劑在織物表面停留的過多，導致織物表面的性能有些不穩定，當織物經過水洗之后，多余的整理劑洗去，讓織物的表面性能變得更加穩定，織物的表面張力低于水的表面張力，潤濕接觸角也增大;圖7表明，雖然無氟防水劑整理之后的織物對油的潤濕面積沒有八碳整理劑整理之后對油潤濕面積小，但是前者的潤濕面積相較于原布縮小，織物疏油效果變好。

無氟拒水劑能夠賦予棉織物較好的拒水性能，主要依賴兩個關鍵要素：一是聚合物所含的低表面能烷基;二是聚合物在纖維表面形成拒水膜并具有一定粗糙度。[7]因此，通過無氟防水劑與交聯劑搭配使得無氟整理劑與織物反應在纖維表面形成三維網狀結構，交聯劑里面的封閉型異氰酸基起了一定的膠接作用，從而明顯地提高了拒水拒油效果的耐久性。

2? ? 結語

1）采用單因素實驗法，得到了優化之后的整理工藝：浸軋方式為一浸一軋，整理劑質量濃度40g/L，交聯劑質量濃度15g/L，焙烘溫度140℃，焙烘時間3min。

2）采用無氟防水劑搭配交聯劑與八碳整理劑整理之后的織物進行拒水效果對比，前者整理的織物的接觸角達到了119.83埃笳囈喲ソ俏？16.65埃得魑薹浪鏈釓浣渙鏈碇蟮鬧錁芩Ч謾？

3）未處理過的織物和無氟整理劑整理之后的織物相比，前者對油的潤濕面積達到了0.785cm2，整理之后的織物對花生油的潤濕面積僅為0.055cm2，因此提高了織物拒油的性能。

4）本文只研究了對純棉織物的拒水拒油工藝優化，可進一步對織物做更多后整理工藝的結合優化工藝，對其他原料以及織物類型的織物面料做進一步的工藝優化。

參考文獻

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[7]王少飛，翁雨晴，杜金梅，等.棉織物的無氟拒水整理性能分析[J].印染，2020，46（01）：6-9，24.

Optimization of Water and Oil Repellent Finishing Process for Pure Cotton Fabrics

ZHANG Lan? ? MENG Jia-guang

（School of Textile Science and Engineering，Xi'an Polytechnic University，Xi'an，Shaanxi 710048，China）

Abstract： Through the water and oil repellent finishing for pure cotton fabrics，using fluoride free finishing agent with cross-linking agent，using the single factor method，with contact angle as the water repellent evaluation index and with the peanut oil wetting area as the oil repellent index，this paper discusses the influence of the pad way，the finishing agent，the dosage of cross-linking agent，and the baking temperature and time on the property of water and oil repellent and water washing resistance.The results show that the best water repellent finishing process was as follows：the pad way was one-dipping and one-rolling，the mass concentration of finishing agent was 40g/L，the mass concentration of cross-linking agent was 15g/L，the baking temperature was 140℃，and the baking time was 3min.Non-environmental protection finishing agent and non-fluorine finishing agent were used to finish the cross-linking agent respectively.Compared with the blank group，the measured performance was as follows：The water repellent contact angle of the fabric increased from 65.5？to 119.83？ After washing for 10 times，the water repellent contact angle of the fabric was 125.59？the wetting area of peanut oil was 78.5mm2，and the washable property of the fabric was improved.

Key words： pure cotton fabrics;contact angle;water repellent;water washing resistance;environmental protection

（責任編輯：田? ? 犇）