綠色拒水拒油餐桌布的制備

馬雅芝，李亞超，余冬琪，馬 琪，李玉堂，俞天汝，李治江

(塔里木大學 機械電氣化工程學院，新疆 阿拉爾 843300)

天然纖維素纖維具有透氣性好、天然抑菌、手感豐富等其他纖維材料所不具備的特點，且天然纖維中，棉、亞麻纖維的資源較為豐富，并且環保可降解。亞麻纖維具有強度高、涼爽、耐高溫、耐摩擦、 低吸塵率、抑菌等特性[1]，棉纖維輕質柔軟、透氣性好[2-3]，是家紡產品的主要原材料。但是棉、麻纖維含有豐富的羥基，親水性好，作為餐桌布容易受到茶水、油等污染不易清潔，因此織物需要進行拒水拒油功能化整理。拒水拒油整理主要是改變纖維表面性能，從而降低纖維的表面能，降低織物的親水性，獲得“荷葉效應”的疏水效果[4-5]。

餐桌布主要分為裝飾餐桌布和塑料餐桌布2種[6]，裝飾餐桌布主要采用天然纖維、化學纖維及其混紡織物，以美觀為首要條件，沒有一定的功能性。塑料類餐桌布主要材料是聚氯乙烯(PVC)和樹脂，但其不可降解，使用過程中的老化對人身體有害。隨著人們對桌布的舒適性、保健性和安全防護性[7]等要求越來越高，因此需要開發美觀環保又具有拒水拒油功能性的綠色餐桌布，符合綠色紡織品的發展趨向。

本文選用棉織物、棉/亞麻混紡織物、亞麻織物作為綠色餐桌布，采用環保型含氟整理劑對織物進行功能整理，采用單因素試驗分析各項工藝參數，并對功能化整理后織物進行性能測試，以獲得棉織物、棉/亞麻混紡織物、亞麻織物拒水拒油整理的最佳工藝參數，最終開發出性能優異的綠色餐桌布產品。

1 試 驗

1.1 材料與儀器

原料：選用純棉織物(平紋組織，面密度350 g/m2，經向密度348根/(10 cm)，緯向密度344根/(10 cm))；棉/亞麻混紡織物(平紋組織，面密度400 g/m2，經向密度164根/(10 cm)，緯向密度146根/(10 cm),30%棉，70%麻)；亞麻織物(平紋組織，面密度420 g/m2，，經向密度164根/(10 cm)，緯向密度146根/(10 cm))。

試劑：環保型含氟整理劑648-2(千程塑化原料有限公司)。

儀器：HBC-15常溫小樣染色機(佛山市順德區容桂薈寶染整機械廠)；WZ400氣動臥式小軋車(常州第二紡織儀器廠有限公司)；YG811E織物懸垂性能測試儀(泉州市美邦儀器有限公司)；YG(B)461D-Ⅱ數學式織物透氣量儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司)；YG813織物沾水度測試儀測試儀(泉州市美邦儀器有限公司)；OCCA15EC接觸角測試儀(德國DataPhysics公司)。

1.2 拒水拒油整理工藝

拒水拒油整理工藝流程為：將棉織物、棉/亞麻混紡織物和亞麻織物在浴比為1∶20不同質量濃度含氟整理劑648-2中，在60°條件下浸潤25 min和一軋(軋液率70%～80%)后，在80 ℃時，預烘30 s，最后在100 ℃時，烘焙60 s。烘干后評價織物的各項性能。

1.3 性能測試

織物接觸角測試參照DB44/T 1872—2016《紡織品 表面潤濕性能的測定 接觸角法》進行測試；織物拒水等級參照AATCC 22—1997《織物的拒水等級》進行測試；織物拒油性測試參照AATCC 118—2009《織物的拒油性》進行測試。織物的透氣性參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》進行測試[8]。

2 試驗結果與討論

2.1 含氟整理劑質量濃度對拒水性能的影響

棉織物、棉/亞麻混紡織物、亞麻織物分別使用22、23、24、25、26 g/L的含氟整理劑進行整理，并分別測試其拒水等級，整理劑質量濃度對拒水性能的影響見圖1～3。

圖1 整理劑質量濃度對純棉織物拒水等級的影響Fig.1 Effect of the concentration of finishing agent on the water-repellent grade of pure cotton fabric

圖2 整理劑質量濃度對棉/亞麻混紡織物拒水等級的影響Fig.2 Effect of the concentration of finishing agent on the water repellency grade of cotton/linen blended fabric

圖3 整理劑質量濃度對亞麻織物拒水等級的影響Fig.3 Effect of the concentration of finishing agent on the water repellency grade of linen fabric

由圖1～3可知，棉織物和棉/亞麻混紡織物在整理劑質量濃度25 g/L之前，織物的拒水等級隨著整理劑質量濃度的增加呈現上升趨勢，而質量濃度在25 g/L之后，織物的拒水等級趨于水平，此時棉織物的噴淋拒水等級為5級，而在增加整理劑質量濃度之后，織物拒水效果增加不明顯，故棉織物和棉/亞麻混紡織物的最佳整理劑質量濃度為25 g/L。

亞麻織物在拒水整理劑質量濃度24 g/L之前，亞麻織物的拒水等級隨著整理劑質量濃度的增加而增加，呈現上升趨勢，而質量濃度在24 g/L之后，織物的拒水等級趨于水平，此時亞麻織物的噴淋拒水等級為5級，而在增加整理劑質量濃度之后，織物拒水效果增加不再明顯，故亞麻織物的最佳拒水整理劑質量濃度為24 g/L。

由于棉、棉/亞麻混紡織物和亞麻織物經過拒水拒油整理后, 整理劑648-2在織物表面形成一層薄膜, 并且含氟的烷基在薄膜的外表面排列, 使織物表面張力下降，因此拒水等級隨著整理劑質量濃度的增加呈現上升趨勢，整理劑作用于3種織物的效果都比較理想。

2.2 含氟整理劑質量濃度對拒油性能的影響

棉織物、棉/亞麻混紡織物、亞麻織物分別使用22、23、24、25、26 g/L的含氟整理劑進行整理，并分別測試其拒油等級，整理劑質量濃度對拒油性能的影響如圖4～6所示。

圖4 整理劑質量濃度對棉織物拒油等級影響Fig.4 Effect of the concentration of finishing agent on the oil-repellent grade of cotton fabric

圖5 整理劑質量濃度對棉/亞麻混紡織物拒油等級影響Fig.5 Effect of the concentration of finishing agent on the oil-repellent grade of cotton/linen blended fabric

圖6 整理劑質量濃度對亞麻織物拒油等級影響Fig.6 Effect of the concentration of finishing agent on the oil-repellent grade of linen fabric

由圖4～6可知，棉織物與棉/亞麻混紡織物的拒油等級會隨著含氟整理劑質量濃度的增加而呈現上升趨勢，當含氟整理劑質量濃度為25 g/L時，拒油等級呈現水平趨勢，繼續增加含氟整理劑濃度，拒油效果增加不再顯著，故棉織物與棉/亞麻混紡織物的含氟整理劑最佳質量濃度為25 g/L。

亞麻織物拒油等級隨著含氟整理劑質量濃度的增加而呈現上升趨勢，當含氟整理劑質量濃度為24 g/L時，拒油等級開始趨于水平狀態，繼續增加含氟整理劑質量濃度，拒油效果增加不再顯著，故亞麻織物的含氟整理劑最佳質量濃度為24 g/L。

2.3 拒水拒油效果評價

2.3.1 拒水效果

對最佳整理劑質量濃度下拒水拒油整理后的棉織物、棉/亞麻混紡織物和亞麻織物和原織物上分別滴水，織物拒水拒油整理前后拒水效果圖如圖7所示。

圖7 織物拒水拒油整理前后拒水效果圖Fig.7 Water-repellent effect of fabric before and after water and oil-repellent finishing.(a) Unfinished cotton fabric; (b) Finished cotton fabric;(c) Unfinished cotton/linen blended fabric; (d) Finished cotton/linen blended fabric; (e) Unfinished linen fabric; (f) Finished linen fabric

2.3.2 拒油效果

對最佳整理劑質量濃度下拒水拒油整理后的棉織物、棉/亞麻混紡織物和亞麻織物和原織物上分別滴油，織物拒水拒油整理前后拒油效果圖如圖8所示。

圖8 織物拒水拒油整理前后拒油效果圖Fig.8 Oil-repellent effect of fabric before and after water and oil-repellent finishing.(a) Unfinished cotton fabric; (b) Finished cotton fabric;(c) Unfinished cotton/linen blended fabric; (d) Finished cotton/linen blended fabric;(e) Unfinished linen fabric; (f) Finished linen fabric

2.3.3 接觸角測試

對最佳整理劑質量濃度下拒水拒油整理后的棉織物、棉/亞麻混紡織物和亞麻織物和原織物進行接觸角測試，織物拒水拒油整理后接觸角圖如圖9 所示。

圖9 織物拒水拒油整理后接觸角圖Fig.9 Contact angle diagram of fabric after water and oil repellent finishing.(a)Cotton fabric;(b)Cotton/linen blended fabric;(c)Linen fabric

從圖7～9可知，拒水拒油整理后織物的拒水拒油性能顯著提升，從拒水效果棉織物、棉/亞麻混紡織物和亞麻織物均有塌陷的水滴變為滾動的水珠，滾動的水珠說明其接觸角比較大，超過90°，很容易去除，不易浸潤到織物內部。從拒油效果圖可知棉織物、棉/亞麻混紡織物和亞麻織物均有浸潤的油漬變為滾動的油珠，在一定的時間中用親油性的織物可以將油珠去除。接觸角試驗，由于3種織物均具有較好的親水性，因此在未做拒水拒油的織物不易測到其接觸角，拒水拒油處理后的棉織物、棉/亞麻混紡織物和亞麻織物的接觸角分別為129.3°、 126.4 °、140.3°，3塊織物的接觸角均大于120°，說明具有了良好的拒水性能。綜上所述，通過拒水拒油整理后，棉織物、棉/亞麻混紡織物和亞麻織物均具有良好的拒水拒油性能，從接觸角的大小可知，亞麻織物的性能最好。

2.4 性能表征

2.4.1 透氣性

根據GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》，設定測試壓強為100 Pa，將一定規格的織物夾持在試樣圓臺上，壓下試樣壓緊手柄，使壓緊圈壓緊試樣后開始測試。每塊試樣取5處不相同的位置進行測試，結果取平均值，織物的透氣性能如表1所示。

表1 織物的透氣性能Tab.1 Air permeability of fabric

由表1可知，棉織物、棉/亞麻混紡織物和亞麻織物在經過拒水拒油整理后，對織物的透氣性能影響不大，說明沒有在形成膜的同時阻礙空氣的通過。

2.4.2 懸垂性

根據GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測定》對織物整理前后織物進行懸垂性進行測定，測定結果如表2所示。

表2 織物的懸垂性能Tab.2 Drape performance of fabric

根據表2可知，棉織物、棉/亞麻混紡織物和亞麻織物在經過拒水拒油整理后，織物懸垂系數都變小，織物懸垂性有了較明顯的提升，懸垂性越來越好，說明拒水拒油整理劑在一定程度上可以改善織物的懸垂性。

2.4.3 耐水洗性

考慮到餐桌布的實際用途，選擇食用油、醋和水分別滴在水洗10次后的棉織物、棉/亞麻混紡織物、亞麻織物上，如圖10～12所示。評價織物耐水洗性能。

圖10 棉織物耐水洗效果圖Fig.10 The effect of washing-resistant cotton fabric.(a) Photo of dripping water; (b) Photo of dripping oil; (c) Photo of dripping vinegar

圖11 棉/麻混紡織物耐水洗效果圖Fig.11 The effect of washing-resistant cotton and linen fabric.(a) Photo of dripping water; (b) Photo of dripping oil; (c) Photo of dripping vinegar

圖12 亞麻織物耐水洗效果圖Fig.12 The effect of washing resistance of linen fabric.(a) Photo of dripping water; (b) Photo of dripping oil; (c) Photo of dripping vinegar

從圖10～12可知，織物經過10次水洗后3種織物均具有一定的拒水拒油性能，均有一定的耐水洗性。但是棉織物的拒水拒油效果變差了，是因為棉織物在3種織物中最為輕薄，拒水拒油整理及與棉織物的結合性不好，織物在洗滌過程中洗滌劑較易進入織物內部，使得織物在摩擦過程中與纖維結合不牢固的整理劑分子破壞，從而性能變差[8-9]。棉/亞麻混紡織物和亞麻織物拒水拒油性能依然很好，在實際應用中有一定的耐久性。從圖中可知，水滴、油滴、醋滴依然是滾動體，可以快速去除。

3 結 論

本文采用了棉織物、棉/亞麻混紡織物以及亞麻織物進行拒水拒油整理，整理劑的質量濃度對織物拒水拒油效果影響較明顯，經過拒水拒油等級的評定確定的最佳含氟整理劑質量濃度為：棉織物與棉/亞麻混紡織物25 g/L；亞麻織物24 g/L。并對整理后織物的性能進行表征，通過接觸角和滴水滴油效果評價3種織物均達到了良好的拒水拒油效果，其接觸角分別為：棉織物129.3°、棉/亞麻混紡織物 126.4°、亞麻織物140.3°。并表征了整理后的性能，整理劑對織物的透氣性和懸垂性影響不大。10次水洗后棉織物、棉/亞麻混紡織物和亞麻織物均具有一定的拒水拒油性能，但是棉織物的耐水洗性能不佳，綜合考慮亞麻織物適合作為綠色餐桌布。