無氟防水劑對滌綸織物的后整理應用

朱 鳴，俞成丙

［1.科凱精細化工（上海）有限公司，上海 201512；2.上海大學材料科學與工程學院，上海 200444］

紡織品的功能整理是指通過對織物進行物理或化學處理使其具有特殊實用功能。防水整理是發展歷史較久，而且與日常生活關系非常密切的整理技術之一。含氟防水劑產品作為防水助劑已經非常成熟，可以賦予整理后的織物優異的防水性能，但是含氟防水劑具有持久的環境穩定性、較高的生物累積性以及很強的環境遷移能力，聯合國已經將其列入POPs 清單中予以禁用［1-3］。隨著人們的安全環保意識不斷增強，特別是國外有關國家、地區和組織明確禁止在紡織領域使用C8類物質后，尋找可以替代全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）的防水整理劑，成為染整行業亟待解決的首要問題［4-5］。因此，無氟防水劑的開發和應用顯得非常迫切，相關研究具有非常重要的現實意義。本文采用一種新型無氟防水劑對滌綸織物進行后整理，再對整理后的織物進行防水性能、耐水洗性、色牢度、撕破強度、色變以及加工持續性等測試，分析整理后的織物性能，為實際應用提供基礎數據。

1 實驗

1.1 材料與儀器

材料：滌綸春亞紡（190T/320T，宜興樂祺紡織集團有限公司），Repellan V9 無氟防水劑［科凱精細化工（上海）有限公司］，AATCC1993 WOB 標準洗滌劑（工業級，中國紡織科學研究院），醋酸（分析純，國藥集團化學試劑有限公司），去離子水（實驗室自制）。

儀器：FD-260 熱風循環干燥箱［賓德環境試驗設備（上海）有限公司］，3LWTW4815FW AATCC 洗衣機、3LWED4900YW2 AATCC 干衣機（美國惠而浦有限公司），ME204 電子天平（梅特勒-托利多科技有限公司），PBO 氣壓電動軋車、H-TS-3 高溫定形機（廈門瑞比精密機械有限公司），TN588 噴淋式防水性能測試儀（東莞市通銘儀器有限公司），Y（B）571-Ⅲ摩擦色牢度儀、YG（B）026D-500 擺錘法撕破強力儀（溫州市大榮紡織儀器有限公司），Datacolor 550 臺式分光測配色儀［德塔顏色商貿（上海）有限公司］。

1.2 實驗方法

將無氟防水劑配制成不同質量濃度的整理液，使用軋-烘-焙工藝整理滌綸織物。將滌綸織物浸入整理液中，取出織物，平鋪在軋機的輥筒上（經線方向垂直于輥軸），軋后取下；將處理完畢的織物100 ℃預烘1 min，最后在高溫定形機中170 ℃焙烘1 min。

1.3 測試

1.3.1 防水性

參照AATCC 22—2017《拒水性：噴淋試驗》進行測試。將180 mm×180 mm 測試樣緊緊固定于直徑為152 mm 的環上，將帶有織物的環放置在測試儀器的支架上，使噴頭中心對準環中心，織物的經向順著布面水珠流下的方向，加入（27±1）℃、250 mL 的去離子水于測試儀器漏斗中，并確保在25～30 s 內噴完；握住環的一側，在環的對側用硬物輕敲，并且測試樣面向這個物體，然后轉環180°，重復以上動作1 次［6］。根據布面水滴分布情況進行結果分數評定（100 分表示織物表面沒有沾附或潤濕；90 分表示織物表面有輕微不規則的沾附或潤濕；80 分表示織物表面噴淋點處有潤濕現象；70 分表示織物表面超出噴淋點處有部分潤濕；50 分表示織物表面完全潤濕；0 分表示整個織物表面完全潤濕，并且表面下沉）。

1.3.2 耐水洗性能

將整理后的織物放入AATCC 洗衣機中，參照AATCC 135—2018《機織和針織物自動家洗時尺寸變化》進行測試［7］。

1.3.3 色牢度

防水整理織物經過軋-烘-焙工序后，對色牢度會有一定程度的影響，采用摩擦色牢度儀進行測試。

1.3.4 撕破強力

參照GB/T 3917.1—2009《紡織品 織物撕破性能第1 部分：沖擊擺錘法撕破強力的測定》，使用擺錘法撕破強力儀進行測試。織物經向、緯向各測試5 次，取平均值［8］。

1.3.5 色變

參照GB/T 17644—2008《紡織纖維白度色度試驗方法》，利用臺式分光測配色儀進行測試。白色織物測試CIE 白度值；染色織物測試L*、a*、b*、ΔE值。測試時，將試樣折疊4 層，每個試樣測試4 個不同點，取平均值。

1.3.6 加工持續性

采用一浸一軋再焙烘的方法，將10 塊布料從1#到10#依次浸軋于工作液，浸軋后的工作液需要回流到原先的工作液系統中反復使用，如此反復進行得到10塊處理織物，檢測每一塊處理織物的防水性能。

2 結果與討論

2.1 防水性

滌綸織物是生活中普遍使用的面料，經無氟防水劑處理后可能表現出較好的防水性能。由表1 可以看出，Repellan V9 對滌綸織物具有良好的初始防水效果，且用量不大，僅需要50～60 g/L 防水等級就能達到100 分。與傳統含氟防水劑相比，除了在極低用量時防水等級略差，在其他用量時防水效果基本相同。

表1 無氟防水劑Repellan V9 在滌綸織物上的防水性能

2.2 耐水洗性

在日常生活中，要求紡織品經過多次洗滌后仍能保持原有的性能，因此整理后的織物需具備一定的耐水洗性能，耐洗性是衡量織物整理劑品質優劣的一個重要指標，也可以反映一種功能整理劑在紡織物上整理效果的耐久性。由圖1 可知，Repellan V9處理后的布樣在洗滌15 次后，防水性仍然可達90分；在水洗30 次后，防水性為80 分，表現出良好的耐水洗性。這是由于Repellan V9 是一種特殊的納米雜化交聯型聚硅氧烷防水劑，在高溫定形時，具有低表面能的長碳鏈烷基、甲基向織物表面遷移，伸向空氣，Si—O—Si 偶極鍵指向纖維，納米微粒SiO2包覆在聚硅氧烷Si—O—Si 主鏈之下并指向纖維基質。分子間會發生有效鍵合，從而有效提高無氟防水劑處理織物的耐水性能。

圖1 水洗次數對Repellan V9 防水性的影響

2.3 撕破強力

由表2 可知，經防水劑整理后的滌綸織物經緯向撕破強力較織物原樣均有不同程度的下降，但是下降幅度皆在可接受范圍內。防水整理后織物的經向撕破強力為14.6 N，強力保留率為98.65%，緯向撕破強力為12.5 N，強力保留率為97.66%；總體而言，撕破強力沒有明顯變化，不影響織物的最終服用性能。

表2 防水整理對滌綸織物撕破強力的影響

2.4 耐摩擦色牢度

色牢度是指被染色的織物在外部因素的作用下褪色以及變色的程度，耐摩擦色牢度是紡織品色牢度的最基本評估標準。本實驗使用中等深度的滌綸織物作為檢測對象，比較防水整理前后織物的耐摩擦色牢度。由圖2 可以看出，整理前后的染色織物耐摩擦色牢度均為4～5 級，并沒有發生顯著變化，這表明用無氟防水劑進行防水后整理并不會影響織物的耐摩擦色牢度。

圖2 整理前后染色織物的耐摩擦色牢度

2.5 色變

防水整理一般會對織物帶來一定的色變影響，白色織物一般會有黃變，染色織物會有顏色加深的趨勢。由表3 可以看出，防水劑用量為40 g/L 時，白色織物的黃變和染色織物的色變都不明顯，但是當防水劑用量為60 g/L 時，黃變和色變都會稍明顯，所以在做防水整理時選擇合適用量非常重要，并不是濃度越高越好。

表3 防水整理對滌綸織物色光的影響

2.6 加工持續性能

防水劑的加工持續性即防水劑吸附過程的穩定性，是后整理工藝十分重要的指標，直接關系到織物的加工成本和工藝穩定性。從表4 的數據和變化趨勢分析可知，采用Repellan V9 進行防水整理，初始防水性能與含氟防水劑基本相同，但是持續防水性能優于含氟防水劑。這是因為防水劑的持續加工穩定性與防水劑的分子結構以及防水劑與織物的親和力有關。該實驗表明，在加工初始時，織物對含氟防水劑吸附量大，導致后期防水效果下降趨勢偏大。

表4 防水劑在滌綸織物上的加工持續性

3 結論

（1）滌綸織物經無氟防水劑Repellan V9 整理后，僅需50～60 g/L 就能達到防水等級100 分，說明其對滌綸織物具有良好的初始防水效果。經過防水整理后的滌綸織物在經過家庭洗滌30 次后，雖然防水性能有所下降，但是仍然保持了良好的防水性能，證明整理后的織物防水效果有較高的耐久性。

（2）無氟防水劑Repellan V9 應用到織物上，幾乎不影響織物原有的物理性質。

（3）無氟防水劑Repellan V9 在滌綸織物上進行防水整理時，其連續防水性能的下降趨勢優于含氟防水劑，從而使加工工藝具有良好的可操作性。