蚕丝是天然蛋白质纤维具有许多优良的服用特性如光泽柔和、手感滑爽、吸湿透气、轻盈飘逸、悬垂性能好等。在倡导“绿色‘’、“环保”的21世纪真丝织物作为天然的生态纺织品更是备受消费者的青睐。为迎合广大消费者个性化、新颖化、功能化的要求,开发高档多功能性丝织物已经势在必行。我国是蚕丝大国.对真丝进行整理提高其附加值增强在国际市场上的竞争力更是意义重大。
目前织物主要的功能整理包括阻燃、抗皱、抗静电、抗菌、防辐射以及拒水拒油整理等。由于真丝应用领域的不断扩展,真丝织物作为外衣用品已打破常规的季节界限不仅仅作为轻薄的夏季服装面料.许多拒水、拒油、透气的真丝面料用于秋冬季套装、滑雪衫、高档风雨衣、室内装饰品等。国内外市场对拒水拒油的真丝织物及其制品的需求不断增加,相应的研究工作也越来越多。
1织物拒水拒油原理
拒水拒油是以有限润湿为条件,表示整理后织物在不经外力作用条件下对抗水和油污渗透的能力(毛细管和液滴重力作用除外)。用O表示固液面接触角当0o<0<90’.液体部分湿润固体当900<e<1800.液体不湿润固体(图l)。根据Young方程式中ys—固气界面表面张力兀—液气界面表面张力ysL—液固界面表面张力。
γs一定时,兀越小,o越小,液体越容易润湿固体。水的表面张力为72.8rr口lmZ,一般油类的表面张力为20一40mJ/m2耐所以油的润湿能力远大于水,故拒油的物质一定拒水。
Γ1一定时,Γs越小,θ越大,液体越难润湿固体表面。因而在织物表面整理低表面张力的物质后,可提高织物的拒水拒油性。根据牲<0.42Γ1估计,当固体表面张力小于30mJ/m2,时固体就具有较强拒水作用.当ys小于15mj/m2耐时具有较强拒油作用。
2丝织物拒水拒油整理方法及工艺
2.1浸轧法或浸渡法
相对于浸溃法,浸轧法是目前应用最为普遍的拒水拒油整理方法。根据耐洗涤性可将其分为非耐久性、半耐久性和耐久性整理。
2.1.1非耐久性及半耐久性整理
非耐久及半耐久性整理主要为石蜡金属盐法。石蜡铝皂法是原始、方便且成本低的加工工艺,它无拒油性,拒水效果一般.不耐水洗整理后织物手感粗糙.除用于一些低档的面料整理《如窗帘等)外基本不用于真丝。错盐代替铝盐可提高整理耐久性.此类拒水剂还可用于棉、羊毛或聚酞胺纤维的半耐久整理。
2.1.2耐久性整理
经硬脂酸铬络合物、毗睫季按盐、三狂甲基三聚氛胺衍生物、有机硅树脂、有机氟化合物等物质整理的织物,具有耐久性。其中前4类防水剂其共同的缺点是耐磨性及手感不很理想.且不防油污。
l)硬脂酸铬络合物
此类整理剂由硬脂酸和氯化铬制成,如防水剂CR,是三价铬与硬脂酸在异丙醇溶液中反应的产物。CR可用于棉、麻、丝、毛以及合纤织物的拒水整理,整理后织物兼有柔软、透气、防霉、防污等特点。CR对SO42-、PO43-等二价以上阴离子物质和有机酸(蚁酸、醋酸除外)无相容性,此防水剂呈淡蓝色在整理白色、浅色织物时应控制用量(一般<0.5%)。
2)毗睫季按盐
此类防水剂属于硬脂酸酸胺亚甲基毗睫氯化物,较典型产品是防水剂VelanPF。该整理剂的甲撑基可与纤维素的经基或蛋白质的氨基起反应得到稳定化合物。除适用于真丝和纤维素外也适用于羊毛、锦纶织物但本产品不属于环保类产品。
3)三羚甲基三聚氛胺衍生物
这类整理剂由三聚氛胺、甲醛、硬脂酸等制成。国外有Pbobotex阿P、FrG;国内有防水剂AEG、MDT等。整理剂通过未反应的经乙醚与纤维反应或自身进行缩聚而获得比较持久的拒水效果。整理后织物中残留大量甲醛,仍不属环保类拒水剂。
4)有机硅类
该类拒水剂目前应用较广.品种较多基本上都是含二甲基聚硅氧烷和甲基氧化聚硅氧烷的乳液,适用于棉、麻、毛、丝及合成纤维织物的拒水整理.可以通过在纤维表面形成有机硅薄膜而达到目的。这类整理剂配制浸轧工作液时宜加入催化剂(锌、钦等金属盐)。为使产品有很好的手感,还可拼入聚二经基硅烷。其乳液颗粒直径应在1一2um之间.pH值为4一6。此类整理剂应在低温下保存。
有机硅类拒水剂在合成纤维织物上的拒水效果及持久性均超过天然纤维织物。合适的催化剂可以降低焙烘温度和时间以减少织物强度的损失。
5)含氟类
氟是迄今所知电负性最大的元素氟原子核对电子及成键电子云束缚较强形成的F一C键十分稳定,且键的可极化性低含F一C键的聚合物分子间作用力较低.界面自由能很低具有各种液体很难润湿与附着的特有性质。因此.当含氟整理剂均匀附于纤维表面时,在织物表面形成一层膜,降低了织物界面张力.赋予其拒水拒油、耐沾污的优异性能。
目前.含氟聚合物乳液是应用最广的织物整理剂它主要是以氟原子部分或全部取代有机碳氢链上的氢原子.生成氟碳链最后与其它分子的结构合成整理剂。它具有优异的拒水拒油性,特别是耐久性和手感均较前面的整理剂优异,使用方便,非常适于高档真丝绸的拒水拒油整理。研制含氟整理剂最早的是美国DuPont(杜邦)公司1950年发表了四氟乙烯乳液的专利随后在1953年美国3M公司研制成功以全氟梭酸铬络合物为主体的织物整理剂1956年3M公司研制成功了以ScotehgardFC208为商品名的织物整理剂。20世纪60年代起日本、西欧一些国家也相继研制成功此类产品。我国此项研究起步较晚,且进展缓慢。在60年代中期开始研制含氟织物整理剂70年代中期探索过4种不同结构的含氟丙烯酸单体制成以含氟丙烯酸为主体的共聚乳液。70年代末至so年代初研制出雨衣用防水防油剂,20世纪末此类产品再次成为研究热点。目前,用于真丝织物的含氟整理剂较多如美国3M公司的ScotchgardFC208、DuPont公司的众pdl588、Ciba(汽巴)公司的oleophobolC、日本旭硝子的AsahiguardAG一480、710以及改良后的AG一9巧、925、950等:大金公司的TG一410、TG一421:日华公司的NRGuardFGN-7仪门,,耐摩擦牢度好几乎不影响手感。还有FG一3印、RD一F、Sno邪刘773等,整理剂可选择性较大。如采用澳大利亚SriProofWORF整理剂对真丝整理,当氟树脂用量30一459/L,交联剂用量达到10%一14%,!对有机氟)焙烘温度165一175“C时整理效果较好。采用轧烘焙或浸渍法加工均可。整理后织物拒水拒油性及耐洗性比其它类型整理剂的整理效果优异。国外相关报道也较多,如以烯丙基铁盐酸盐一氟硅烷体系对织物的浸溃法整理也可赋予织物优异的拒水拒油性。
2.2涂层法
涂层整理就是在织物表面涂覆或粘合一层高分子材料使其具有独特的性能。涂层工艺方式有:轧挤法、刮刀法、挤塑法、粘合法、喷涂法、浸涂法等。利用天然橡胶和合成橡胶、有机硅高聚物或聚四氟乙烯等有拒水拒油性的整理剂对织物涂层可获得拒油性。
如果采用一些特殊处理.可使整理后的织物既拒水拒油又透气透湿,如层压法:层压多孔性薄膜:涂层材料部分溶出法;涂布薄膜构成成分含有溶出成分的组成物,干燥后.萃取溶出成分:特殊薄膜增加添加剂法:涂层中含发泡剂的树脂在树脂溶液中混合使用不溶性溶剂,或在树脂溶液中拼用异质的树脂组成物及添加物。这些方法均可使整理的织物达到拒水拒油、透气透湿的效果。含氟涂层主要应用于军事面料的生产。国外还有等离子拒水拒油涂层报道,但该法未用于蚕丝拒水拒油整理。
2.3化学接枝法
蚕丝纤维具有很多反应性基团(如一OH、一NHZ等),可与含有疏水基的烯类单体化合物反应使疏水基以共价键形式与纤维结合,增加纤维的疏水性。采用化学接枝法改善丝织物的拒水拒油性是较为理想的方法。国外有采用辐照引发的方法使乙烯基氟化物接枝到真丝上从而提高丝织物拒水拒油性的报道AraiT等人还以十二烷基或十八烷基唬泊酸配(DDSA或ODSA)在溶剂介质中(如DMF、DMSO等)对丝纤维进行酞化使蛋白质纤维拥有碳氢化合物长链提高丝纤维的拒水性。此接枝改性在接枝率较高时会出现接枝不匀现象当接枝率控制在3%一6%时具有较好的拒水性能同时对丝纤维本身的性能基本无影响。此外,还可以水为反应介质,疏水性含氟单体借助预乳化工艺通过相转移方法使含氟单体接枝到蚕丝纤维上来改善丝织物的拒水拒油性。化学接枝法改性纤维的拒水拒油整理一直有人关注和研究但一直未见大规模的工业应用。此类方法的问题在于如何在工艺上使纤维与疏水整理剂之间的反应规模化.此外接枝反应如何尽可能地快且可操作性强。如果在工艺、设备方面的问题解决了,那么类似接枝方法包括用带有含氟疏水疏油基团的活性处理剂进行接枝的方法,将是既简便又直接的纤维拒水拒油处理方法。
2.4纳米技术
纳米材料研究始于20世纪60年代而将纳米技术用于织物拒水拒油整理的研究刚刚起步,相信不久这一高科技将被用于高档真丝绸的整理加工中。
3结语
丝织物拒水拒油整理在我国还处于起步阶段.目前拒水拒油效果优越的含氟整理剂如sriProofw0RF,AG-915、925、950等多还依赖于进口国内需加快对性能优异的氟碳化合物整理剂的研制,并不断降低成本,同时应加强化学接枝改性及纳米改性的研究。
目前.含氟织物整理剂与其它成本较低的拒水拒油整理剂复配.既降低成本,又提高性能将极大地促进含氟整理剂的普及。同时含氟整理剂与其它整理剂(如免烫树脂)复配的研究对开发多功能新产品有重要意义,各助剂间联合增效研究已成为重要的研究方向八乡卫。 |