含氟丙烯酸酯防水防油整理劑在棉織物上的應(yīng)用

黨會(huì)茹，方虹天，李俊玲

(紹興中紡院江南分院有限公司， 浙江 紹興 312000)

含氟丙烯酸酯防水防油整理劑在棉織物上的應(yīng)用

黨會(huì)茹，方虹天，李俊玲

(紹興中紡院江南分院有限公司， 浙江 紹興 312000)

以十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)為復(fù)配乳化劑，從基礎(chǔ)單體甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸異辛酯(EHA)和功能單體甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)入手，制備出穩(wěn)定的含氟丙烯酸酯防水防油整理劑，將制備的含氟整理劑對(duì)棉織物進(jìn)行整理。通過(guò)對(duì)防水防油性、防污性的測(cè)試，優(yōu)化出最佳的整理工藝為：棉→兩浸兩軋(整理劑80g/L，浸漬10min)→預(yù)烘(100℃，3min)→焙烘(160℃，3min)→水洗→烘干，整理后的純棉織物對(duì)水的接觸角為達(dá)130.5°，防油性能3級(jí)，防污性能3級(jí)。

含氟丙烯酸酯 織物整理 接觸角

0 前言

含氟丙烯酸酯共聚物由于側(cè)鏈含氟基團(tuán)在分子水平的相分離導(dǎo)致長(zhǎng)側(cè)鏈丙烯酸含氟聚合物中含氟烷基向外擴(kuò)展延伸并定向排列，具有有序的“梳狀”結(jié)構(gòu)。對(duì)主鏈形成“屏蔽保護(hù)”作用[1]，并使表面張力顯著降低，使得含氟丙烯酸酯聚合物具有許多優(yōu)良的性能，如良好的防水防油性、抗污性、耐候性、化學(xué)惰性等[2-3]。在紡織品上的應(yīng)用重點(diǎn)是防雨織物、公共場(chǎng)所用紡織品、汽車(chē)內(nèi)飾紡織品及無(wú)紡布等，在此基礎(chǔ)上還開(kāi)發(fā)出防水劑、防污劑、造紙防油劑等產(chǎn)品應(yīng)用于機(jī)械、造紙、涂料、玻璃、指甲油、醫(yī)藥等許多領(lǐng)域[4]。

本課題以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸異辛酯(EHA)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)進(jìn)行四元共聚反應(yīng)，制備出性能穩(wěn)定的含氟丙烯酸酯防水防油整理劑，將制備的含氟整理劑對(duì)棉織物進(jìn)行整理。通過(guò)對(duì)防水防油性、防污性的測(cè)試及評(píng)定，優(yōu)化出最佳的整理工藝。

1 試驗(yàn)

1.1 材料、藥品及儀器

材料：純棉機(jī)織物，32×32，68×54，37.5″。

藥品：甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸異辛酯(EHA)、十二烷基苯磺酸鈉(SDSB)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)、過(guò)硫酸銨(APS)(分析純，天津市福晨化學(xué)試劑廠)，甲基丙烯酸十二氟庚酯(Actyflon-C02)(工業(yè)品，哈爾濱雪佳氟硅化學(xué)有限公司)。

儀器：DHJ-9076A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司)，JC2000D型接觸角測(cè)量?jī)x(上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司)，MU505T均勻小軋車(chē)(北京紡織機(jī)械器材研究所)，LA-205織物熱定型機(jī)(日本株式會(huì)社)，DSBD-1數(shù)字白度儀(溫州鹿東儀器廠)，HD026N多功能電子織物強(qiáng)力儀(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)。

1.2 含氟丙烯酸酯防水防油整理劑的合成

在裝有電動(dòng)攪拌器、恒壓漏斗、冷凝管和溫度計(jì)的500mL四口燒瓶中依次加入計(jì)算好的去離子水、一定比例的乳化劑復(fù)配液和引發(fā)劑，高速攪拌10min，然后加入一定比例的單體，用高剪切分散乳化機(jī)6000r/min預(yù)乳化30min后，得到預(yù)乳液。取1/10預(yù)乳液，加入少量去離子水和乳化劑作為底液，放入水浴鍋中緩慢攪拌升溫至75℃～80℃，加入少量引發(fā)劑，反應(yīng)10min～15min，觀察反應(yīng)體系出現(xiàn)藍(lán)光后，開(kāi)始緩慢滴加剩余預(yù)乳液，并計(jì)時(shí)，在反應(yīng)過(guò)程中多次適時(shí)補(bǔ)償引發(fā)劑，保持恒定的攪拌速度和溫度直至滴加完畢[5]。升溫至85℃，加入剩余的引發(fā)劑，保溫2h，最后調(diào)節(jié)乳液pH至7左右，冷卻至室溫，然后出料過(guò)濾即可得到含氟丙烯酸酯共聚物乳液。

1.3 含氟丙烯酸酯整理劑的整理工藝流程

純棉織物→浸軋整理劑→預(yù)烘(A℃，Bmin)→焙烘(C℃，Dmin)

2 含氟丙烯酸酯防水防油整理劑在織物上的應(yīng)用工藝優(yōu)化

采用合成的最佳含氟共聚物乳液，將其應(yīng)用于棉織物的防水防油整理。通過(guò)改變整理劑應(yīng)用階段的各個(gè)參數(shù)對(duì)于棉織物防水防油性能的影響，優(yōu)化出該整理劑的最佳應(yīng)用工藝[6]。

2.1 浸軋工藝對(duì)應(yīng)用效果的影響

本實(shí)驗(yàn)采用不同的浸軋工藝(M浸N軋)，考察多功能整理劑浸軋工藝對(duì)棉織物應(yīng)用性能的影響。結(jié)果如表1所示：

表1 浸軋工藝對(duì)棉織物應(yīng)用性能的影響

注：整理劑用量為60g/L，浸漬時(shí)間為10min，預(yù)烘(100℃×3min)，焙烘(170℃×3min)。

通過(guò)表1可以看出，隨著浸漬次數(shù)的增多，整理后棉織物的應(yīng)用效果增強(qiáng)至不再變化；當(dāng)選擇二浸二軋的浸軋工藝時(shí)，棉織物的防水防油效果都達(dá)到最佳值，分別為2.46KPa、128.5°、4級(jí)和3級(jí)。綜合考慮，后續(xù)整理階段選擇二浸二軋工藝。

2.2 浸漬時(shí)間對(duì)應(yīng)用性能的影響

織物后整理過(guò)程中的浸漬時(shí)間對(duì)織物的效果影響很大?？刂撇煌n時(shí)間對(duì)織物進(jìn)行整理，對(duì)整理后織物的各項(xiàng)應(yīng)用性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表2所示：

表2 浸漬時(shí)間對(duì)兩種織物應(yīng)用性能的影響

注：整理劑用量為60g/L，預(yù)烘(100℃×3min)，焙烘(170℃×3min)。

通過(guò)表2可以看出，當(dāng)棉織物浸漬時(shí)間從5min增加到10min時(shí)，棉織物的防水防油、防污及易去污效果不斷提升；再繼續(xù)延長(zhǎng)浸漬時(shí)間，棉織物各項(xiàng)應(yīng)用效果不再變化。綜合考慮，后續(xù)整理階段棉織物選擇浸漬時(shí)間為10min。

2.3 含氟整理劑用量對(duì)織物應(yīng)用效果的影響

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變整理劑用量，考察整其對(duì)整理后織物白度及應(yīng)用性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表3所示：

表3 整理劑用量對(duì)織物應(yīng)用性能及白度的影響

注：預(yù)烘(100℃×3min)，焙烘(170℃×3min)。

通過(guò)表3可以看出，當(dāng)用量為80g/L時(shí)，棉織物的整理效果最佳，整理劑用量會(huì)影響織物的白度，整理劑用量增多，織物白度下降越明顯。綜合考慮，選擇棉織物整理劑的用量為80g/L。

2.4 預(yù)烘條件的優(yōu)化

本實(shí)驗(yàn)按照1.3中的工藝流程，整理劑用量不變(棉織物為80g/L，棉織物浸漬10min)，在160℃下焙烘3min，改變預(yù)烘溫度和時(shí)間，考察整理劑的預(yù)烘條件對(duì)織物應(yīng)用效果的影響，結(jié)果見(jiàn)下頁(yè)圖1、圖2所示：

圖1 預(yù)烘溫度對(duì)整理織物應(yīng)用性能的影響

圖2 預(yù)烘時(shí)間對(duì)整理織物應(yīng)用性能的影響

由圖1可以看出，隨著預(yù)烘溫度的升高，整理后棉織物應(yīng)用性能提高一定程度不再變化，當(dāng)預(yù)烘溫度為100℃時(shí)，織物的各項(xiàng)性能最佳。由圖2可以看出，隨著預(yù)烘時(shí)間的延長(zhǎng)，織物處理后的應(yīng)用性能先提高后基本不變。綜合圖1和2，預(yù)烘溫度選擇100℃，時(shí)間為3min。

2.5 焙烘條件的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)采用不同的焙烘溫度和時(shí)間對(duì)織物進(jìn)行整理，并對(duì)整理后織物的防水性能和物理機(jī)械性能進(jìn)行測(cè)試，在棉織物整理劑用量為80g/L，預(yù)烘溫度100℃，預(yù)烘時(shí)間3min條件下，考察焙烘條件對(duì)其整理效果，結(jié)果見(jiàn)表4、5。

表4 焙烘溫度對(duì)整理織物各項(xiàng)性能的影響

表5 焙烘時(shí)間對(duì)整理織物各項(xiàng)性能的影響

由表4和5可以看出，隨著焙烘溫度升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，整理后的織物的防水性能不斷提升，當(dāng)棉織物焙烘溫度升高到160℃，3min，織物的整理效果達(dá)到最佳，再繼續(xù)升高溫度和延長(zhǎng)時(shí)間對(duì)整理效果影響不大，但織物斷裂強(qiáng)度和白度明顯下降。綜合考慮，棉織物焙烘條件為160℃，3min。

3 含氟丙烯酸酯共聚物乳液的應(yīng)用效果評(píng)定

3.1 含氟丙烯酸酯防水防油整理劑處理前后纖維表面形態(tài)

采用經(jīng)優(yōu)化合成工藝制備的含氟丙烯酸酯防水防油整理劑，后使用此整理劑在優(yōu)化后的整理工藝下對(duì)純棉織物進(jìn)行后整理，通過(guò)掃描電鏡觀察整理前后纖維表面的形態(tài)變化，如圖3所示：

棉纖維整理前 棉纖維整理后

通過(guò)圖3可以看出，整理前纖維表面較為粗糙，整理后纖維表面與含氟丙烯酸酯整理劑交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)薄膜，包覆于纖維表面，使纖維顯得較為光滑。

3.2 防水防油性能試驗(yàn)

自制整理劑對(duì)織物進(jìn)行整理，經(jīng)過(guò)噴淋實(shí)驗(yàn)測(cè)試所拍攝的噴淋圖和在電鏡下測(cè)試對(duì)水接觸角的電鏡圖，如下頁(yè)圖4所示：

圖4 織物整理劑的防水效果

織物經(jīng)含氟整理劑整理后，棉織物接觸角為130.5°，表面抗?jié)竦燃?jí)為4級(jí)，這說(shuō)明自制含氟整理劑有良好的防水效果。

自制整理劑對(duì)棉織物進(jìn)行防油整理，如圖5所示：

圖5 兩種織物防油效果圖

注：A為可樂(lè)；B為牛奶；C為植物油；D為正十四烷.(棉左滌右)

從圖5中可以看出，可樂(lè)、牛奶、植物在織物上呈現(xiàn)清晰圓形狀，正十六烷在織物上呈現(xiàn)圓形，稍微鋪展，根據(jù)防油等級(jí)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可評(píng)為三級(jí)，從圖4，5可以得出結(jié)論，經(jīng)過(guò)整理后的織物有很好的防水防油效果。

3.3 防污性能

本實(shí)驗(yàn)對(duì)經(jīng)自制的整理劑處理的棉織物進(jìn)行防污性能測(cè)試，防污等級(jí)評(píng)定如圖6所示：

圖6 防污等級(jí)效果圖

通過(guò)圖6可以看出，整理前織物防污效果不明顯，整理后棉織物表面的防污能有明顯的提高，表面只存在些許污漬，所以評(píng)定為3級(jí)。

4 結(jié)論

(1)將所合成的含氟丙烯酸酯防水防油整理劑應(yīng)用于棉織物，通過(guò)對(duì)防水防油防污的測(cè)試，優(yōu)化出最佳的應(yīng)用工藝為：棉→兩浸兩軋(整理劑用量80g/L，浸漬10min→預(yù)烘(100℃，3min)→焙烘(160℃，3min)。

(2)將含氟丙烯酸酯防水防油整理劑應(yīng)用于純棉織物上，對(duì)水的接觸角為130.5°，靜水壓可達(dá)到2.46Kpa，表面抗?jié)裥阅?級(jí)，防油性能3級(jí)，防污性能3級(jí)。

[1] 李媛媛.有機(jī)氟防水防油劑結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響[D].天津:天津工業(yè)大學(xué)，2004.

[2] 黨會(huì)茹，習(xí)智華.含氟丙烯酸酯防水防油整理劑的制備及表征[J].成都紡織高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2016(2)：106-109.

[3] 姚敏敏.全氟碳鏈拒水拒油整理劑的合成及應(yīng)用[D].上海:東華大學(xué),2012.

[4] 樊丹.含氟丙烯酸酯乳液共聚及織物整理應(yīng)用[D].蘇州:蘇州大學(xué),2012.

[5] 葉輝,樊增祿.氟硅改性丙烯酸酯乳液的合成[J].印染，2013(10)：6-11.

[6] 侯再堅(jiān).短氟碳鏈聚合物的合成及其在棉織物上的應(yīng)用[D].上海:東華大學(xué),2008.

2016-05-27

黨會(huì)茹(1988-)，女，碩士，研究方向：紡織品染整技術(shù)。

TS195.2

A

1008-5580(2017)03-0097-04