C6和無氟防水劑的實踐應(yīng)用

伍建國，呂愛霞

（江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料技術(shù)系，廣東江門 529090）

紡織品防水加工是一種常見的功能性整理，傳統(tǒng)含氟防水劑一般都是C8產(chǎn)品，具有優(yōu)異的防水性、較好的性價比，占有很大的市場份額。然而C8產(chǎn)品含有全氟辛酸銨（PFOA）和全氟辛烷磺?；衔铮≒FOS），具有較強的持久性、生物累積性、毒性，不容易降解。因為不環(huán)保，C8產(chǎn)品被限制生產(chǎn)，其市場逐漸被C6和無氟產(chǎn)品取代[1]，C6和無氟防水劑系列產(chǎn)品不含有PFOA和PFOS，屬于環(huán)保產(chǎn)品，符合國際標(biāo)準(zhǔn)。C6和無氟產(chǎn)品在防水性能方面接近C8產(chǎn)品，只是在特殊防油方面稍差，但通過添加其他助劑以及纖維改性，防油性能可以達到加工要求。無氟防水劑一般為碳?xì)渚酆衔锘驑渲?，最大亮點就是加工后織物手感相對柔軟，為服飾面料加工提供了有力保障[2]。本實驗選用廣東傳化富聯(lián)精細(xì)化工有限公司的C6防水劑TG-5671和無氟防水劑TWF-01作為研究對象，與傳統(tǒng)C8防水劑進行系統(tǒng)對比，為防水劑產(chǎn)品替換提供合理的參考依據(jù)。

1 實驗

1.1 材料及儀器

織物：紅色純棉平紋、藍色錦綸梭織。試劑：C8防水劑ZJ-1（市售），C6 防水劑TG-5671、無氟防水劑TWF-01（傳化富聯(lián)精細(xì)化工有限公司），TF-4638、TF-432B、TF-4387B、防黏輥劑TF-501W。

儀器：電子天平、LABTEC 小型定型機（溫州大榮紡織儀器有限公司），BK-ZC型小軋車、滾筒式水洗機（正通染整設(shè)備有限公司），AATCC 噴淋測試儀（默欣電子科技有限公司）。

1.2 整理工藝

剪取布樣→配制工作液（1 000 mL）→一浸一軋（壓力0.3 MPa，帶液率80%～85%）→焙烘定型（160 ℃、190 ℃×120 s）→冷卻。

1.3 測試

1.3.1 防水效果

按照AATCC 22—2010 進行測試，織物表面沒有潤濕為100分，濕透為0分。

1.3.2 手感

采用手觸摸的方法評定，主要為柔軟、滑爽、蓬松方面的性能，由5 人以上專業(yè)人士綜合排序評定。手感最佳為5分，最差為1分。

1.3.3 持續(xù)性

配制1 000 mL 工作液，連續(xù)浸軋20塊織物，檢測第1塊到第20塊織物的防水性能。若沒有變化，持續(xù)性好；差異太大，說明持續(xù)性不佳。

1.3.4 耐洗性

按照AATCC 124—2006分別測試耐水洗0、5、10、20次后的防水效果。

1.3.5 防黏輥性

調(diào)整軋車壓力0.3 MPa，配制工作液，連續(xù)循環(huán)加工1～2 h，觀察軋車輥表面的發(fā)黏情況，以及軋槽是否有黏稠物質(zhì)析出；若沒有，則防黏輥性好。

2 結(jié)果與討論

2.1 影響防水性能的因素[3]

2.1.1 防水劑用量對防水效果的影響

設(shè)定定型焙烘溫度為160 ℃，時間為120 s，pH為6～7，加工面料為紅色純棉平紋織物、藍色錦綸梭織物；測試經(jīng)ZJ-1、TG-5671、TWF-01 整理后的防水效果（見表1）。

表1 防水劑用量對防水效果的影響

由表1可以看出，防水劑用量加大，可以顯著提升防水效果；達到一定用量時，3種產(chǎn)品效果均比較理想；達到飽和值后，再加大用量防水效果不再提升。棉纖維由于本身具有優(yōu)異的親水性，故加工時用量偏大，為50 g/L；錦綸織物本身疏水，一般加工用量為30 g/L。C6 防水劑TG-5671 和無氟防水劑TWF-01 只要稍微加大用量，防水性能就可以達到C8防水劑效果。

2.1.2 定型溫度對防水效果的影響[4]

設(shè)定防水劑用量為50 g/L，定型時間為120 s，加工面料為紅色純棉平紋織物、藍色錦綸梭織物；測得防水劑應(yīng)用效果見表2。

表2 定型溫度對防水效果的影響

由表2 可以看出，隨著定型溫度的升高，防水效果顯著提升。棉纖維在160 ℃左右達到理想值；而錦綸面料需要達到190 ℃效果才較理想。原因是纖維本身結(jié)構(gòu)問題，棉纖維在中低溫可以與防水劑交聯(lián)成膜，錦綸面料玻璃化溫度高，在高溫條件下，纖維分子發(fā)生重排，才能與防水劑形成牢固的拒水膜。故加工溫度需要根據(jù)具體面料選擇。

2.1.3 pH對防水效果的影響[5]

設(shè)定防水劑用量為50 g/L，定型時間為120 s，焙烘溫度為棉160 ℃，錦綸190 ℃，調(diào)整pH，測得防水效果見表3。

表3 pH對防水效果的影響

由表3可以看出，pH對純棉織物的防水效果影響不大，工作液可以選擇pH 為5～7。而錦綸織物對pH要求較嚴(yán)格，當(dāng)pH 小于6 時，防水性能較差，pH 接近7 時，防水效果也下降。原因是錦綸分子為聚酰胺分子，分子鏈上存在較多氨基；當(dāng)pH小于6時，氨基陽離子化，帶有較多的正電荷，與防水劑相斥，導(dǎo)致效果不理想；當(dāng)pH 大于7 時，防水劑不穩(wěn)定。故在加工棉織物時工作液pH為5～7，在加工錦綸織物時為6～7。

2.2 防水劑對織物性能的影響

2.2.1 防水劑用量對織物手感的影響

測試防水劑用量為0、50 g/L的織物手感，結(jié)果見表4。由表4可以看出，未加防水劑時，手感為5分；防水劑用量為50 g/L 時，C8 產(chǎn)品ZJ-1 對手感影響較大，C6次之，無氟產(chǎn)品TWF-01對手感沒有影響。原因為C8產(chǎn)品在高溫下與纖維交聯(lián)成膜，緊緊包裹在纖維表面，影響織物觸摸手感。而無氟產(chǎn)品一般為碳?xì)渚酆衔?，分子鏈可以柔和旋轉(zhuǎn)，不影響織物的觸感。

表4 防水劑對織物手感的影響

2.2.2 防水劑加工的持續(xù)性

連續(xù)加工20塊布料，測試防水劑加工持續(xù)性，結(jié)果見表5。由表5可以看出，連續(xù)加工20塊樣品，防水性能變化不大，尤其是無氟防水劑TWF-01。主要原因是防水劑與纖維之間的直接性越高，初期吸附量越大，防水性越好；但隨著工作液質(zhì)量濃度降低，防水效果下降。而無氟防水劑與纖維直接性小，吸附速率比較均勻，前期與后期差異不大，所以防水加工持續(xù)性好，加工穩(wěn)定。

表5 防水劑加工持續(xù)性對比

2.2.3 防水劑耐洗性

由表6可以看出，ZJ-1、TG-5671、TWF-01均具有一定的耐洗性，一般耐洗次數(shù)為10次左右。如果要增強其耐洗性，常見方法是添加20%左右的交聯(lián)劑，提升成膜牢度；但這樣做的最大缺點是，交聯(lián)劑在烘干后嚴(yán)重影響織物手感，需要根據(jù)實際情況選擇。

表6 防水劑耐洗性對比

2.3 防水劑復(fù)配性能

2.3.1 防水劑與硅油復(fù)配

選擇三元共聚硅油TF-4638、氨基硅油TF-432B、膚感硅油TF-4387B，用量為20 g/L，與防水劑ZJ-1、TG-5671、TWF-01（用量50 g/L）進行復(fù)配測試[6]，結(jié)果見表7。

表7 防水劑與硅油復(fù)配性能

由表7 可以看出，三元共聚硅油TF-4638 與防水劑復(fù)配，嚴(yán)重影響防水性能；原因是三元共聚硅油一般含有較多的有機溶劑，依據(jù)相似相溶原理，會影響防水劑性能。TF-432B也影響防水效果，原因是該產(chǎn)品含有較多親水乳化劑，并且該產(chǎn)品與纖維直接性高，與防水劑競?cè)荆瑢?dǎo)致防水性能下降。TF-4387B溶劑量小，乳化劑少，與纖維直接性低，對防水效果影響不大，可以適當(dāng)添加以改善手感。

2.3.2 防黏輥性

在實際生產(chǎn)中，由于正常連續(xù)加工生產(chǎn)，沒有及時清理機器，時間太長常常會出現(xiàn)軋車黏輥、工作液不穩(wěn)定現(xiàn)象，存在安全隱患。添加防黏輥劑TF-501W能有效降低風(fēng)險，測試結(jié)果見表8。

表8 防黏輥性改善

由表8可以看出，在正常連續(xù)加工生產(chǎn)中添加防黏輥劑TF-501W 2 g/L，可解決黏輥問題。因為TF-501W是特殊穩(wěn)定劑，具有良好的抑泡性和緩沖性；能有效解決因浮色或者陰離子雜質(zhì)導(dǎo)致的防水劑黏輥問題，抑制防水劑破乳、發(fā)黏問題，排除了安全隱患。

3 結(jié)論

（1）C6防水劑和無氟防水劑屬于環(huán)保產(chǎn)品，不含PFOA、PFOS，且性能可以達到C8防水劑效果，能很好地滿足市場需求。

（2）C6防水劑和無氟防水劑一般建議用量為30～50 g/L；焙烘溫度根據(jù)織物進行選擇，棉織物一般為160 ℃，錦綸織物為190 ℃；工作液pH，棉織物為5～7，錦綸織物嚴(yán)格把控在6～7。

（3）無氟防水劑不影響織物手感，加工持續(xù)性好，耐洗性達到10 次左右；若需要提升耐洗性，可以選擇添加交聯(lián)劑。

（4）防水劑對硅油具有選擇性，三元共聚和氨基硅油不適合同浴加工；可以考慮含溶劑、乳化劑少的柔滑硅油。添加TF-501W 能有效地解決連續(xù)加工的黏輥問題，降低生產(chǎn)風(fēng)險。