棉織物拒水拒油多功能復合整理工藝研究進展

劉 燕 王其才

（山東理工大學，山東淄博，255000）

現(xiàn)如今，人們不再滿足單一功能的紡織品，更追求多種特殊功能于一體的衣物。但是要將多種特殊功能同時賦予織物，最主要的問題就是解決好矛盾性功能組合的問題[1]。既要考慮各種功能之間的相互作用，又要考慮化學試劑、添加劑、整理工藝等諸方面因素的相互影響，難度較大，但也因此成為研究的熱點。目前拒水拒油復合整理大多運用傳統(tǒng)的浸軋焙烘法，采用同浴法或兩浴法，使紡織品材料無差別地同時或先后吸收相應的功能整理劑，從而賦予織物相對應的功能[2]1。當兩種整理劑對織物性能整理互不影響時，可采用同浴法；當兩種整理劑之間相互影響，就要采用兩浴法，采用兩浴法時還要考慮整理劑的先后順序。當然新型工藝也層出不窮，在原有方法的基礎上進行改善和提高。

1 阻燃隔熱、拒水拒油復合整理

當前，對于消防、航空航天、軍工等一系列特殊產(chǎn)業(yè)，迫切需要開發(fā)一種能將阻燃、拒水透濕、拒油、耐氣候等多種性能集于一體的多功能紡織品。制備阻燃棉織物大多通過物理吸附或形成弱共價鍵將阻燃劑引入棉織物之中[3]，采用的方法主要有傳統(tǒng)的軋烘固化、溶膠-凝膠法、新型涂層法等，其中溶膠-凝膠技術是指有機或無機金屬化合物經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)熱處理而成氧化物或其他化合物固體微粒子的方法[4]。

1.1 傳統(tǒng)整理工藝

唐煥林采用FK103阻燃劑和FK-UFC02拒水拒油劑，并添加FK062交聯(lián)樹脂和FK07強力保護劑對純棉碎絲導電布進行先阻燃整理后拒水拒油整理[5]。通過試驗確定了純棉織物阻燃、拒水拒油的優(yōu)化工藝參數(shù)。阻燃整理過程中添加了FK062交聯(lián)樹脂作為交聯(lián)劑，使得阻燃劑用量在達到300 g/L時，撕裂強度損失趨于緩慢。試驗結(jié)果表明，織物的垂直燃燒損毀長度在110 mm左右，無陰燃和續(xù)燃，達到國標B1級標準，拒水達到4級，拒油達到140分。

張廣知等用同浴涂層法對純棉篷蓋布進行阻燃、拒水拒油的復合整理[6]。用含有PES-M阻燃劑、PD阻燃粉和拒水拒油劑涂層整理后的棉織物，纖維表面氟元素的相對含量達到12.17%，磷元素的相對含量達到8.88%，篷蓋布拒水拒油效果達到4級以上，阻燃效果可達B1級，效果較好。

1.2 新型整理工藝

ONAR等以棉織物為研究對象，采用納米醇溶膠凝膠一步法對織物樣品進行處理，制備阻燃、拒水拒油棉織物，并通過添加不同的聚合物和U/F來提高織物的耐水洗性能[7]，所制備出的織物試樣具有良好的拒水拒油性能和阻燃性能。試驗結(jié)果表明，該方法研制出了一種耐用、環(huán)保的拒水拒油、不含鹵素的阻燃棉織物。

YU等采用溶膠-凝膠法制備了尺寸為205 nm的二氧化硅納米粒子，并用聚偏氟乙烯對其進行改性，形成疏水表面[8]。在噴射器的強勁氣流作用下，將聚偏氟乙烯改性后的二氧化硅納米粒子均勻地沉積在棉織物的外表面。試驗結(jié)果表明，噴涂工藝更為快速、簡便，整理后的棉織物表面水接觸角為 136.6°，導熱系數(shù)為 0.033 W/（m·K），棉織物外表面具有疏水性、內(nèi)表面具有透氣性，且表現(xiàn)出良好的隔熱性能，結(jié)果較為理想。

1.3 傳統(tǒng)整理工藝現(xiàn)存問題

在進行軋烘工藝時，由于拒水拒油劑一般為易燃性物質(zhì)，因此經(jīng)拒水拒油劑整理后的織物，阻燃性能都會有所下降，所以在進行阻燃和拒水拒油復合整理工藝時，應先進行阻燃整理，再進行拒水拒油整理。另外，在同等用量的阻燃劑下，經(jīng)過處理的織物阻燃效果隨著拒水拒油劑用量的增多而下降，所以，在進行阻燃和拒水拒油復合整理時應格外注意拒水拒油整理劑的用量。除此之外，阻燃劑用量過大會使織物的撕裂強度降低，撕裂損失率增大，控制阻燃劑的用量和加入交聯(lián)劑可在一定程度上減緩這一問題。

2 防紫外線、拒水拒油復合整理

棉織物因其優(yōu)異的耐堿、吸濕、保濕等性能而成為最常見的紡織品。但是，棉織物的紫外線透過率大于15%，而UPF值只有10～20，限制了棉織物在防紫外線紡織品領域的應用[9]，而紡織品的防紫外線整理，就是給織物賦予一種能反射或具有強烈選擇性吸收紫外線的助劑，并將能量進行轉(zhuǎn)換，以熱能或其他無害低能輻射的形式，將能量釋放或消耗[10]。

2.1 傳統(tǒng)整理工藝

在進行拒水拒油和防紫外線的復合整理時，傳統(tǒng)方法主要是將織物和拒水拒油整理劑以及防紫外線整理劑采用同浴法和兩浴法分別整理。

侯強采用FK-510拒水拒油整理劑和CTA-760A納米防紫外線整理劑，采用了同浴法和兩浴法（先進行防紫外線處理再進行拒水拒油處理）兩種工藝對純棉和滌棉織物分別進行復合整理[11]。試驗結(jié)果表明，純棉織物復合整理適宜采用兩浴法整理，滌棉織物可采用同浴法整理；經(jīng)過整理的織物在UVB波段上的紫外線透過率均低于2%，經(jīng)過20次水洗，織物UPF等級仍能達到50+，水洗10次以后拒水拒油性能仍能達到4—級。說明兩種方法整理的織物都具有較好的拒水拒油性和防紫外線能力。

2.2 新型整理工藝

新型整理工藝主要有兩種。一是采用新型泡沫整理工藝，即采用少量液體，將空氣通過一定設備和發(fā)泡劑混入液體中，形成泡沫，并將泡沫均勻施加于織物上，再經(jīng)過預烘、焙烘成膜，使整理劑附著于織物表面，以獲得各種整理效果[12]；二是新型涂層工藝。

李珂應用泡沫法對純棉針織物進行異面防紫外線和拒水拒油復合整理，即棉織物一面具有防紫外線功能，一面具有拒水拒油功能[2]6。試驗結(jié)果表明，整理后的棉織物拒水等級為7級，拒油等級為6級，UPF值50+，性能更為優(yōu)異。

MAI等采用PVSQ納米粒子和ZnO納米粒子相結(jié)合，制備了一種復合鍍層[13]。通過對復合涂層的處理，得到了功能化棉織物。處理后的棉織物具有良好的防紫外線性能和拒水性。盡管處理后的棉織物拉伸強度隨ZnO納米粒子濃度的增加而降低，但與原棉織物相比，復合涂層仍能提高棉織物的力學性能。用此方法整理后的棉織物具有較好的熱穩(wěn)定性，可用于制造紫外線屏蔽和超疏水性棉織物。

TRAGOONWICHIAN等以十二烷基苯磺酸鈉（DBSA）為表面活性劑，經(jīng)二次膠束聚合法制備雙功能棉織物[14]。首先在棉織物上涂覆2-羥基-4-丙烯酰氧基苯丙酮，以提高其防紫外線性能，以硅化合物甲基丙烯氧基甲基三甲基硅烷作為單體形成疏水表面，后者涂覆在前者涂層織物上，使織物的防紫外線性能略有下降，但對織物的拒水性有明顯改善。試驗結(jié)果表明，此方法處理后的棉織物，UPF值約為40，防水接觸角為115.4°。

2.3 傳統(tǒng)整理工藝現(xiàn)存問題

在使用軋烘工藝整理時，同浴法整理后的棉織物，其撕破強力損失率遠遠大于兩浴法整理后的棉織物，同浴法適合強力較好的滌棉織物，兩浴法適合強力相對差一些的純棉織物。另外，傳統(tǒng)浸軋工藝較為繁瑣，而且很少有涉及到整理后紡織品正反面所具有的功能性差異的研究。

3 抗菌、拒水拒油復合整理

近年來，人們越來越關注超級細菌、病毒對人體健康的危害，這就意味著具有抗菌防護功能的紡織品的需求量將大大提高。但在公共場合阻止感染和減少傳播方面，紡織品只具有抗菌功能還是遠遠不夠的，還要防止其自身被帶有病毒細菌的液體潤濕或擊穿，這就要求紡織品在抗菌的同時還要具有拒水拒油的效果。

3.1 傳統(tǒng)整理工藝

在進行拒水拒油和抗菌的復合整理時，傳統(tǒng)方法主要是應用加入季銨鹽和含氟整理劑進行兩浴法軋烘固化，其中季銨鹽具有消毒殺菌效果，而含氟整理劑具有拒水拒油效果。

閻琳等將Ag+和殼聚糖絡合，并利用季銨鹽陽離子表面活性劑1227對其進行改性，制備載銀殼聚糖1227復合抗菌劑[15]。試驗結(jié)果表明，先進行拒水拒油處理再進行抗菌處理的工藝更有利于拒水拒油整理劑滲透到織物中，后續(xù)的抗菌整理對織物的拒水拒油性能影響不大。整理后的棉織物拒水等級為4級，抑菌圈直徑為0.47 cm。

3.2 新型整理工藝

新型工藝主要為制備出新型化合物，利用新型化合物對棉織物進行整理，以達到良好的整理效果。

LI等通過在拒水拒油含氟整理劑中接枝一定的高效抗菌化學基團，增強其對細菌入侵的抵抗力，利用所制備的一種新型含季銨鹽和全氟烷基的聚合物APFC，采用軋干固化工藝將其應用于棉織物的整理，經(jīng)過處理的棉織物不僅具有良好的拒水拒油性和抗菌活性，而且具有良好的水洗耐久性[16]。整理后的棉織物抗菌率達到97.4%，且拒水性評分為100，拒油等級為6級，與傳統(tǒng)工藝比較，效果更為理想。

FAHMY等采用2，4-甲苯二異氰酸酯與蓖麻油在100℃下反應90 min，摩爾比為0.7，合成了一種新型的加合物，然后將該加合物在硬脂酸/三乙醇胺體系中進行了乳化[17]。制好的乳液被用作棉滌織物的防水整理劑和抗菌整理劑。試驗結(jié)果表明，經(jīng)乳液處理的織物具有十分優(yōu)異的拒水性和抗菌性能。

PATIL等通過在棉織物上沉積聚六亞甲基雙胍，再加入環(huán)氧烷/環(huán)氧交聯(lián)劑，研制出同時具有抗菌和拒水拒油雙功效棉織物[18]。采用逐層技術，并用聚六亞甲基雙胍取代傳統(tǒng)的單層離子（纖維素的羧酸陰離子與陽離子聚六亞甲基雙胍）相互作用。通過層層自組裝沉積抗菌劑，然后再加入一種非氟疏水化合物。該方法成功賦予棉織物持久的超疏水和抗菌性能。

3.3 傳統(tǒng)整理工藝現(xiàn)存問題

傳統(tǒng)方法的整理效果并不是特別理想，在進行具體軋烘固化工藝整理時，要先對棉織物進行拒水拒油整理，這樣更有利于拒水拒油整理劑滲透到織物中；并且在拒水拒油整理后再進行抗菌整理，對織物的拒水拒油性能影響不大，棉織物同時獲得良好的抗菌性和拒水拒油性。而先進行抗菌處理再進行拒水拒油整理，會對棉織物的抗菌性產(chǎn)生一定的影響。

4 硬挺抗皺、拒水拒油復合整理

硬挺整理能改變織物厚度、彈性以及手感，是一種重要的織物風格整理，廣泛用于襯布、窗簾布、箱包布等裝飾織物。而硬挺整理是利用一種能成膜的高分子物，俗稱漿料，利用其制成漿液黏附在織物或紗線的表面，干燥后，使織物獲得硬挺抗皺的性能。一些用途較為特殊的織物，如窗簾、帳篷等，不僅需要其具有硬挺性能，還要求其具有拒水拒油的功能。

4.1 傳統(tǒng)整理工藝

目前常用的硬挺整理劑為含醛類樹脂，最常見的方法是軋烘固化法[19]。王薇等采用丙烯酸型及三聚氰胺型硬挺劑和含氟防水劑同浴整理斜紋棉紗卡布[20]。試驗結(jié)果表明，DM-3506、DM-3560、XJ-807硬挺劑不適合與含氟防水劑同浴整理棉織物?？刹捎脙稍》?，先對織物進行硬挺整理，再進行拒水拒油整理。LZ-Y、M3、LF-8500硬挺劑可與含氟防水劑同浴整理棉織物，且對拒水拒油效果基本無影響。

4.2 新型整理工藝

新型整理工藝主要是通過一定方法直接制備兼具拒水拒油和抗皺功能的新型化合物。DEHABADI等以全氟烷基多環(huán)氧樹脂為原料，采用軋干固化工藝，制備了一種全氟烷基多交聯(lián)基團的全氟烷基多環(huán)氧化合物，其整理得到一種無皺拒水拒油的棉織物[21]。試驗結(jié)果表明，在不添加任何交聯(lián)劑的情況下，該方法整理后的棉織物具有優(yōu)異的拒水性和耐洗性。

4.3 傳統(tǒng)工藝存在的問題

傳統(tǒng)的軋烘固化法中，丙烯酸酯類硬挺劑與含氟拒水拒油整理劑同浴整理織物后，會干擾到含氟整理劑的成膜過程，使得織物拒水拒油效果顯著下降，丙烯酸酯類硬挺劑不適合與含氟拒水拒油整理劑進行同浴整理，需采用兩浴處理，即先進行硬挺處理再進行拒水拒油處理；而三聚氰胺型硬挺劑與含氟拒水拒油整理劑可采用同浴處理，兩者之間無顯著影響，但要注意控制其釋放出的甲醛含量。

5 防靜電、拒水拒油復合整理

當棉纖維用含氟拒水拒油劑整理后，纖維的表面張力大幅下降，棉纖維表面由親水性變?yōu)槭杷?，從而使棉織物表面極易產(chǎn)生靜電，影響了織物的服用性能。所以含氟整理劑的拒水拒油和防靜電的復合整理十分有必要[22]1。

靜電泄漏快慢主要取決于電阻率。通過使用抗靜電劑，能降低物體電阻率，增加靜電泄漏量，同時減少物體表面摩擦，減少電荷積累，達到防靜電目的。在一些易燃易爆的場所，小小的靜電可能會產(chǎn)生火花，從而引起嚴重的火災甚至爆炸。有研究表明，棉織物在相對濕度小于等于30%時，即可能因放電火花引燃濃度適宜的天然氣和氫氣等易燃易爆氣體，所以棉織物的防靜電處理也十分有必要[23]。

5.1 傳統(tǒng)整理工藝

傳統(tǒng)整理工藝主要是軋烘固化法。劉振波采用Nanoproof有機氟樹脂整理劑對棉織物進行拒水拒油整理，并采用納米ATO抗靜電粉體在pH為7時對有機氟整理織物進行處理，使織物在具有良好防靜電性的同時獲得良好的拒水拒油效果[22]30。該整理工藝基本不影響織物的其他服用性能；整理后的棉織物拒水效果為100分，拒油效果達140分，防靜電效果良好。

5.2 新型整理工藝

除了直接加入抗靜電劑的傳統(tǒng)方法，還可以采用較為新穎的溶膠-凝膠法，即通過溶膠-凝膠涂層來進行防靜電和拒水拒油的復合整理。TEXTOR等利用疏水溶膠-凝膠涂層，對滌棉混紡織物進行整理[24]。該涂層具有防靜電性能，同時采用親水性和疏水性兩種組分改性。疏水組分為烷基鏈修飾的烷氧基硅烷，親水組分為氨基功能化烷氧基硅烷。其基本思想是由于疏水基團在固、氣界面的富集，使得制備的as涂層表面疏水，而較深的區(qū)域則更親水。經(jīng)過溶膠-凝膠整理后的織物具有足夠的拒水性，同時在涂層較深的區(qū)域吸收足夠的水分，保證了其優(yōu)異的防靜電性能。

6 結(jié)束語

目前紡織品的多功能化復合整理向著更深層次發(fā)展，其復合功能研究更是當下以及今后的一大熱點。棉織物在服裝領域應用最為廣泛，深受消費者青睞，而棉織物的功能性需通過整理的方法獲得。目前賦予棉織物拒水拒油單一功能的整理工藝都較為成熟且適用，但有關棉織物拒水拒油和其他功能的復合整理研究相對較少，而傳統(tǒng)的軋烘固化整理工藝也存在著步驟繁瑣、不夠環(huán)保、成本昂貴、整理效果不理想等一系列的缺陷。相較而言，一些新型整理工藝優(yōu)勢較為突出，改善了傳統(tǒng)工藝的不足之處，整理結(jié)果也更為理想，是未來棉織物拒水拒油復合功能整理的一個趨勢?？傮w而言，棉織物多功能整理向著簡單、高效、環(huán)保的方向邁進，以期開發(fā)出性能更優(yōu)異的多功能棉織物。