非對稱潤濕性復(fù)合墻布面料的制備及其性能

李棟 徐田文 施亞倫 王成龍 葉挺 鄭今歡

摘 要：為提高拒水拒油復(fù)合墻布底層面料與面層面料的剝離強(qiáng)度及降低生產(chǎn)成本，采用噴涂技術(shù)將三防助劑施加于滌綸起絨面料表面，使面料兩面具備非對稱潤濕性，探討制備工藝參數(shù)對滌綸面料拒水拒油性及基布剝離牢度的影響，并分析非對稱潤濕性滌綸起絨面料作為復(fù)合墻布面料應(yīng)用的優(yōu)勢。結(jié)果表明：當(dāng)三防助劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%，噴漿量70 g/m2，焙烘溫度160℃，焙烘時間60 s，可以使滌綸起絨面料兩面具備顯著的非對稱潤濕特效;在達(dá)到正面相同的拒水拒油等級時，織物非對稱潤濕法比傳統(tǒng)浸軋三防劑法可降低2.1倍的帶液率，其剝離牢度是傳統(tǒng)浸軋三防劑法的3.7倍。非對稱潤濕性復(fù)合墻布面料制備成本低，正面拒水拒油性能良好，與織物復(fù)合后的剝離牢度高，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：噴涂;非對稱潤濕;復(fù)合墻布;拒水拒油;剝離牢度

中圖分類號：TB 332

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-265X（2022）02-0184-07

收稿日期：20210106 網(wǎng)絡(luò)出版日期：20210708

基金項目：海寧市科技計劃項目（ 2020016 ）

作者簡介：李棟（1989-），男，江蘇徐州人，碩士研究生，主要從事水性紡織涂層方面的研究。

通信作者：葉挺，E-mail：yeting@soyang.net

Study on the preparation and properties of composite wallcoverings with asy mmetric wettability

LI Dong1， XU Tianwen1， SHI Yalun1， WANG Chenglong2，YE Ting1， ZHENG Jinhuan2

（1.Soyang Technical Textile （Zhejiang） Co.， Ltd.， Haining 314415， China; 2. College of Textile Science

and Engineering （International Institute of Silk）， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China）

Abstract： In order to improve the peeling strength of underlying fabric and surface fabric of water and oil repellent composite wall coverings and reduce production cost， spraying technology was adopted to apply three-prevention additive to the surface of polyester fleece fabric， so that both sides of the fabric can have asymmetric wettability. The impact of preparation parameters on the water and oil repellency of polyester fabrics and the peeling strength of base fabric were discussed， and the advantages of polyester fleece fabric with asymmetric wettability as composite wall coverings were analyzed. The results indicate that when the mass fraction of three-prevention additive is 8%， the amount of spray is 70 g/m2， the baking temperature is 160℃， and the baking time is 60 s， both sides of polyester fleece fabric show significant asymmetric wettability. When reaching the same level of water and oil repellency as the obverse side， the fabric asymmetric wetting method can lower the liquid entrainment rate by 2.1 times compared with the traditional three-prevention additive padding method， and the peeling strength of the fabric is 3.7 times that of the traditional three-prevention additive padding method. Composite wall coverings with asymmetric wettability involved in this study has a low preparation cost， good water and oil repellency on the obverse side and high peeling strength after they are compounded with fabrics. They have a broad application prospect.

Key words： spray; asymmetric wetting; composite wall coverings; water and oil repellency; peeling strength

隨著時代的發(fā)展，人們對生活各方面要求都有所提高，不僅局限于物質(zhì)的滿足，也追求審美的突破與提升。墻布作為一種室內(nèi)裝飾材料，以其優(yōu)雅的花紋、厚實的質(zhì)感和經(jīng)久耐用的特性越來越受到家具裝潢者的喜愛[1]，但是這種復(fù)合墻布面料在使用過程中會出現(xiàn)易沾污，難打理的問題[2]，很難滿足人們對品質(zhì)生活的追求。為解決上述問題，需要對復(fù)合墻布進(jìn)行三防（拒水、拒油、防污）處理[3-4]。

在三防處理工序中，所用的三防助劑大多數(shù)為含氟助劑[4]。在實際使用過程中，與其他同類型助劑相比，含氟助劑具有優(yōu)異的防水、拒油性能[5]，這與其中關(guān)鍵元素氟的結(jié)構(gòu)有關(guān)。氟具有極大的電負(fù)性，并具有很小的原子共價半徑（僅比氫原子稍大），所以當(dāng)碳?xì)滏I（C—H）上的氫被氟取代后，同時由于氟原子核對核外電子及成鍵電子云的束縛作用較強(qiáng)，碳氟鍵（C—F）鍵極性小，含有C—F鍵的化合物分子間作用力較低，因而表面能極低，具有非黏著性、自潤滑性、憎水憎油性。溶液態(tài)或乳液態(tài)的有機(jī)氟聚合物膜成型時在纖維表面擴(kuò)展開來，含氟側(cè)鏈在干燥處理時的熱作用下伸直取向;同時，聚合物通過基團(tuán)作用與纖維牢固結(jié)合，可以把織物表面能降低到油和水不能浸潤和穿透纖維的程度，達(dá)到防水、拒油、防污的性能。目前，生產(chǎn)三防復(fù)合墻布面料大多采用傳統(tǒng)浸軋法[6-7]，為降低成本及能耗，一般先將表層面料單獨(dú)使用浸軋法“一浸一軋”進(jìn)行三防處理，再將表層面料與底層基布通過黏合劑復(fù)合[8]而成。黏結(jié)是由兩材料界面間分子接觸和界面力產(chǎn)生的，黏結(jié)力的主要來源是分子間作用力，包括共價鍵、氫鍵、次價鍵、黏附力和內(nèi)聚力[9]，要使黏合劑潤濕固體表面，黏合劑的表面張力應(yīng)小于固體的臨界表面張力。采用傳統(tǒng)浸軋法三防處理后，三防助劑完全滲透至表層面料中，但也正因三防助劑的存在，使表層面料具有極低的表面張力，使得復(fù)合工藝中使用的黏合劑很難將表層面料潤濕形成有效的黏結(jié)力，最終導(dǎo)致復(fù)合墻布面料的剝離性能顯著下降，影響了產(chǎn)品質(zhì)量。

本文通過開發(fā)織物非對稱潤濕新工藝，優(yōu)化工藝參數(shù)及化工助劑材料達(dá)到紡織品表面的非對稱潤濕，并實現(xiàn)在復(fù)合墻布面料上的應(yīng)用，改善傳統(tǒng)三防浸軋工藝影響復(fù)合墻布面料復(fù)合剝離牢度差的難題，并滿足產(chǎn)品的拒水拒油功能性要求。

1 實 驗

1.1 實驗材料與儀器

實驗材料：210 g/m2經(jīng)編滌綸起絨面料，100 g/m2針刺滌綸無紡布面料，碳六含氟三防劑TF-5501（工業(yè)級，浙江傳化化學(xué)集團(tuán)有限公司）。

實驗儀器：F-75S虹吸式噴槍（山東魯平氣動工具有限公司），DHG-9140A電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司），Y（B）813織物沾水度儀（溫州市大榮紡織儀器有限公司），P-AI立式小軋車（杭州三錦儀器設(shè)備有限公司），WDW-10C織物強(qiáng)力機(jī)（上海華龍測試儀器有限公司），R-3定型烘干機(jī)（寧波紡織儀器廠），SL200A光學(xué)法接觸角儀（上海梭倫信息科技有限公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 對稱潤濕性織物的制備工藝

1.2.1.1 工藝流程

表層面料選料→三防助劑一浸一軋→焙烘→與基布復(fù)合

1.2.1.2 工藝配方和條件

選料：采用210 g/m2經(jīng)編滌綸起絨面料為表面面料，100 g/m2針刺滌綸無紡布為底層基布。

三防助劑一浸一軋：選擇TF-5501碳六型含氟三防助劑，三防助劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，帶液率70%，對經(jīng)編滌綸起絨面料表面面料進(jìn)行浸軋?zhí)幚怼?/p>

焙烘：焙烘溫度160℃，焙烘時間60 s，將浸軋?zhí)幚砗蟮拿媪线M(jìn)行焙烘。

與基布復(fù)合：使用濕氣固化反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠將處理后的經(jīng)編滌綸起絨面料與底層針刺滌綸無紡布面料（基布）復(fù)合，經(jīng)編滌綸面料上膠，上膠量20 g/m2，壓力2MPa，放置24 h后得成品。

1.2.2 非對稱潤濕性織物的制備工藝

1.2.2.1 工藝流程

表層面料選料→三防噴涂→焙烘→與基布復(fù)合。

1.2.2.2 工藝配方和條件

選料同1.2.2.1，選擇TF-5501碳六型含氟三防助劑，按一定的配比對經(jīng)編滌綸起絨面料（表面面料）進(jìn)行三防噴涂處理。然后，按一定的焙烘溫度和焙烘時間，將三防噴涂處理后的面料進(jìn)行焙烘;最后，使用濕氣固化反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠將處理后的經(jīng)編滌綸起絨面料與底層針刺滌綸無紡布（基布）復(fù)合，經(jīng)編滌綸面料上膠，上膠量20 g/m2，壓力2MPa，放置24 h后制得成品。

1.2.3 測試表征方法

1.2.3.1 防水等級測試方法

按照GB/T 4745—2012《紡織品防水性能的檢測和評價沾水法》進(jìn)行測試。將試樣安裝在環(huán)形夾持器上，保持夾持器與水平成45°，試樣中心位置距噴嘴下方一定的距離。用一定量的蒸餾水或去離子水噴淋試樣。噴淋后，通過試樣外觀與沾水現(xiàn)象描述及圖片的比較，確定織物的沾水等級，并以此評價織物的防水性能[10]。

1.2.3.2 拒油等級測試方法

按照GB/T 19977—2014《紡織品拒油性抗碳?xì)浠衔镌囼灐愤M(jìn)行測試。將選取的不同表面張力的一系列碳?xì)浠衔飿?biāo)準(zhǔn)試液滴加在試樣表面，然后觀察潤濕、芯吸和接觸角的情況。拒油等級以沒有潤濕試樣的最高試液編號表示[11]。

1.2.3.3 剝離牢度測試方法

按照FZ/T 60011—2016《復(fù)合織物剝離強(qiáng)力試驗方法》進(jìn)行測試。在規(guī)定條件下，以恒定速度將試樣復(fù)合部分的兩層材料剝離一段長度，記錄試樣剝離過程中的剝離曲線，以此計算試樣的剝離強(qiáng)力。

1.2.3.4 水接觸角測試

用SL200A光學(xué)法接觸角測試儀器測定織物與水的接觸角。取大小適宜的織物，將直徑為1～2mm液滴滴在其表面，測量得到水滴在織物上的接觸角。一般要求整個操作過程在1 min內(nèi)完成。每個樣品取3個不同的點(diǎn)測量，取其平均值為織物表面的接觸角[12]。

2 結(jié)果與討論

2.1 整理工藝參數(shù)對織物拒水拒油性及剝離牢度的影響

2.1.1 三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

為達(dá)到織物表面正面與反面有顯著非對稱潤濕性，需使織物正面攜帶一定量的三防助劑，而反面需要盡可能降低三防助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?？刂茋姖{量70 g/m2，焙烘溫度160℃，焙烘時間60 s，研究三防助劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物正反面拒水拒油性能的影響。表1是三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物正反面拒水拒油性能的影響，圖1是三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物剝離牢度的影響。由表1和圖1可知，三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物正反面拒水拒油性能的影響及織物剝離牢度的影響都較大。這是因為當(dāng)織物噴涂量控制在一定的情況下，三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)則由三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)決定，三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大織物含有三防劑量越大;當(dāng)三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3%時，由于織物正面含有三防劑量較低，不能形成有效的拒水拒油層，正面的拒水拒油等級較差;同時由于采用正面噴涂工藝，滲透到反面的防水劑就更少，使反面不具有拒水拒油性能，復(fù)合后織物剝離牢度也是最大。當(dāng)三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到8%時，織物正面拒水等級達(dá)到4～5級，拒油等級達(dá)到5級，反面拒水等級2級，拒油等級1級，能夠達(dá)到織物兩面明顯的非對稱潤濕性，剝離牢度可以達(dá)到18.9 N。綜合考慮，選擇三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%。

2.1.2 噴漿量的影響

表2是不同噴漿量對織物正反面拒水拒油性能的影響，圖2是不同噴漿量對織物復(fù)合后剝離牢度的影響?？刂迫绖┵|(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，焙烘溫度160℃，焙烘時間60s，研究噴漿量對織物正反面拒水拒油性能的影響。從表2和圖2可知，當(dāng)三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時，噴漿量濕重從30 g/m2到150 g/m2過程中，隨著噴漿量的增加，織物正面潤濕越完全，形成的拒水拒油層越完全，拒水等級及拒油等級隨之增高，同樣反面也會隨著噴漿量的增加漸漸被滲透，三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨之增加，反面的拒水等級及拒油等級也變好;隨著反面拒水拒油等級的增高，織物復(fù)合后剝離牢度降低;當(dāng)噴漿量達(dá)到70 g/m2時，正面拒水等級4～5級，正面拒油等級5級，反面拒水等級2級，反面拒油等級1級，織物復(fù)合后剝離牢度19.2N。綜合考慮，優(yōu)化噴漿量70 g/m2。

2.1.3 焙烘溫度的影響

表3是不同焙烘溫度對織物正反面拒水拒油性能的影響，圖3是不同焙烘溫度對織物復(fù)合后剝離牢度的影響。控制三防劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，噴漿量70 g/m2，焙烘時間60 s，研究焙烘溫度對織物正反面拒水拒油性能的影響。從表3和圖3可知，焙烘溫度從120℃到200℃的過程中，隨著焙烘溫度的增加，織物兩面的非對稱潤濕性差距越大，織物復(fù)合后剝離牢度影響不大。焙烘溫度較低時，織物表面三防劑不能有效規(guī)整排列，拒水等級及拒油等級較低;當(dāng)焙烘溫度逐漸升高，織物正面三防劑排列越規(guī)整，拒水等級及拒油等級提升;當(dāng)焙烘溫度達(dá)到160℃時，正面拒水等級為4～5級，正面拒油等級為5級，反面拒水等級2級，反面拒油等級1級，織物復(fù)合后剝離牢度為18.6 N;繼續(xù)升高溫度，三防劑在織物表面排列已達(dá)到完全規(guī)整，拒水等級及拒油等級變化不大，過高溫度會造成織物顏色變化較大。綜合考慮，優(yōu)化焙烘溫度160℃。

2.1.4 焙烘時間的影響

表4是不同焙烘時間對織物正反面拒水拒油性能的影響，圖4是不同焙烘時間對織物復(fù)合后剝離牢度的影響?？刂迫绖┵|(zhì)量分?jǐn)?shù)8%，噴漿量70 g/m2，焙烘溫度160℃，研究焙烘時間對織物正反面拒水拒油性能的影響。從表4和圖4可知，隨著焙烘時間的增加，織物兩面非對稱潤濕性差距由小變大再到平衡，織物復(fù)合后牢度變化不大。當(dāng)焙烘時間較短時，由于焙烘時間較短，三防劑在織物表面還未達(dá)到規(guī)整排列，拒水層與拒油層比較薄弱，拒水等級及拒油等級較差;隨著焙烘時間的增加，三防劑在織物表面趨向于規(guī)整排列，拒水拒油等級逐漸提高;當(dāng)焙烘時間達(dá)到60 s時，正面拒水等級為4～5級，正面拒油等級為5級，反面拒水等級2級，反面拒油等級1級，織物復(fù)合后剝離牢度為20.3 N。綜合考慮，優(yōu)化焙烘時間為60 s。

2.2 織物兩面非對稱潤濕工藝與傳統(tǒng)三防浸軋工藝對比

采用傳統(tǒng)浸軋工藝，按1.2.1中浸軋工藝進(jìn)行織物三防功能整理，測試織物的拒水拒油及織物復(fù)合后剝離牢度，與織物非對稱潤濕工藝進(jìn)行對比。結(jié)果如表5和圖6所示。

表5是傳統(tǒng)浸軋法與噴涂非對稱潤濕法三防產(chǎn)品指標(biāo)對比。從表5可知，達(dá)到織物正面相同的拒水拒油效果，織物非對稱潤濕法比傳統(tǒng)浸軋三防劑法可降低2.1倍的帶液率，其剝離牢度是傳統(tǒng)浸軋三防劑法的3.7倍。從圖5和圖6可知，傳統(tǒng)法織物兩面的水接觸角基本一致，而非對稱潤濕法的織物兩面具有顯著的非對稱潤濕性。傳統(tǒng)法是通過浸軋的方式將的三防助劑擠壓進(jìn)織物，使三防助劑完全滲透至面料中，織物兩面拒水拒油等級保持一致，但也正因三防助劑的存在，其拒水、拒油的特性使得復(fù)合工藝中使用的黏合劑很難將表層面料與底層面料的黏合在一起，最終導(dǎo)致復(fù)合墻布面料的剝離性能顯著下降，影響了產(chǎn)品質(zhì)量，而織物非對稱潤濕法可以通過精準(zhǔn)計量使表層面料上半層具有優(yōu)異的三防效果，下半層較差三防效果，進(jìn)而既達(dá)到了產(chǎn)品三防效果而又不影響復(fù)合工藝中產(chǎn)品的剝離牢度，同時能極大降低化工助劑成本。

此外，在實際生產(chǎn)過程中，用傳統(tǒng)浸軋法做三防產(chǎn)品時，為達(dá)到不沾色的目的，不同顏色布需要更換三防浸軋液，這樣不僅存在材料浪費(fèi)問題，而且廢棄的三防助劑液體易污染環(huán)境，且處理困難，更加降低了生產(chǎn)效率;但非對稱潤濕性法是精確計量噴涂，而且與布面不接觸，對布的顏色無選擇性，可再降低制作成本，而且減少了對環(huán)境的污染，提高了生產(chǎn)效率。

3 結(jié) 論

采用噴涂技術(shù)將三防助劑施加于滌綸起絨面料表面，確定優(yōu)化工藝使面料兩面具備非對稱潤濕性，并得出非對稱潤濕性滌綸起絨面料作為復(fù)合墻布面料相比傳統(tǒng)浸軋法制備的拒水拒油復(fù)合墻布面料應(yīng)用的優(yōu)勢。

a）織物兩面非對稱潤濕性法的優(yōu)化工藝為：三防助劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%，噴漿量70 g/m2，焙烘溫度160℃，焙烘時間60 s。

b）達(dá)到織物正面相同的拒水拒油效果，織物非對稱潤濕法比傳統(tǒng)浸軋三防劑法可降低2.1倍的帶液率，其剝離牢度是傳統(tǒng)浸軋三防劑法的3.7倍。

c）所制非對稱潤濕性復(fù)合墻布面料，制備成本低，正面拒水拒油性能良好，復(fù)合后的剝離牢度高，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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