黨會茹，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棉織物進(jìn)行整理。通過對防水防油性、防污性的測試，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水的接觸角為達(dá)130.5°，防油性能3級，防污性能3級。

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)用重點是防雨織物、公共場所用紡織品、汽車內(nèi)飾紡織品及無紡布等，在此基礎(chǔ)上還開發(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棉織物進(jìn)行整理。通過對防水防油性、防污性的測試及評定，優(yōu)化出最佳的整理工藝。

1 試驗

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(上海精宏試驗設(shè)備有限公司)，JC2000D型接觸角測量儀(上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司)，MU505T均勻小軋車(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(南通宏大實驗儀器有限公司)。

1.2 含氟丙烯酸酯防水防油整理劑的合成

在裝有電動攪拌器、恒壓漏斗、冷凝管和溫度計的500mL四口燒瓶中依次加入計算好的去離子水、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，開始緩慢滴加剩余預(yù)乳液，并計時，在反應(yīng)過程中多次適時補(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。通過改變整理劑應(yīng)用階段的各個參數(shù)對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 浸軋工藝對應(yīng)用效果的影響

本實驗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 浸軋工藝對棉織物應(yīng)用性能的影響

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

通過表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，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級和3級。綜合考慮，后續(xù)整理階段選擇二浸二軋工藝。

2.2 浸漬時間對應(yīng)用性能的影響

織物后整理過程中的浸漬時間對織物的效果影響很大?？刂撇煌n時間對織物進(jìn)行整理，對整理后織物的各項應(yīng)用性能進(jìn)行測試，結(jié)果如表2所示：

表2 浸漬時間對兩種織物應(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)。

通過表2可以看出，當(dāng)棉織物浸漬時間從5min增加到10min時，棉織物的防水防油、防污及易去污效果不斷提升；再繼續(xù)延長浸漬時間，棉織物各項應(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間為10min。

2.3 含氟整理劑用量對織物應(yīng)用效果的影響

本實驗通過改變整理劑用量，考察整其對整理后織物白度及應(yīng)用性能的影響，結(jié)果見表3所示：

表3 整理劑用量對織物應(yīng)用性能及白度的影響

注：預(yù)烘(100℃×3min)，焙烘(170℃×3min)。

通過表3可以看出，當(dāng)用量為80g/L時，棉織物的整理效果最佳，整理劑用量會影響織物的白度，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

本實驗按照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)烘溫度和時間，考察整理劑的預(yù)烘條件對織物應(yīng)用效果的影響，結(jié)果見下頁圖1、圖2所示：

圖1 預(yù)烘溫度對整理織物應(yīng)用性能的影響

圖2 預(yù)烘時間對整理織物應(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，織物的各項性能最佳。由圖2可以看出，隨著預(yù)烘時間的延長，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℃，時間為3min。

2.5 焙烘條件的優(yōu)化

實驗采用不同的焙烘溫度和時間對織物進(jìn)行整理，并對整理后織物的防水性能和物理機(jī)械性能進(jìn)行測試，在棉織物整理劑用量為80g/L，預(yù)烘溫度100℃，預(yù)烘時間3min條件下，考察焙烘條件對其整理效果，結(jié)果見表4、5。

表4 焙烘溫度對整理織物各項性能的影響

表5 焙烘時間對整理織物各項性能的影響

由表4和5可以看出，隨著焙烘溫度升高和時間的延長，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)升高溫度和延長時間對整理效果影響不大，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純棉織物進(jìn)行后整理，通過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

自制整理劑對織物進(jìn)行整理，經(jīng)過噴淋實驗測試所拍攝的噴淋圖和在電鏡下測試對水接觸角的電鏡圖，如下頁圖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)竦燃墳?級，這說明自制含氟整理劑有良好的防水效果。

自制整理劑對棉織物進(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；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、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)防油等級評級標(biāo)準(zhǔn)可評為三級，從圖4，5可以得出結(jié)論，經(jīng)過整理后的織物有很好的防水防油效果。

3.3 防污性能

本實驗對經(jīng)自制的整理劑處理的棉織物進(jìn)行防污性能測試，防污等級評定如圖6所示：

圖6 防污等級效果圖

通過圖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，所以評定為3級。

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，通過對防水防油防污的測試，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，對水的接觸角為130.5°，靜水壓可達(dá)到2.46Kpa，表面抗?jié)裥阅?級，防油性能3級，防污性能3級。

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

[2] 黨會茹，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?？茖W(xué)校學(xué)報，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.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