无氟防水剂DM-3696在化纤面料上的应用

张建国，陈晓妹，卢 霜，黄尚东，邓东海

（1.盛虹集团有限公司，江苏苏州 215228；2.广东德美精细化工集团股份有限公司，广东佛山 528305）

随着科技的不断进步，人们对纺织品的功能性需求越来越高。纺织品在穿着或者使用过程中难免碰到水污、油渍，因此，防水纺织品走进人们的生活。目前，优秀的防水拒油整理剂是含氟的有机聚合物；但这些防水拒油整理剂大都含有PFOS 或其衍生物，因此，替代品的开发十分迫切［1-3］。PFOS 和 PFOA 的替代产品有两种。一种是非PFOS 的全氟辛基氟碳化合物，即用C6 或者C4 防水剂替代C8 防水剂，这类氟化合物虽然降低了生物累积性和毒性，但安全性仍需进一步验证；而且PFOA 是生产氟碳类防水助剂的副产品，所谓的“PFOA Free”并不是完全不含PFOA，只是低于可供检测的最低限度，因此仍存在一定的危害。另外一种是完全不含氟的无氟防水剂，常见的主要有两类。一类是烷烃长链类防水剂，还有一类是特殊结构的碳氢树脂无氟防水剂。相比氟系防水剂，无氟防水剂不易在生物体内沉积、容易降解、对人体无害，是更加安全环保的产品。但还存在防油性能差的问题，只能应用于面料的防水整理，达不到“防水、防油、防污”的三防整理效果［4-6］。

现以广东德美精细化工集团股份有限公司生产的无氟防水剂DM-3696 作为防水整理剂，通过改变防水剂用量、焙烘温度和时间、工作液pH，获得在不同化纤织物上整理的最优工艺，并与其他品牌无氟防水剂A、B 进行防水性及耐洗性等的对比。

1 实验

1.1 材料与仪器

织物：阳离子仿记忆（黑色，90 g/m2），320T 春亚纺（蓝色，72 g/m2），400T尼丝纺（红色，35 g/m2）。

药品：无氟防水剂DM-3696、交联剂DM-3915（广东德美精细化工集团股份有限公司），无氟防水剂A、B（市售）。

仪器：JJ6000 型电子天平（上海精胜科学仪器有限公司），P-AO 型Rapid 横式小轧车（瑞比精密机械公司），R-3 型定形机（台湾RAPID 公司），101A-2 型烘箱（上虞市东盛试验仪器厂），YH-86 型织物沾水度仪（温州方圆仪器有限公司），Ultrascan VIS（1307）分光测色仪（美国HunterLab 公司）。

1.2 整理工艺

防水剂用量x，交联剂DM-3915 用量为防水剂用量的20%，一浸一轧（轧余率65%～70%），100 ℃烘干，150～180 ℃焙烘30～60 s。回潮[相对湿度（65±2）%，温度（20±2）℃，4 h]，测试。

1.3 测试

防水性能：按照AATCC 22—2017《拒水性/淋雨泼水测试》测定。洗涤方法：按照GB/T 8629—2017《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》中的A 型洗衣机4N 程序进行，60 ℃烘箱烘干。色变：采用分光测色仪，在D65光源下测试。柔软性：采用实物手感评定法，以5 个受过训练的人组成一个小组评估织物手感。先通过排序法决定手感最好和最差的织物，再将手感最好的织物定为5 级，最差的定为1 级，其余的手感通过参照法得出，分为1～5 级，数值越大越柔软。干洗方法：参照GB/T 19981.2—2014《纺织品织物和服装的专业维护、干洗和湿洗第2 部分：使用四氯乙烯干洗和整烫时性能试验的程序》洗涤。

2 结果与讨论

2.1 整理工艺优化

2.1.1 防水剂用量

由表1可知，随着DM-3696 用量的增加，防水效果提高；当防水效果达到90 分后，防水效果随防水剂用量的增加变化缓慢。根据一般织物的使用需求，DM-3696在不同织物上的最佳用量为：春亚纺12 g/L，尼丝纺30 g/L，阳离子仿记忆40 g/L。

表1 DM-3696用量对防水效果的影响

2.1.2 焙烘温度及时间

由图1可知，随着焙烘温度的升高，防水效果增加。焙烘处理后，防水剂与纤维交联，防水剂分子排列规整，防水基团有序地排布在纤维外侧；随着焙烘温度的升高，分子排列更加规则，从而使防水效果变好。焙烘温度均选择170 ℃。

图1 焙烘温度对防水效果的影响

由图2可知，随着焙烘时间的延长，防水效果提高；焙烘时间延长到一定值后，防水效果不再发生变化。防水剂在纤维表面成膜以及防水剂支链的定向排列都需要一定时间，因此，只有保证足够的焙烘时间才能充分发挥防水剂的性能；再继续延长时间，对提高防水等级没有任何帮助，反而增加能耗，降低生产效率。焙烘时间均选择60 s。

图2 焙烘时间对防水效果的影响

2.1.3 工作液pH

由图3可知，工作液pH 对阳离子仿记忆和春亚纺防水效果的影响较小，而对尼丝纺的影响较大。这与分子结构有关，尼丝纺为聚酰胺纤维，分子链段中有较多的端氨基，在工作液pH 小于5 时，分子链段带有大量正电荷，影响带阳离子基团的DM-3696 在表面吸附成膜。由于DM-3696 工作液pH 接近中性，且在pH 6.0～7.0 时防水效果较好，变化不大，故可不调节工作液pH。

图3 工作液pH 对防水效果的影响

2.2 防水效果对比

由表2可知，在春亚纺、尼丝纺、阳离子仿记忆织物上，DM-3696 的初始防水效果优于市售防水剂A、B；在春亚纺和尼丝纺织物上，3 只防水剂均有良好的耐洗性；在阳离子仿记忆织物上，市售防水剂A 和B的耐洗性稍差。综上所述，DM-3696 的防水效果及耐洗性总体好于市售无氟防水剂A、B。

表2 不同防水剂的防水性能对比

2.3 其他效果对比

由表3可知，经过3 只无氟防水剂防水整理后，布样手感柔软，色光整体偏黄红，略有增深，但总体色变情况较好。

表3 不同织物的色变、K/S值及手感

2.4 耐干洗性能及耐洗持久性能

由表4可知，阳离子仿记忆织物经DM-3696 整理，干洗3次后仍可获得良好的防水效果。

表4 阳离子仿记忆织物的耐干洗性能

由表5可知，尼丝纺（高密锦纶）和春亚纺（涤纶机织布）经DM-3696 整理后洗涤20 次，防水效果仍可达70分以上。

表5 DM-3696的持久耐洗性能

3 结论

无氟防水剂DM-3696 在不同织物上的最佳用量为：320T 春亚纺12 g/L、400T 尼丝纺30 g/L、阳离子仿记忆40 g/L；配套适量交联剂DM-3915；可不调节工作液pH；170 ℃焙烘60 s。DM-3696 在不同织物上的防水效果及耐洗性优于市售无氟防水剂A、B，手感柔软，耐干洗且耐洗20次。