纯棉织物拒水拒油整理工艺优化

张兰 孟家光

摘 要：通过对纯棉织物拒水拒油整理，采用无氟整理剂，搭配交联剂使用，采用单因素法，以接触角为拒水评价指标，以花生油润湿面积为拒油指标，探讨了浸轧方式、整理剂用量、交联剂用量、焙烘温度和时间对织物拒水拒油、耐水洗性能的影响。得出拒水最佳整理工艺：浸轧方式为一浸一轧，整理剂质量浓度40g/L，交联剂质量浓度15g/L，焙烘温度140℃，焙烘时间3min，分别用非环保整理剂和无氟整理剂搭配交联剂整理，与空白组比较测得性能：拒水接触角从65.5霸黾拥？19.83埃？0次之后，织物的拒水接触角为125.59埃ㄉ腿笫婊？8.5mm2，耐水洗性能提高。

关键词：纯棉织物;接触角;拒水;耐水洗性能;环保

中图分类号：TS195.2              文獻标识码：B                文章编号：1674-2346（2021）03-0009-06

0    引言

随着科学技术的发展和物质生活水平的不断提高，人们对纺织品服装的需求已不仅仅只体现在服用和美观上，安全与保健功能越来越受关注。纺织品不仅要满足保健化、舒适化、时尚化、高档化的新需求，而且要符合绿色、环保、低碳的时代主题。[1]作为制造业转型升级的重要抓手，绿色发展已经上升为国家战略。[2]棉纤维广泛使用，但其存在吸湿后不易干燥、易粘在皮肤上造成人体不适、易滋生细菌等问题，[3]因此要对棉织物进行拒水整理。含氟防水剂，特别是含有8个全氟碳链聚合物的防水整理剂，在生产和使用过程中具有致癌性和生物积累性，[4]已逐渐淡出市场。因此，更容易被消费者接受的无氟防水剂开发成为新的研究热点。

棉织物拒水拒油整理一般是通过物理或化学方法降低织物的表面能、改变织物表面的粗糙程度实现，常用的整理方法有覆膜法、涂层法、浸轧法等，常用的整理剂有氟系或硅系整理剂及近年来研究较多的无氟整理剂。[3]

一般情况下，液体表面能与固体表面能越接近，越难以润湿。确定固体表面能比较难，所以由表面能判断是否润湿也不太容易。固体表面的润湿性能通常是用液体与固体表面的接触角大小进行表征的。[5]织物要达到拒水、拒油目的，接触角应该大于90埃哟ソ窃酱螅芩⒕苡托Ч胶谩6]

本实验主要研究环保型整理剂搭配交联剂对纯棉织物的拒水拒油效果及耐久性能影响，找出最佳整理工艺，改善纯棉织物的亲水性能，同时对织物的拒油性能有一些改善，达到环保型拒水拒油的功能。

1    实验部分

1.1    实验原料

未经化学漂白处理的纯棉平纹机织物，织物规格为27.8tex？7.8tex？00根/10cm？70根/10cm，克重是113.4g/m2（绍兴市万织有限公司）;大金无氟防水XF-5003 TDS整理剂（苏州祎泽纺织科技有限公司）;PHOBOL甔AN TDS交联剂（苏州祎泽纺织科技有限公司）;Telflon CP-SLA整理剂（苏州祎泽纺织科技有限公司）;醋酸（天津市大茂化学试剂厂）;去离子水（实验室自制）。

1.2    实验仪器

JC2000A型接触角测试仪;HD394A型气动立式小轧车;101型电热鼓风干燥;LA-205型定型机;SW-12AII型耐洗色牢度试验机;FA2004N型电子分析天平。

1.3    工艺流程

织物准备→制备整理剂→M浸N轧（整理剂质量浓度为Ag/L，交联剂质量浓度为Bg/L，浸渍180s）→预烘（温度为90℃，时间为3min）→焙烘（温度P℃，时间Qmin）→水洗（C次）→自然晾干12h。

采用单因素实验法，从最初设定的整理工艺进行依次筛选，进行后续实验，对比得出最佳拒水效果的整理工艺。

1.4    整理后织物性能表征

1.4.1    拒水性能

选取5个不同的位置，用拟合分析法测量棉织物对水的静态接触角大小，取平均值，为评价指标。根据J2C000A接触角测试仪指示说明书进行操作。

1.4.2    拒油性能

用铅笔将花生油润湿部位做好记号，然后用直尺测量润湿半径，计算纯棉织物对花生油的润湿面积大小，为拒油性能评价指标。

1.4.3    耐水洗性能

参照GB/T 12490-2014《纺织品 色牢度试验 耐家庭和商业洗涤色牢度》标准在SW-12AII型耐洗色牢度试验机中进行，水温为40℃，洗涤剂浓度为0.2%，在150mL溶液中洗涤45min。此法相当于5次洗涤。洗涤后，在40℃和100mL的水中洗涤2次，每次1min，最后自然晾干。

1.5    工艺优化过程

1.5.1    浸轧方式

实验将浸轧方式作为变量，使用单因素分析法，通过对一浸一轧、一浸二轧、二浸二轧方式进行对比，探讨浸轧方式对纯棉织物整理效果影响。

纯棉织物拒水整理工艺：浸轧方式为一浸一轧、一浸二轧、二浸二轧;整理剂质量浓度50g/L;交联剂质量浓度13g/L;预烘温度90℃;预烘时间3min;焙烘温度120℃;焙烘时间2min。测试效果如图1。

1.5.2    整理剂质量浓度

实验整理剂质量浓度作为变量，使用单因素分析法，探究整理剂质量浓度对纯棉织物拒水拒油效果的影响，纯棉织物拒水整理工艺：浸轧方式为一浸一轧;整理剂质量浓度为40g/L、50g/L、60g/L;交联剂质量浓度13g/L;预烘温度90℃;预烘时间3min;焙烘温度120℃;焙烘时间2min。测试效果如图2。

1.5.3    交联剂质量浓度

实验将交联剂质量浓度作为变量，使用单因素分析法，探究交联剂质量浓度对纯棉织物的拒水拒油效果的影响，纯棉织物拒水拒油整理工艺：浸轧方式为一浸一轧;整理剂质量浓度为50g/L;交联剂质量浓度为11g/L、13g/L、15g/L;预烘温度90℃;预烘时间3min;焙烘温度120℃;焙烘时间2min。测试效果如图3。

1.5.4    焙烘温度

实验将焙烘温度作为变量，使用单因素分析法，探究焙烘温度对纯棉织物拒水拒油效果影响，纯棉织物拒水整理工艺为：浸轧方式为一浸一轧;整理剂质量浓度为50g/L;交联剂质量浓度为15g/L;预烘温度90℃;预烘时间3min;焙烘溫度为100℃、120℃、140℃;焙烘时间2min。测试效果如图4。

1.5.5    焙烘时间

实验将焙烘时间作为变量，采用单因素实验法，探究焙烘时间对纯棉织物拒水拒油效果的影响，纯棉织物拒水整理工艺为：浸轧方式为一浸一轧;整理剂质量浓度为50g/L;交联剂质量浓度为15g/L;预烘温度90℃;预烘时间3min;焙烘温度为120℃、140℃;焙烘时间为1min、2min、3min。测试效果如图5。

从以上结果得到最佳整理工艺为：浸轧方式为一浸一轧;整理剂质量浓度为50g/L;交联剂质量浓度为15g/L;预烘温度90℃;预烘时间3min;焙烘温度为120℃、140℃;焙烘时间为1min、2min、3min。将最佳工艺应用到相同规格织物上，再与空白组对比，水洗不同次数，最后分析水洗前后的拒水效果。

1.6    实验结果及分析

实验结果如图6、图7。

由图6的A图和D图可知，对于未处理的纯棉织物，在水洗之前和水洗之后都不具有拒水的功能，可以根据B/C/E/F图做出对比看出，无氟防水剂中加了交联剂与八碳整理剂对织物整理之后，水洗0次的拒水接触角是近乎相同的，说明在水洗之前两种整理剂整理之后织物的表面张力并没有多大的差别，拒水效果近乎相同。

经过多次水洗之后没有加交联剂的八碳整理剂的拒水接触角明显小于加了交联剂的无氟整理剂，分析此现象，是因为交联剂中携带的异氰酸基防止水和其他活性物质对织物的作用，而没有加交联剂的织物经多次水洗后，由于整理剂脱落，整理后的织物拒水性能逐渐变差。水洗10次之后，无氟整理剂与交联剂整理之后织物的拒水接触角反而变大，根据润湿方程，说明整理之后织物的表面张力下降。分析可能是之前的整理剂在织物表面停留的过多，导致织物表面的性能有些不稳定，当织物经过水洗之后，多余的整理剂洗去，让织物的表面性能变得更加稳定，织物的表面张力低于水的表面张力，润湿接触角也增大;图7表明，虽然无氟防水剂整理之后的织物对油的润湿面积没有八碳整理剂整理之后对油润湿面积小，但是前者的润湿面积相较于原布缩小，织物疏油效果变好。

无氟拒水剂能够赋予棉织物较好的拒水性能，主要依赖两个关键要素：一是聚合物所含的低表面能烷基;二是聚合物在纤维表面形成拒水膜并具有一定粗糙度。[7]因此，通过无氟防水剂与交联剂搭配使得无氟整理剂与织物反应在纤维表面形成三维网状结构，交联剂里面的封闭型异氰酸基起了一定的胶接作用，从而明显地提高了拒水拒油效果的耐久性。

2    结语

1）采用单因素实验法，得到了优化之后的整理工艺：浸轧方式为一浸一轧，整理剂质量浓度40g/L，交联剂质量浓度15g/L，焙烘温度140℃，焙烘时间3min。

2）采用无氟防水剂搭配交联剂与八碳整理剂整理之后的织物进行拒水效果对比，前者整理的织物的接触角达到了119.83埃笳呓哟ソ俏？16.65埃得魑薹浪链钆浣涣链碇蟮闹锞芩Ч谩？

3）未处理过的织物和无氟整理剂整理之后的织物相比，前者对油的润湿面积达到了0.785cm2，整理之后的织物对花生油的润湿面积仅为0.055cm2，因此提高了织物拒油的性能。

4）本文只研究了对纯棉织物的拒水拒油工艺优化，可进一步对织物做更多后整理工艺的结合优化工艺，对其他原料以及织物类型的织物面料做进一步的工艺优化。

参考文献

[1]寿弘毅，姚雨峰，骆可越.新型纤维及功能整理在装饰面料领域的应用[J].天津纺织科技，2018（01）：56-60.

[2]赵永霞，宋富佳，张荫楠，等.世界纺织科技新进展（一）[J].纺织导报，2018（01）：29-36.

[3]薛璐，王波东.棉织物拒水整理研究现状及趋势[J].山东纺织科技，2020，61（04）：13-15.

[4]于艳红，陈启宏.无氟拒水整理剂NT-X018[J].印染，2014，40（08）：36-39.

[5]田森.易去污型含氟聚丙烯酸酯拒水拒油整理剂的合成与应用[D].苏州：苏州大学，2016：1-11.

[6]杨栋梁.氟烷基丙烯酸酯共聚物的组成与性能[J].纺织学报，1984，5（01）：59-62.

[7]王少飞，翁雨晴，杜金梅，等.棉织物的无氟拒水整理性能分析[J].印染，2020，46（01）：6-9，24.

Optimization of Water and Oil Repellent Finishing Process for Pure Cotton Fabrics

ZHANG Lan    MENG Jia-guang

（School of Textile Science and Engineering，Xi'an Polytechnic University，Xi'an，Shaanxi 710048，China）

Abstract： Through the water and oil repellent finishing for pure cotton fabrics，using fluoride free finishing agent with cross-linking agent，using the single factor method，with contact angle as the water repellent evaluation index and with the peanut oil wetting area as the oil repellent index，this paper discusses the influence of the pad way，the finishing agent，the dosage of cross-linking agent，and the baking temperature and time on the property of water and oil repellent and water washing resistance.The results show that the best water repellent finishing process was as follows：the pad way was one-dipping and one-rolling，the mass concentration of finishing agent was 40g/L，the mass concentration of cross-linking agent was 15g/L，the baking temperature was 140℃，and the baking time was 3min.Non-environmental protection finishing agent and non-fluorine finishing agent were used to finish the cross-linking agent respectively.Compared with the blank group，the measured performance was as follows：The water repellent contact angle of the fabric increased from 65.5？to 119.83？ After washing for 10 times，the water repellent contact angle of the fabric was 125.59？the wetting area of peanut oil was 78.5mm2，and the washable property of the fabric was improved.

Key words： pure cotton fabrics;contact angle;water repellent;water washing resistance;environmental protection

（責任编辑：田    犇）