无氟防水剂对涤纶织物的后整理应用

朱 鸣，俞成丙

［1.科凯精细化工（上海）有限公司，上海 201512；2.上海大学材料科学与工程学院，上海 200444］

纺织品的功能整理是指通过对织物进行物理或化学处理使其具有特殊实用功能。防水整理是发展历史较久，而且与日常生活关系非常密切的整理技术之一。含氟防水剂产品作为防水助剂已经非常成熟，可以赋予整理后的织物优异的防水性能，但是含氟防水剂具有持久的环境稳定性、较高的生物累积性以及很强的环境迁移能力，联合国已经将其列入POPs 清单中予以禁用［1-3］。随着人们的安全环保意识不断增强，特别是国外有关国家、地区和组织明确禁止在纺织领域使用C8类物质后，寻找可以替代全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）的防水整理剂，成为染整行业亟待解决的首要问题［4-5］。因此，无氟防水剂的开发和应用显得非常迫切，相关研究具有非常重要的现实意义。本文采用一种新型无氟防水剂对涤纶织物进行后整理，再对整理后的织物进行防水性能、耐水洗性、色牢度、撕破强度、色变以及加工持续性等测试，分析整理后的织物性能，为实际应用提供基础数据。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：涤纶春亚纺（190T/320T，宜兴乐祺纺织集团有限公司），Repellan V9 无氟防水剂［科凯精细化工（上海）有限公司］，AATCC1993 WOB 标准洗涤剂（工业级，中国纺织科学研究院），醋酸（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），去离子水（实验室自制）。

仪器：FD-260 热风循环干燥箱［宾德环境试验设备（上海）有限公司］，3LWTW4815FW AATCC 洗衣机、3LWED4900YW2 AATCC 干衣机（美国惠而浦有限公司），ME204 电子天平（梅特勒-托利多科技有限公司），PBO 气压电动轧车、H-TS-3 高温定形机（厦门瑞比精密机械有限公司），TN588 喷淋式防水性能测试仪（东莞市通铭仪器有限公司），Y（B）571-Ⅲ摩擦色牢度仪、YG（B）026D-500 摆锤法撕破强力仪（温州市大荣纺织仪器有限公司），Datacolor 550 台式分光测配色仪［德塔颜色商贸（上海）有限公司］。

1.2 实验方法

将无氟防水剂配制成不同质量浓度的整理液，使用轧-烘-焙工艺整理涤纶织物。将涤纶织物浸入整理液中，取出织物，平铺在轧机的辊筒上（经线方向垂直于辊轴），轧后取下；将处理完毕的织物100 ℃预烘1 min，最后在高温定形机中170 ℃焙烘1 min。

1.3 测试

1.3.1 防水性

参照AATCC 22—2017《拒水性：喷淋试验》进行测试。将180 mm×180 mm 测试样紧紧固定于直径为152 mm 的环上，将带有织物的环放置在测试仪器的支架上，使喷头中心对准环中心，织物的经向顺着布面水珠流下的方向，加入（27±1）℃、250 mL 的去离子水于测试仪器漏斗中，并确保在25～30 s 内喷完；握住环的一侧，在环的对侧用硬物轻敲，并且测试样面向这个物体，然后转环180°，重复以上动作1 次［6］。根据布面水滴分布情况进行结果分数评定（100 分表示织物表面没有沾附或润湿；90 分表示织物表面有轻微不规则的沾附或润湿；80 分表示织物表面喷淋点处有润湿现象；70 分表示织物表面超出喷淋点处有部分润湿；50 分表示织物表面完全润湿；0 分表示整个织物表面完全润湿，并且表面下沉）。

1.3.2 耐水洗性能

将整理后的织物放入AATCC 洗衣机中，参照AATCC 135—2018《机织和针织物自动家洗时尺寸变化》进行测试［7］。

1.3.3 色牢度

防水整理织物经过轧-烘-焙工序后，对色牢度会有一定程度的影响，采用摩擦色牢度仪进行测试。

1.3.4 撕破强力

参照GB/T 3917.1—2009《纺织品 织物撕破性能第1 部分：冲击摆锤法撕破强力的测定》，使用摆锤法撕破强力仪进行测试。织物经向、纬向各测试5 次，取平均值［8］。

1.3.5 色变

参照GB/T 17644—2008《纺织纤维白度色度试验方法》，利用台式分光测配色仪进行测试。白色织物测试CIE 白度值；染色织物测试L*、a*、b*、ΔE值。测试时，将试样折叠4 层，每个试样测试4 个不同点，取平均值。

1.3.6 加工持续性

采用一浸一轧再焙烘的方法，将10 块布料从1#到10#依次浸轧于工作液，浸轧后的工作液需要回流到原先的工作液系统中反复使用，如此反复进行得到10块处理织物，检测每一块处理织物的防水性能。

2 结果与讨论

2.1 防水性

涤纶织物是生活中普遍使用的面料，经无氟防水剂处理后可能表现出较好的防水性能。由表1 可以看出，Repellan V9 对涤纶织物具有良好的初始防水效果，且用量不大，仅需要50～60 g/L 防水等级就能达到100 分。与传统含氟防水剂相比，除了在极低用量时防水等级略差，在其他用量时防水效果基本相同。

表1 无氟防水剂Repellan V9 在涤纶织物上的防水性能

2.2 耐水洗性

在日常生活中，要求纺织品经过多次洗涤后仍能保持原有的性能，因此整理后的织物需具备一定的耐水洗性能，耐洗性是衡量织物整理剂品质优劣的一个重要指标，也可以反映一种功能整理剂在纺织物上整理效果的耐久性。由图1 可知，Repellan V9处理后的布样在洗涤15 次后，防水性仍然可达90分；在水洗30 次后，防水性为80 分，表现出良好的耐水洗性。这是由于Repellan V9 是一种特殊的纳米杂化交联型聚硅氧烷防水剂，在高温定形时，具有低表面能的长碳链烷基、甲基向织物表面迁移，伸向空气，Si—O—Si 偶极键指向纤维，纳米微粒SiO2包覆在聚硅氧烷Si—O—Si 主链之下并指向纤维基质。分子间会发生有效键合，从而有效提高无氟防水剂处理织物的耐水性能。

图1 水洗次数对Repellan V9 防水性的影响

2.3 撕破强力

由表2 可知，经防水剂整理后的涤纶织物经纬向撕破强力较织物原样均有不同程度的下降，但是下降幅度皆在可接受范围内。防水整理后织物的经向撕破强力为14.6 N，强力保留率为98.65%，纬向撕破强力为12.5 N，强力保留率为97.66%；总体而言，撕破强力没有明显变化，不影响织物的最终服用性能。

表2 防水整理对涤纶织物撕破强力的影响

2.4 耐摩擦色牢度

色牢度是指被染色的织物在外部因素的作用下褪色以及变色的程度，耐摩擦色牢度是纺织品色牢度的最基本评估标准。本实验使用中等深度的涤纶织物作为检测对象，比较防水整理前后织物的耐摩擦色牢度。由图2 可以看出，整理前后的染色织物耐摩擦色牢度均为4～5 级，并没有发生显著变化，这表明用无氟防水剂进行防水后整理并不会影响织物的耐摩擦色牢度。

图2 整理前后染色织物的耐摩擦色牢度

2.5 色变

防水整理一般会对织物带来一定的色变影响，白色织物一般会有黄变，染色织物会有颜色加深的趋势。由表3 可以看出，防水剂用量为40 g/L 时，白色织物的黄变和染色织物的色变都不明显，但是当防水剂用量为60 g/L 时，黄变和色变都会稍明显，所以在做防水整理时选择合适用量非常重要，并不是浓度越高越好。

表3 防水整理对涤纶织物色光的影响

2.6 加工持续性能

防水剂的加工持续性即防水剂吸附过程的稳定性，是后整理工艺十分重要的指标，直接关系到织物的加工成本和工艺稳定性。从表4 的数据和变化趋势分析可知，采用Repellan V9 进行防水整理，初始防水性能与含氟防水剂基本相同，但是持续防水性能优于含氟防水剂。这是因为防水剂的持续加工稳定性与防水剂的分子结构以及防水剂与织物的亲和力有关。该实验表明，在加工初始时，织物对含氟防水剂吸附量大，导致后期防水效果下降趋势偏大。

表4 防水剂在涤纶织物上的加工持续性

3 结论

（1）涤纶织物经无氟防水剂Repellan V9 整理后，仅需50～60 g/L 就能达到防水等级100 分，说明其对涤纶织物具有良好的初始防水效果。经过防水整理后的涤纶织物在经过家庭洗涤30 次后，虽然防水性能有所下降，但是仍然保持了良好的防水性能，证明整理后的织物防水效果有较高的耐久性。

（2）无氟防水剂Repellan V9 应用到织物上，几乎不影响织物原有的物理性质。

（3）无氟防水剂Repellan V9 在涤纶织物上进行防水整理时，其连续防水性能的下降趋势优于含氟防水剂，从而使加工工艺具有良好的可操作性。