无氟拒水剂HA-210对棉织物的拒水整理
李永海,魏丽丽,蔡再生
摘 要:研究了无氟拒水剂HA-210的乳化工艺,优化了棉织物拒水整理工艺。乳化工艺为:乳化剂Tween-80,浓度40%,以6500r/min转速乳化10min;整理工艺为:HA-210浓度4%,催化剂浓度1%,100℃预烘
2min,150℃焙烘2min。整理后织物的沾湿等级可达80,10次水洗后,沾水等级仍可达到70。
关键词:防水整理;整理剂;棉织物
W ater repellent finish of cotton fabricswith fluorine-free agentHA-210
LIYong-ha,i WEILi-l,i CAI Zai-sheng
Abstract:The em ulsifying processes of fluorine-free water repellent agent HA-210were investigated, and its finishing processes were optmi ized. The results showed that em ulsifying processes was as follow s: concentration of em ulsifier Tween-8040%, em ulsifying for10m in at shearing rate6 500r/m in; Finishing processeswere finishing agentHA-210 4% (w t% ), catalyst1% (w t% ), pre-drying at100℃for2m in, curing at150℃for2m in, water repellent grade of the treated cotton could reach 80and it could still reach70after10washing cycles.
Key words:water-proof finish; finishing agent; cotton fabric
0 引言
纺织品的拒水整理是通过物理或化学方法,降低织物表面能,从而达到织物表面不易被水分子润湿的目的[1]。化学法常采用拒水整理剂,其中以氟碳化合物的拒水效果最好。但氟碳拒水整理剂单体全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)是潜在的致癌物质[2],在整理过程中和整理后会释放有毒氟化物,危害人体和环境[3,4]。2008年6月27日,欧盟正式实施限制使用全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)的指令[5]。该指令将影响我国纺织品、皮革、造纸、包装、印染助剂、化妆品等的出口。因此,寻找含氟整理剂的替代品,并采用新整理技术是拒水整理的研究热点。
在纺织品拒水、拒油、防污整理中,无氟产品的整理效果难及含氟产品,但通过合理筛选产品和制定整理工艺,也可满足某些需求,降低生产成本。因此,试验对无氟拒水剂HA-210在棉织物上的拒水整理进行了研究。
1 试验
1.1 材料和仪器
纯棉平纹织物(14.8tex×14.8tex,523根/10cm×283根/10cm,130g/m2)。
试剂 拒水剂HA-210(美国棉花公司),乳化剂Tween-80、TX-100、Span-80、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵(上海国药集团化学试剂有限公司),催化剂(自制硫酸铝溶液),标准洗涤剂(上海意达洗涤剂有限公司)。
仪器 T25高速剪切乳化机(上海威宇机械电子有限公司),101-4数显电热鼓风干燥箱(上海仪器厂),P-BO立式气压电动轧车(台湾LABORTEX公司),UPEI连续式织物热定形机(台湾Rapid公司),H10KS万能材料试验机(美国TiniusOlsen公司),M214织物表面抗湿性测试仪(青岛山纺仪器有限公司)。
1.2 试验方法
1.2.1 乳化
根据比例量取HA-210和乳化剂于烧杯中,加入一定量水,以6500r/min高速剪切乳化10min。
1.2.2 整理
二浸二轧乳化液(带液率80%)→烘干(100℃×2min)→二浸二轧催化液(带液率80%)→烘干→焙烘
1.2.3 水洗
织物在2g/L标准洗涤液中于40℃洗涤30min,取出,洗净,烘干,视为洗涤1次。重复以上步骤至规定次数。
1.3 测试方法
1.3.1 乳化效果的评定
以乳液稳定放置至分层所需时间作为评定依据。
1.3.2 拒水效果测试
按GB/T4745—1997《织物表面抗湿性测定方法沾水试验法》评定。将试样置于沾水仪支座卡环上,与水平面成45°角,试样中心距喷嘴下端规定距离。用规定体积的蒸馏水喷淋试样。比较试样外观与评定标准图片,确定沾湿等级(注:100-表面不润湿、水滴不沾附;90-表面不润湿,但有小水滴沾附;80-表面有水滴状润湿;70-表面有相当部分润湿;50-表面几乎全部润湿;0-表面和反面完全润湿)[6]。
1.3.3 断裂强力测试
按GB/T3923.1—1997《纺织品织物拉伸性能断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》,在H10KS万能材料试验机上测定。
2 结果与讨论
2.1 乳化
2.1.1 乳化剂选择
HA-210浓度为2%(质量分数),5种乳化剂浓度为40%(对HA-210的质量分数),乳化后的稳定性见表1。
由表1可知,阴离子型和阳离子型表面活性剂对HA-210的乳化效果较差,另外3种非离子型表面活性剂乳化效果较好,以Tween-80最佳。
2.1.2 乳化剂浓度
以Tween-80作为乳化剂,浓度为10%,20%,40%,60%,80%,HA-210浓度为2%,配制乳液。各乳液的稳定性见表2。
由表2可知,随着乳化剂浓度的增加,乳液稳定性明显提高。放置48h不破乳基本可达到生产要求,以下试验乳化剂浓度均为40%。
2.2 拒水整理工艺优化
(1)拒水剂浓度
拒水剂浓度为2%,4%,6%,8%,10%,催化剂浓度为1%,100℃预烘2min,150℃焙烘2min,以沾湿等级作为棉织物拒水效果的评定依据。测定上述拒水剂浓度对应的沾湿等级,依次为70,80,80,80,80。随着拒水剂浓度增大,拒水效果提高,达到一定浓度后,拒水效果提高不再明显,基本稳定,因此拒水剂浓度为4%即可。
(2)催化剂浓度
所用催化剂是经前期试验筛选而得。不仅可促使拒水剂活性基团与棉纤维的羟基反应,使拒水长链伸向纤维外面,达到较好的拒水效果,而且还可提高耐洗牢度。
设定催化剂浓度为0,0.2%,0.4%,0.8%,1.0%,拒水剂浓度为4%,100℃预烘2min,150℃焙烘2min。测得上述催化剂浓度下,棉织物的沾湿等级分别为50,50,70,70,80,随着催化剂浓度增加,整理织物的拒水效果明显提高。但催化剂呈酸性,在高温下会影响棉织物服用性能,因此,其用量不宜过高,一般控制在1%以内。
(3)预烘条件
设定预烘条件分别为100℃×2min,100℃×3min,110℃×2min,110℃×3min和120℃×1min,拒水剂浓度4%,催化剂浓度1%,150℃焙烘2min。测得棉织物的拒水效果为:100℃预烘2~3min,沾湿等级均为70;110℃和120℃预烘相应时间,沾湿等级均为80。可见整理织物的拒水性受预烘时间的影响不大。因此,在其它条件一定时,预烘条件对拒水效果的影响不甚明显,以100℃预烘2min即可。
(4)焙烘条件
焙烘条件分别为140℃×2min,140℃×3min,150℃×2min,150℃×3min和160℃×1min,拒水剂浓度为4%,催化剂浓度为1%,100℃预烘2min。对应棉织物的沾湿等级分别为50,70,80,80,80。可见,随着焙烘温度或时间的增加,整理织物的拒水效果明显提高。因此,焙烘条件对拒水效果影响较大,选择150℃焙烘2min。
2.3 拒水织物的断裂强力
按上述优化工艺整理织物,并测试其断裂强力,结果见表3。
由表3可知,棉织物经HA-210拒水整理后,其经纬向断裂强力有不同程度的降低。这是因为试验所用催化溶液具有一定酸度,高温处理会使棉纤维素分子部分水解而断裂。但若适当控制条件,基本能满足使用需求。
2.4 拒水织物的耐水洗性
整理织物经5,10,15,20次洗涤后的拒水性能见表4。
由表4可知,整理织物经10次水洗,仍具有一定的拒水性,沾湿等级仍可达到70;但水洗超过10次,拒水效果明显下降。
3 结论
(1)无氟拒水剂HA-210乳化工艺为:采用乳化剂Tween-80,浓度40%,以6500r/min高速乳化10min。
(2)棉织物拒水整理工艺为:无氟拒水剂HA-210浓度4%,催化剂浓度1%、100℃预烘2min、150℃焙烘2min。
(3)整理后棉织物的沾湿等级可达80。经10次水洗,仍具有一定的拒水性,沾湿等级可达70。
(4)拒水整理后棉织物的经纬向断裂强力有一定损失。
参考文献:
[1] 刘 程.表面活性剂应用大全[M].北京:北京工业大学出版社,1992:88.
[2] HogueC.PFOAcalledlikelyhumancarcinogen[J].Chem.Eng.News.,2005,83(27):5.
[3] SlaperH,VeldersGJM,MatthijsenJ.Ozonedepletionandskincanc-erincidence:Asourceriskapproach[J].J.Hazard.Mater.,1998,61(1-3):77-84.
[4] SchultzMM,BarofskyDF,FieldJA,eta1.Fluorinatedalkylsurfac-tants[J].Environ.Eng.Sc.i,2003,20(5):487-501.
[5] TheEuropeanParliamentandtheCounciloftheEuropeanUnion.Di-rective2006/122/ECoftheEuropeanParliamentandtheCouncil[C],2006.
[6] 狄剑锋.织物拒水拒油整理及其性能检测[J].上海纺织科技, 无氟拒水剂HA-210对棉织物的拒水整理印 染(2009No.12)
