自去污功能性面料的研究与开发yd16232

于滨，张战旗，梁政佰，许秋生，齐元章，白志旺 鲁丰织染有限公司，山东淄博255130

投稿日期：2012-11-11

作者简介：于滨(1973-)，女，山东潍坊人，高级工程师，现任鲁丰织染有限公司染整工厂厂长，主要从事染整方面的技术研究和管理工作。

通信作者：许秋生(1983-)，男，山东潍坊人，主要从事染整新工艺及其纺织新产品的开发工作。

原载:染整技术2013/5;23-26

【摘要】从织物沾污的产生原因着手，通过全面控制前处理下布质量，研究自去污整理的助剂及其应用工艺，并对自去污效果进行了测试，同时试验了树脂整理对自去污效果的影响，确定了符合大生产的应用工艺，保证了自去污效果。自去污功能面料具有不用或者少用洗涤剂即具有良好自去污效果的优点，作为一种附加值高、生态环保以及符合现代生活需求的纺织品，受到人们的欢迎。

【关键词】自去污；吸水性；防污；洗涤剂

【中图分类号】TS 195.28 文献标识码：A 文章编号：1005-9350(2013)05-0023-04

节能技术和减排技术的创新、产业结构和制度的创新以及人类生存发展观念的根本性转变，把低碳经济提到了前所未有的高度。全棉衬衫面料(尤其是白色或者浅色衬衣面料)衣领部位易脏且不易洗涤是服用过程中消费者最头疼的事。另外，衬衫

在洗涤过程中需要应用大量的洗涤剂。目前，世界年产合成洗涤剂约1 300 t，含有大量洗涤剂的生活污水给城市污水处理以及环境带来了巨大的挑战。在这种发展趋势的引导下，开发研究了全新的功能整理面料： 自去污功能性面料。其特点在于洗涤时不用或者少用洗涤剂即具有良好的自去污效果，也不会产生“二次沾污”，同时兼具优异的吸水透气、防污、耐水洗、平整度高等多重功能，穿着舒适，对环境友好，在节约洗涤剂的同时，大大降低了洗涤用水量和洗涤时间。

1 织物沾污的来源及去污原理

织物在使用和穿着过程中造成的沾污： (1)通过接触沾污固体污(皮肤屑)、油性污(动植物油脂)和水性污(污水)； (2)在洗涤时再沾污的固体污和油性污的污胶粒； (3)由于静电效应而吸附的干微粒、尘埃等。

洗涤过程中，污垢脱离纺织品表面，除与洗涤液的组成和洗涤条件等因素有关外，主要取决于纺织品的表面性质。静态时，油污与洗涤液和织物处于如图1所示的平衡状态[1]。

图1 洗涤液中沾污织物上的各相界面张力

图1中，θ为织物、油、水三相交界处的接触角；γ_OW为油／水相的界面张力； γ_WF为水／纤维相的界面张力；γ_OF为油／纤维相的界面张力。

平衡时， 各界面张力间存在如下关系：γ_Wf=γ_Of ＋γ_ow·Cos θ,按“卷珠” 模型[2]， 油污要从织物表面卷珠去除(即油污、织物间的接触角从0°向180°变化)时，必须满足下式条件：γ_Of ＋γ_ow·Cosθ-γ_Wf >0。所以，去除油污的充分必要条件是：θ=180°，Cosθ=-1， 即：γ_Of -γ_ow -γ_Wf >0。

根据上述分析，易去污的条件是γ_Of应尽可能大γ_ow和γ_Wf应尽可能小。对于极性纤维而言，由于它与水有强烈的相互作用，γ_Wf的值也小，而γ_Of的值较大， 即纺织品必须具有高的亲水性能，这是自去污整理技术一项重要的指导原则，事实证明也是行之有效的途径之一。

2 自去污功能面料的研究

2.1 前处理半制品质量控制对提高自去污效果研究

由于亲水性对织物自去污整理具有重要影响，所以保证前处理半制品良好的毛效就显得非常关键。毛效影响织物的润湿性与纤维对化学物质的吸收；同时，丝光后织物的钡值与布面含碱量也会影响自去污整理时整理剂与无定形区反应的区域和条件。

2.1.1 提高前处理半制品毛效的研究

影响前处理半制品毛效的因素众多，通过逐一筛选，全面控制，主要对精练工艺进行了改进(用CM 11.6 tex×CPT 14.6 tex 523根／10 cm×315根／10cm 平纹织物进行试验)。

通过表1对比发现， 试验方案C最佳， 毛效可以达到57.5 mm，强力下降幅度最小，效率最高，利用此工艺处理的织物，其去污效果可以达到4级

表1 毛效对于自去污效果的影响

方案	煮练工作液	汽蒸		强力/N	毛效/mm	自去污/级
		温度/℃	时间/分
A	Na0H (35。B6) 45mL／kg LP-211(精练剂) 4mL／kg EH-R(渗透剂) 98 6mL／kg WR(去蜡剂) 6 g／L	98	25	451	52.0	3/4
B	NaOH (35°Bé) 100 mL／kg LP-211(精练剂) 4mL／kg EH-R(渗透剂) 98 6mL／kg WR (去蜡剂) 6 g／L	98	25	395	57.0	4
C	NaOH (35°Bé) 45mL／kg LP-211(精练剂) 8mL／kg EH-R(渗透剂) 98 6mL／kg WR (去蜡剂) 6 g／L	98	25	447	57.5	4
D	NaOH (35°Bé) 45mL／kg LP-211(精练剂) 8mL／kg EH-R(渗透剂) 98 6mL／kg WR (去蜡剂) 6 L	98	35	410	57.0	4

2.1 .2 丝光对自去污级别的影响

由表2可知，丝光钡值越大， 自去污效果越佳，易去污整理效果可以达到4级，但是高质量浓度烧碱丝光的布面手感与风格变差，因此研究了在相对较低烧碱质量浓度下的丝光效果。

表2 钡值对自去污效果的影晌

在连续丝光工艺中，棉织物在烧碱中处理时间短，加上烧碱的粘度很大，从而造成丝光不充分。为此，在丝光碱液中加入渗透剂进行试验，结果丝光效果改善比较明显。

目前，应用到丝光上的渗透剂一般都是无酚丝光渗透剂，选用渗透剂168对进行丝光试验，烧碱质量浓度均为230 g／L，试验结果见表3。

表3 丝光渗透剂对丝光下布钡值的影响

注：平纹组织为CM 11.6tex X CPT 14.6 tex 523根／10 cm×315根／10 cm，斜纹组织为CM 14.6 tex×CPT 14.6 tex590根／10 cm×315根／10 C113。

由表3可以看到，渗透剂的加入可以在相同碱质量浓度下明显提高钡值，说明烧碱更好地渗入纤维内部，加速烧碱的渗透，从而使丝光效果更加充分，这一点从幅宽减小也可以得到验证。

2.2 自去污整理剂的筛选及其应用性能研究

选用不同去污整理剂在相同织物上进行试验，对比整理后织物的吸水性与自去污效果，结果见表4。

表4 自去污与吸水性效果对比

由表4可知，助剂EVERFRSHRF的吸水性和自去污性都较为突出，污渍在面料上的扩散速度更快，较其他助剂更明显，而且经过EVERFRSHRF整理的织物，人工污物沾污后放入清水中，油污会脱离织物自动游离(如图2所示)，其他助剂则没有此项功能。

图2 经过EVERFRSHRF处理的织物沾污油酸后放入水中自动游离

分析自去污整理剂EVERFRSHRF，其分子结构中含有氟烷基，可以保证整理织物在空气中具有防油、防污作用，减少油污对纤维的浸透和扩散；含有亲水的聚氧乙烯链，可赋予整理织物亲水性，在遇水时发生剧烈的膨润，亲水链之间产生的相互排斥力，使卷曲的自去污共聚物分子链舒展伸长，将附着在织物上的油污排挤出去，实现污垢的去除。

2.3 树脂整理与自去污混合整理研究

如今的面料不仅要具备吸水又自去污的功能，还要具备免烫洗可穿的性能。潮交联工艺能赋予棉织物较好的湿抗皱性，中等水平的干抗皱性，近年来该技术已经在我公司衬衫面料等薄型高端产品上得到成熟应用，我公司将该技术与自去污整理结合进行了研究。

经过试验发现，采用二浴法进行常规免烫与自去污整理，整理效果均不理想，免烫级别仅为3.1级，自去污级别为3～4级。为保证免烫品种具有良好的自去污功能，且保持较高的平整度级别，我们改进了潮交联与自去污整理方式，通过控制工艺条件、改进加工流程、选择合适的催化剂，实施两步整理，让潮交联整理剂先在纤维上进行50％～60％ 的定向交联，然后在一浴整理液中进行自去污整理和免烫整理，试验取得了理想的效果。

树脂整理配方：潮交联树脂A 180 g／L，催化剂C 90 g／L，纤维保护剂CE 40 g／L；自去污整理配方：免烫树脂B 90 g／L，催化剂D 27 g／L， 自去污整理剂EVERFRSHRF Y g／L，柔软整理剂RPU 20 g／L。

工艺流程：浸轧潮交联树脂整理液(带液率65％～75％)→常温堆X h→水洗→烘干→浸轧自去污整理液与免烫树脂整理液(带液率65％～75％) →烘干(110℃ ) →焙烘(160℃ ，2 min)。

测试了不同堆置时间下潮交联剂与纤维交联的程度：分别测试了折皱回复角与树脂识别染色，结果见图3、图4，同时利用不同自去污测试方法测试整理后面料的自去污情况，结果见表5。

图3 潮交联剂堆置时间与折皱回复角的关系

图4 不同堆置时间下面料树脂识别染色效果

(识别染色颜色越黄树脂反应越充分)

由图3、图4和表5可知，随着冷堆时间的延长，织物折皱回复角呈上升趋势，树脂交联程度增大，通过合理控制潮交联的程度，并通过后续的免烫与自去污联合整理， 自去污整理织物实现了免洗涤剂洗涤，可满足4种不同自去污测试方法的要求，同时可以保证面料的平整度达到3.5级。所以试验确定织物先进行50％～60％ 的潮交联，即控制潮交联剂常温堆置6～8 h后再进行自去污整理，同时进行免烫整理，实现了高平整度级别，自去污功能面料免洗涤剂洗涤。

表5 堆置时间对面料自去污效果的影响

注：LFTEST001为我公司自定自去污测试方法，目口处理的织物沾污油酸后放入水中观察油酸是否有目动辨离出现漂油现象。

2.4 自去污面料整理效果对比注

使用白色牛津纺面料CPT 14.6／2 tex×CPT 14.6／2tex分别进行普通免烫整理和自去污免烫整理，在标准洗衣粉洗涤条件下分别降低洗衣粉用量20％、40％、60％、80％、100％，与标准用量(1.20 g／L)对比洗涤效果，结果如表6所示。

表6 自去污面料与常规柔软整理去污效果对比

由表6可知，随着洗衣粉用量的降低，普通免烫面料与自去污免烫整理面料水洗后去污效果对比明显，普通免烫面料洗涤时依赖洗衣粉去除污渍，免烫自去污整理面料去污效果明显，可降低60％～80％洗衣粉用量，使用少量甚至不使用洗涤剂就可快速去除污渍，而且洗30次后自去污效果仍可以保持在4级

3 结语

自去污功能性面料是一种环保、低碳产品，在洗涤过程中不用热水洗涤，仅在不加温的情况下洗涤就可实现污渍去除，节约大量的电能。特别是洗涤时添加少量甚至不用洗涤剂就可实现油污去除，大大地降低了环境污染，社会效益非常突出，同时也满足了人们日益增长的消费需求。

参考文献：

[1]何艳芬，武晋，张芳.棉型机织面料的易去污整理工艺研究[J]染整技术，2009,31(11);23-26

[2]顾振亚, 纺织品易去污整理机理[J] 天津纺织工学院学报，1987(3)：109-116