有机氟拒水拒油多功能整理剂DM-3640C 应用工艺探讨zj-080910-7
从建华1, 邓东海1, 邵燕军1, 施秋萍1, 朱泉2 1. 广东德美精细化工股份有限公司, 广东佛山528305; 2. 东华大学, 上海201620
收稿日期: 2007- 08- 30
作者简介: 从建华(1981-),男,江苏金坛人,硕士,研究方向主要是水性聚氨酯的合成以及在纺织品上的应用.
原载：印染助剂，2008/5
网上来稿：zhanyizhen，2008/9/10
【摘要】 介绍了有机氟树脂的结构与性能特征,分析了其对织物防水防油的机理,拒水拒油多功能整理剂DM-3640C 用于棉府绸整理时,在较低用量下(DM-3640C 30g/L,架桥剂DM-3911
4g/L)即可获得优良的拒水拒油效果.拒水效果的连续性较好,电解质对拒水拒油效果的影响不明显,且具有较宽的pH 值和温度适用范围.
【关键词】 有机氟树脂; 拒水拒油; 结构; 机理; 工艺
【中图分类号】 TS195.5+7 文献标识码: B 文章编号: 1004-0439(2008)05-0028-03
防水和拒水是两个不同的概念,防水是指织物完全不透水,可以是液态水,也可以是气态水;拒水是指液态水不能通过,但允许气态水通过.拒水整理可以允许水汽通过,说明织物表面仍然有孔存在,这就要求织物表面有很低的表面能.由于氟原子的独特性质,氟碳聚合物具有高表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性、憎水和憎油性.氟碳拒水拒油剂能赋予基材优良的防水、防油功能而不改变纤维固有的透气、透湿等性能,广泛用于纺织、造纸、皮革、医药等领域.本试验介绍了氟碳拒水拒油剂的结构与性能及其作用机理,探讨了对拒水拒油多功能整理剂DM- 3640C 整理时的影响因素,指出了有机氟树脂在拒水拒油整理中出现的问题及其解决办法.[1-2]
1 有机氟拒水拒油剂的结构与性能
有机氟拒水拒油剂分子一般由4 部分组成:①氟碳链节,目前双链型碳氟链取代单链型正成为热点.已报道的主要有两类(双链均为含氟链和双链分别为碳氟和碳氢链;②缓冲链节,氟碳链的强极性减弱了分子的稳定性,通过—(CH2CH2)n—C6H4—O—等缓冲链节与主链相连,从而提高了单体的稳定性;③高分子链节,含氟单体通过聚合与聚丙烯酸及其酯或丁二烯等含不饱和键的分子相连,获得相对高分子质量的聚合物;④其他改性基团,引入改性基团使含氟拒水拒油剂具有某些特殊性能.
用有机氟树脂对织物进行拒水拒油整理是在织物表面引入表面能很低的—CF3基团,有机氟化合物中起拒水拒油作用的是全氟烷基(—CnF2n+1),当—CF3基团中的一个F被H取代,基团的丙烯酸酯链段SE 就增加一倍.所以,聚合物中全氟烷基分子链越长,SE就越低,氟碳基团在织物表面就形成垂直紧密网状排列,提高了织物的拒水、拒油和防污性能.[3-4]
2 试验
2.1 材料与仪器
织物:纯棉府绸(110/76),纱支40s×40s.
染化药剂:拒水拒油多功能整理剂DM- 3640C、架桥剂DM-3911(德美化工),电解质元明粉.
仪器:ISO-4920
型淋雨性能测试仪,烘箱、气压电动小轧车、小定型机(Rapid LABORTEX CO.,LTD).
2.2 整理工艺
一浸一轧(整理剂DM- 3640C X g/L,架桥剂DM-3911 Y g/L,调节工作液pH,轧液率为72.8%)→烘干(105℃)→焙烘(150℃,2 min).
2.3 测试
拒水性:按AATCC-22-1997 标准在淋雨性能测试仪上进行测定;拒油性:按AATCC-118-1987 标准测定;耐洗性:标准洗涤剂1 g/L,浴比1∶30,每次40℃洗12 min,洗5次(换液2次),清水洗2次,烘干.
3 结果与讨论
3.1 拒水拒油效果的影响因素
3.1.1 DM- 3640C 用量
整理剂用量对织物拒水拒油效果的影响见表1.
表1 整理剂用量对织物拒水拒油效果的影响
|
整理剂/(g/L) |
拒水性/分 |
拒油性/级 |
|
0 |
50- |
<1 |
|
5 |
50 |
<1 |
|
10 |
80 |
1 |
|
15 |
90- |
3 |
|
20 |
90+ |
4 |
|
30 |
100- |
5 |
|
40 |
100- |
5 |
|
50 |
100- |
5.5 |
|
60 |
100- |
6 |
由表1 可知,随着整理剂用量的增加,织物拒水拒油效果都显著提高.当DM- 3640C 用量达到30 g/L时,织物已具有较好的拒水拒油效果,再增加用量,效果提高缓慢.
3.1.2 架桥剂DM-3911
在有机氟乳液的后整理加工中,为了促进氟聚合物间以及聚合物与纤维间的结合,提高皮膜的强度和粘着性,保证处理效果,在处理液中需加入架桥剂以提高拒水拒油剂在纤维上的耐洗性.由于棉纤维分子结构中含有较多的活性基团,因此,它也可与架桥剂的反应性基团发生交联反应,将整理剂、棉纤维牢固地结合起来,从而能显著提高拒水拒油的耐洗性.本试验研究了DM-3640C 和架桥剂DM-3911 并用后对拒水拒油耐洗性的影响,结果如表2 所示.
表2 架桥剂DM-3911 对整理效果的影响
|
架桥剂(g/L) |
拒水性/分 |
拒油性/级 |
||
|
水洗前 |
水洗20 次 |
水洗前 |
水洗20 次 |
|
|
0 |
100- |
50 |
4.5 |
<1 |
|
4 |
100- |
90 |
5.5 |
4 |
|
5 |
100- |
90+ |
5.5 |
4.5 |
|
6 |
100- |
100- |
5.5 |
5 |
|
2 |
100- |
100- |
4.5 |
5 |
|
3 |
100- |
100- |
4.5 |
5 |
注:DM-3640C 用量为30g/L
由表2 可知,不加架桥剂整理的织物经20 次水洗后,拒水拒油效果下降较严重.而架桥剂用量较少时,水洗20 次后织物防水性能亦有不同程度的下降,当架桥剂用量达到4 g/L时,经20次水洗后,拒水拒油效果可保持较高的级数.表明架桥剂DM-3911 在高温焙烘时可同时与有机氟树脂及棉纤维发生反应,从而在纤维上形成三维网状结构,达到了较好的拒水拒油性,并显著提高了耐洗涤牢度.
3.1.3 工作液pH 值
工作液pH 值对整理效果的影响见表3.
表3 工作液pH 值对整理效果的影响
|
pH值 |
拒水性/分 |
拒油性/级 |
|
3.0 |
90+ |
5.5 |
|
3.5 |
90+ |
5.5 |
|
4.0 |
90+ |
5.5 |
|
4.5 |
90+ |
5.5 |
|
5.0 |
90+ |
5 |
|
6.0 |
100- |
5 |
|
7.0 |
100- |
5 |
注: DM-3640C 30g/L,架桥剂DM-3911 4g/L.
由表3可知,工作液pH 值在3.0~7.0之间变化,织物经DM-3640C整理后的拒水拒油效果变化不明显,说明该产品耐酸性能较好,pH 值适用范围广.
3.1.4 工作液温度
表4 工作液温度对整理效果的影响
|
工作液温度/℃ |
拒水性/分 |
拒油性/级 |
|
20 |
90+ |
5 |
|
30 |
90+ |
5 |
|
40 |
90+ |
5 |
注: DM-3640C 30g/L,架桥剂DM-3911 4g/L.
由表4 可知,DM-3640C受工作液温度的影响较小,具有较广的温度适用范围,能适应纺织印染厂车间冬冷夏热的温度变化.
3.1.5 电解质
表5 电解质对整理效果的影响
|
电解质用量/(g/L) |
拒水性/分 |
拒油性/级 |
|
0.0 |
90+ |
5 |
|
0.2 |
90+ |
5 |
|
0.8 |
90+ |
4.5 |
|
1.0 |
90+ |
4.5 |
|
0.4 |
90+ |
5 |
|
0.6 |
90+ |
4.5 |
注:用元明粉作电解质,DM- 3640C 30 g/L,架桥剂DM- 3911 4 g/L.
由表5可知,在试验范围内,整理剂DM-3640C受电解质影响不明显,拒水拒油效果基本不受影响.另外,随着电解质用量的增加,工作液表面泡沫增加不明显,但在大生产中还是要引起足够的重视,避免布面带有过量元明粉而造成整理效果的下降.
3.2 拒水效果的连续性
在实际大生产中发现,用有机氟树脂连续浸轧织物时,其拒水效果有所下降.引起有机氟树脂对织物整理后连续性变差的原因:(1)由于该类型拒水拒油剂对织物具有较大的亲和性,在织物初轧整理液时,织物上所带树脂相对较多,轧槽中的工作液实际浓度下降,棉织物后续浸轧时,轧到棉纤维上的树脂相对较少,从而导致拒水拒油效果下降;(2)由于织物在浸轧整理液时布面pH 值稍高或者布面带有残留的助剂,从而影响整理液的稳定性,致使连续性下降.本试验将整理剂DM-3640C 配成20 g/L 工作液,浴比1∶2,取布长约10m,连续浸轧,从初始到末尾依次取9 块布,分别用代号①~⑨表示,并测试每块布的拒水效果,结果如图1 所示.
|
|
|
图1 DM- 3640C 对棉府绸拒水效果的连续性 |
由图1 可知,整理剂DM- 3640C 对棉府绸整理后拒水效果的连续性较好.
4 结论
拒水拒油多功能整理剂DM- 3640C
用于棉府绸整理时,在较低用量下(DM-3640C
30g/L,架桥剂DM-3911 4g/L)即可获得优良的拒水拒油效果,拒水效果的连续性较好,电解质对拒水拒油效果的影响不明显,且具有较宽的pH 值和温度适用范围.
参考文献:
[1] 韩红滨.氟碳防水防油剂的研究新进展[J].精细化工,2004(7):17-19.
[2] 赵玉萍.纯棉织物拒水拒油多功能整理[J].上海纺织科技,2002(12):22-24.
[3] 邓宝祥.拒水拒油整理剂结构与应用性能的研究[J].天津纺织科技,1997(3):30-36.
[4] JIN Fan-long,KIMH Y,PARK S J.Effect of
fluorine functional groups on surface and mechanical interfacial properties of
epoxy resins [J].Journal of Fluorine Chemistry,2007,128:184-189.