1、目錄1、內(nèi)容簡介13拒水作用機(jī)理33.2拒水原理44、拒水拒油整理劑的種類64.1鋁皂和鋯皂64.2蠟和蠟狀物質(zhì)拒水劑64.3金屬絡(luò)合物64.4吡啶類拒水劑74.5 N一羥甲基化合物拒水劑74.6有機(jī)硅拒水劑84.7含氟拒水整理劑94.4.2丙烯酸酯類含氟拒水劑104.4.3短氟碳鏈型拒水劑105影響拒水拒油整理效果的因素115.1拒水拒油整理劑的結(jié)構(gòu)對(duì)整理效果的影響115.2拒水拒油整理劑的用量對(duì)整理效果的影響125.3整理液pH值對(duì)整理效果的影響125.4 焙烘時(shí)間對(duì)整理效果的影響136測試標(biāo)準(zhǔn)及測試參數(shù)136.1拒水級(jí)別測試136.2耐水壓性能測試方法146.3耐水洗測試156.4織物的

2、透氣性測試157存在的問題及解決方法167.1存在的問題167.2、發(fā)展方向167.2.1短氟碳鏈型拒水劑167.2.2含氟和其它表面活性劑的復(fù)配167.2.3含硅氟化物拒油整理劑的開發(fā)177.2.4納米技術(shù)應(yīng)用17參考文獻(xiàn)：18拒水拒油整理1、內(nèi)容簡介本文主要介紹了拒水拒油整理，分析了拒水拒油整理的現(xiàn)狀，講述了整理機(jī)理，以及一些拒水拒油整理劑。同時(shí)分析了影響該整理的工藝因素，最后進(jìn)行了性能測試方面的介紹。提出了以后發(fā)展的方向。2、拒水整理的發(fā)展和研究現(xiàn)狀所謂的拒水拒油整理就是織物表面施加一種具有特殊分子結(jié)構(gòu)的整理劑,改變纖維表面的組成,并以物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方式與纖維結(jié)合,使織物不再被水

3、或常用油類(如食用油、機(jī)油等)所潤濕,所用整理劑被稱為拒水劑或拒油劑拒水拒油整理劑實(shí)際上就是一種表(界)面活性劑,而表(界)面活性劑是一大類化合物,具有在界面上富集、顯著改變界面性質(zhì)的特點(diǎn)。為滿足特殊環(huán)境下作業(yè)的要求,拒水拒油整理紡織品的發(fā)展越來越迅速。如在醫(yī)療行業(yè),工作人員在工作時(shí)工作服容場被病人的血液,嘔吐物等沾污;廚師行業(yè),工作服容易被油漬等沾污。這就要求織物具有一定的拒水、防污、易去污或拒水、拒油等功能,這樣既能降低洗衣勞動(dòng)強(qiáng)度,又可節(jié)省服裝的洗漆次數(shù)和勞動(dòng)時(shí)間,對(duì)服裝保潔和整體形象都是非常有益的。拒水整理的目的是阻止水對(duì)織物的潤濕,利用織物毛細(xì)管的附加壓力,阻止液態(tài)水的透過,但仍然保

4、持了織物的透氣透濕性能。拒水整理織物首先用于生產(chǎn)軍服、防護(hù)服,現(xiàn)在已廣泛用于制作運(yùn)動(dòng)服、旅行包、旅行裝、帳篷等。國內(nèi)、國際市場上對(duì)這類面料的需求正在逐年增加。拒水整理是功能整理的一個(gè)重要方面。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新的織物拒水整理技術(shù)不斷為人們所采用，金屬皂類、金屬絡(luò)合物、吡啶類、羥甲基化合物以及有機(jī)硅類的整理劑相繼被用作織物的拒水整理。但是,以往的拒水整理劑都由于對(duì)織物手感、透氣性、白度等的不良影響，耐久性差以及環(huán)境因素等逐漸被淘汰，因而人們開始使用低表面能的有機(jī)氟整理劑來對(duì)織物進(jìn)行拒水整理,有機(jī)氟織物整理劑憑借其優(yōu)良的憎水憎油性，透氣性以及耐洗防污和易去污等性能脫穎而出，成為當(dāng)今拒水劑的

5、主流。經(jīng)有機(jī)氟整理加工的面料主要用于民用以及醫(yī)用防護(hù)面料，纖維素纖維因其優(yōu)良的服用性能在服裝領(lǐng)域受到人們的歡迎，然而經(jīng)過一些有機(jī)氟整理后的纖維素纖維親水性降低，導(dǎo)致織物容易產(chǎn)生靜電，對(duì)纖維素纖維原有的服用性能造成不良的影響，并且有機(jī)氟化學(xué)品的生態(tài)問題也漸漸被人們所認(rèn)識(shí)，而有機(jī)氟拒水整理劑也正在向著更加環(huán)保的方向發(fā)展。3拒水作用機(jī)理在織物上施加一種具有特殊分子結(jié)構(gòu)的整理劑,改變纖維表面層的組成，降低織物表面能，并牢固地附著于纖維或與纖維化學(xué)結(jié)合，可有效地阻止水進(jìn)入纖維內(nèi)部或纖維之間，使織物不再被水所潤濕的工藝稱為拒水整理，所用的整理劑稱為拒水整理劑。拒水整理劑是一類具有低表面能結(jié)構(gòu)的化合物，它可

6、以顯著降低固體表面張力，隨著固體表面張力的減少，接觸角增大，使液體不能潤濕固體，以達(dá)到拒水整理的目的。經(jīng)過拒水整理的織物應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：拒水而又具有透氣性；整理劑與纖維具有良好的親和性；在纖維上能較好的鋪展:具有手感柔軟、耐洗、防污等功能。3.2拒水原理水的極性很強(qiáng),其表面張力為水=72.8dyn/cm。當(dāng)物體的表面張力與水十分接近時(shí),水便能很好地潤濕該物體。反過來說,一該物體 圖1 織物表面與水滴曲線接觸狀態(tài)的表面張力與水的差值越大,越難被水潤濕,也就是說拒水性越好?？椢锏臐櫇裥源蠖鄶?shù)是用液滴與固體的接觸角來說明的，接觸角的測量是衡量潤濕程度的方便方法。當(dāng)=0時(shí),織物表面被完全潤濕；當(dāng)90

7、時(shí),織物有拒水的作用；液體對(duì)織物的潤濕情況與液體和織物的表面張力有關(guān)系，一般來說表面張力大的液體在表面張力小的織物表面是不容易潤濕的，一般來說雨水的表面張力是53mN/m，油類的表面張力是2030mN/m，所以要使織物的表面拒水，表面張力必須小于53mN/m，要使織物拒油，則表面張力必須小于20一30mN/m，一般的織物都是不具備拒水性?？椢锸且粋€(gè)復(fù)雜的體系，除了不是光滑的表面外，還是一個(gè)多孔體系。液體如水或油的潤濕和滲透，不僅取決于織物中纖維表面的化學(xué)性質(zhì)，還與織物的幾何形狀、表面粗糙度、織物毛細(xì)管間隙的大小以及織物上殘留的其它物質(zhì)有關(guān)?？椢锉砻嬉话悴皇峭耆饣?，一個(gè)水不能潤濕的光滑表面，

8、如其表面粗糙則水更不容易潤濕，一個(gè)水能潤濕的光滑表面，如其表面粗糙則水更容易潤濕。4、拒水拒油整理劑的種類4.1鋁皂和鋯皂鋁皂是最古老的一種拒水劑。（1）原理：其使用方法是先將水溶性的肥皂施加于織物上，然后用鋁鹽如醋酸鋁、甲酸或硫酸鋁處理形成鋁皂而沉積于織物上形成的鋁皂能溶解于堿性凈洗劑溶液。（2）整理效果：整理后的棉織物耐洗性較差，而鋯皂的疏水性和耐洗性好于鋁皂,用醋酸鋯或氯氧化代替鋁鹽,可有效改善整理品的耐久性。4.2蠟和蠟狀物質(zhì)拒水劑鋁皂和醋酸鋁及石蠟的乳液一起應(yīng)用可以提高拒水效果,但是石蠟會(huì)影響織物的其它性質(zhì)。原理：主要利用石蠟乳膠和金屬鹽的水分散液浸軋織物，經(jīng)烘干和熱處理后生成金屬鹽

9、氧化物或氫氧化物與石蠟的混合物沉積于織物上，賦予織物拒水性。4.3金屬絡(luò)合物金屬絡(luò)合物主要是硬脂酸的鉻絡(luò)合物。（1）原理：用鉻絡(luò)合物處理后的織物于160焙烘時(shí)，絡(luò)合物發(fā)生進(jìn)一步聚合。絡(luò)合物的無機(jī)部分鍵合于纖維表面，有機(jī)疏水部分遠(yuǎn)離纖維表面而垂直于纖維表面排列，從而賦予織物較好的拒水性。（2）整理效果：在天然或合成纖維織物上用硬脂酸的鉻絡(luò)合物處理,可獲得半耐久性的拒水效果，但是由于鉻絡(luò)合物呈藍(lán)綠色，對(duì)織物的顏色會(huì)有一定的影響。另外,鉻絡(luò)合物對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重污染，也不符合生態(tài)紡織品的要求。4.4吡啶類拒水劑吡啶類拒水劑主要是氯化硬脂酰胺甲基吡啶,它是由硬脂酰胺，鹽酸吡啶和多聚甲醛反應(yīng)而成的。（1）原理

10、：該產(chǎn)品就是著名的防水劑VelanPF氯化硬脂酸酞胺甲基毗嚨在高溫處理時(shí)，可以與纖維素纖維反應(yīng)形成醚鍵,從而在纖維上產(chǎn)生耐久性的拒水效果。（2）整理效果：應(yīng)用時(shí)，會(huì)釋放出刺激性很強(qiáng)的有毒氣體吡啶，同時(shí)還有氯化氫放出（遇水形成鹽酸），影響棉織物強(qiáng)力，目前它很少用。4.5 N一羥甲基化合物拒水劑(1)原理：在酸性催化劑和高溫作用下,N一羥甲基可以與纖維素纖維的羥基反應(yīng)形成共價(jià)鍵。N一經(jīng)甲基化合物也可以與其它N一經(jīng)甲基化合物反應(yīng)或通過自身縮聚反應(yīng)形成樹脂。（2) 整理效果：若與樹脂同浴使用，織物可獲得抗皺性、柔軟性和拒水性。N一羥甲基化合物是以甲醛和胺類化合物反應(yīng)而成的。在應(yīng)用過程中存在甲醛釋放的問

11、題,不符合生態(tài)紡織品的要求。4.6有機(jī)硅拒水劑有機(jī)硅防水劑商品一般由兩種組分組成，即由含氫硅油，與甲基硅油或羥基硅油組成。有機(jī)硅不溶于水，需乳化，應(yīng)用時(shí)需用催化劑。 高溫熔烘及催化劑作用下，硅油發(fā)生氧化、縮聚反應(yīng)，一部分Si-H轉(zhuǎn)化為Si-OH，其中一部分 Si-H 與Si-OH反應(yīng)形成網(wǎng)狀薄膜，另一部分與纖維上的-OH結(jié)合，產(chǎn)生醚鍵，耐洗性提高。（1）原理：高溫熔烘及催化劑作用下，主鏈發(fā)生極化，極性部分趨向纖維表面，產(chǎn)生共價(jià)交聯(lián)，提高了聚硅氧烷保護(hù)膜與纖維間的結(jié)合力。而其中的非極性甲基則被排斥而指定空間，定向排列于織物表面形成不溶于水和溶劑的大分子膜，產(chǎn)生拒水性。（2）整理效果：有機(jī)硅拒水劑

12、廣泛應(yīng)用于纖維素纖維、羊毛等各種合成纖維織物。在合成纖維上的拒水效果及耐久性比在棉上為好。4.7含氟拒水整理劑含氟整理劑處理的棉織物不僅拒水性能優(yōu)良，還會(huì)具備一定的拒油性能，這是前面的整理劑所不具備的。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)氟整理劑的研究也在不斷更新，向著性能更好!更環(huán)保的方向發(fā)展。4.4.1分子結(jié)構(gòu)組成：一般是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯類的乙烯類共聚物。（1）氟碳基團(tuán)：是賦予拒水、拒油的關(guān)鍵組成。拒油性隨著氟碳鏈中碳原子數(shù)的增加而提高，碳原子數(shù)在7以上，就足以使未氟代的鏈段屏蔽在氟碳鏈段之下，達(dá)到10時(shí)，已達(dá)到最大的拒水拒油性。 （2）緩沖鏈節(jié)：由于氟碳鏈極性強(qiáng)，能使分子內(nèi)部發(fā)生強(qiáng)烈極化，偶極矩

13、增大，容易降低分子的穩(wěn)定性，因此需增加緩沖鏈節(jié)，增加分子的穩(wěn)定性，主要有-CH2-CH2- 、-CH2、-CH2CH2-NHSO2等。 （3）高分子鏈節(jié)，通常是含有雙鍵的單體，如丙烯酸、乙烯、苯乙烯等，聚合成高分子化合物?？少x予整理劑以拒水性、成膜性和柔軟性。也可作為硬性單體，賦予整理劑和纖維的粘合性、耐磨性、耐溶劑性和耐洗滌性。 （4）改性部分，是功能性單體，為達(dá)到某些特殊性能而引進(jìn)一些改性基團(tuán)，例如羥基、異氰酸酯基、磺酰胺基、叔胺基等。以改善其親水性、抗靜電性、易去污性等。另外，功能性單體也可以是交聯(lián)性單體，通過與纖維交聯(lián)或自交聯(lián)反應(yīng)，提高耐久性。 4.4.2丙烯酸酯類含氟拒水劑目前有用乳

14、液聚合的方法將丙烯酸六氟丁酯，丙烯酸十八烷酯，和2一羥乙基丙烯酸在過硫酸銨的引發(fā)共聚反應(yīng)。其中，丙烯酸六氟丁酯賦予織物拒水的性能，丙烯酸十八烷酯與丙烯酸六氟丁酯產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)提高拒水性，丙烯酸一2一羥乙酯的羥基提供活性基團(tuán)，借助交聯(lián)劑可以與纖維素發(fā)生交聯(lián),也可以自交聯(lián),生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高成膜性，從而提高整理劑在纖維上的附著牢度，提高耐洗性能。全氟的烷基丙烯酸脂聚合物在高溫時(shí)候可以在棉織物表面形成張力很小的薄膜，達(dá)到很好的拒水效果，加入交聯(lián)劑如異氰酸酯會(huì)提高拒水劑的耐久性，異氰酸酯不僅可以使有機(jī)氟樹脂與纖維發(fā)生結(jié)合，而且還能與拒水整理劑和纖維發(fā)生反應(yīng)，在纖維上形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加纖維分子之間的滑

15、移摩擦阻力，從而達(dá)到較好的拒水性,并能提高耐洗牢度。4.4.3短氟碳鏈型拒水劑含氟水性聚氨脂作為短氟碳鏈整理劑對(duì)棉織物進(jìn)行拒水整理被納入研究中。由接枝化合物的結(jié)構(gòu)我們可以知道，支鏈在聚合物中的活動(dòng)空間大，范圍廣。如果將短氟鏈引入到支鏈上，那么含氟基團(tuán)比較容易到達(dá)聚合物膜表面，從而能更有效的降低材料的表面自由能因此含氟聚醚接枝改性水性聚氨酯也就做為了棉織物的拒水劑。對(duì)于含氟的聚丙烯酸脂拒水劑，全氟烷基在側(cè)鏈上會(huì)使得拒水效果達(dá)到最大。5影響拒水拒油整理效果的因素5.1拒水拒油整理劑的結(jié)構(gòu)對(duì)整理效果的影響 表1拒水拒油整理劑的結(jié)構(gòu)對(duì)整理效果的影響從表1中可以看出：RWO7、RWO31、RWO32、R

16、WO 33、RWO 34 乳液的基本性能有較大的差異，以RWO 31 的各種性能指標(biāo)為最好，RWO7 與RWO31 基本上沒有差別。這說明乳液中含氟單體的含量高，其拒水拒油性能則高。這是由于通過含氟樹脂進(jìn)行整理的織物，氟樹脂積聚成或多或少的連續(xù)薄膜覆蓋在纖維上。與其它乳膠相似，附著于纖維是通過機(jī)械的或物理的作用來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械作用是通過連續(xù)薄膜纏結(jié)附著在纖維上；物理作用是通過氫鍵、范德華力及疏水鍵作用的結(jié)果，因此含氟高分子鏈附著于纖維上，而氟碳鏈側(cè)基則有序與無序地排列在連續(xù)薄膜表面，側(cè)鏈氫的存在明顯地影響了拒水拒油性能。5.2拒水拒油整理劑的用量對(duì)整理效果的影響表2拒水拒油整理劑的用量對(duì)整理效果

17、的影響從表2可以看出，含氟樹脂的使用濃度直接影響整理質(zhì)量，通常情況下，使用濃度與整理效果成正比，但由于整理劑本身所固有的性能，當(dāng)使用濃度超過一定限度時(shí)，即使?jié)舛仍僭黾樱瑢?duì)其性能影響不大。5.3整理液pH值對(duì)整理效果的影響表3整理液pH值對(duì)整理效果的影響從表3可以看出，整理液的pH值會(huì)影響整理效果。偏堿性時(shí)，整理效果大大降低，酸性狀況下，整理效果變化不大。同時(shí)，pH 值對(duì)乳液穩(wěn)定性也有較大影響，pH 值過高或過低，都會(huì)使乳液的穩(wěn)定性降低。綜合考慮，整理液的pH值控制在4.55.5較好。5.4 焙烘時(shí)間對(duì)整理效果的影響表4焙烘時(shí)間對(duì)整理效果的影響從表4可以看出，增加焙烘時(shí)間可以提高拒水拒油整理效果

18、，但超過4 min后作用不明顯，而且過長的焙烘時(shí)間會(huì)使織物的黃變性增加，綜合考慮，焙烘時(shí)間控制在4 min較好。6測試標(biāo)準(zhǔn)及測試參數(shù)6.1拒水級(jí)別測試對(duì)織物的拒水級(jí)別測試，一般用淋水性能測試方法，大多參考AATCC22-1977實(shí)驗(yàn)方法。截取1818(cm)的試樣l塊，緊繃于試樣夾持器(金屬彎曲環(huán))上，并以45放置。使織物的經(jīng)向順著布面水珠流下的方向,實(shí)驗(yàn)面的中心在噴嘴表面中心下的150mm處。將250mL冷水迅速傾入如圖所示的玻璃漏斗中，使水約在2530s內(nèi)淋灑于織物表面。淋灑完畢,取起夾持器，使織物正面向下成水平,然后對(duì)著一硬物輕敲兩次。將實(shí)驗(yàn)織物與標(biāo)準(zhǔn)圖片對(duì)照，評(píng)定拒水級(jí)別。圖2 測試時(shí)

19、的擺放 圖3 級(jí)別對(duì)照6.2耐水壓性能測試方法用連通管型水壓儀測定試樣的耐水壓性能。試驗(yàn)前先將試驗(yàn)儀的水槽、水柱高度與試樣夾持器的平面校正在同一平面上。測試時(shí)，先把1717(cm)試樣平置于試樣夾持器上，再用螺桿旋緊使之緊閉。開動(dòng)電動(dòng)機(jī),使水柱上升。由于連通管的作用,使試樣夾持器中充水(應(yīng)使用蒸餾水)。水壓隨水柱槽高而增加。試樣受水壓力亦逐漸增大，直至水透過試樣，在布面上出現(xiàn)3滴水珠時(shí),即為測試終點(diǎn)。隨即關(guān)閉進(jìn)水及出水閥,關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，同時(shí)讀取水柱高度(cm數(shù)值)。做3次平行試驗(yàn)，求其平均值。在測試時(shí)應(yīng)注意不能用手撫摸試樣。6.3耐水洗測試耐洗性測試一般根據(jù)GBl2799-91的標(biāo)準(zhǔn)方法：采用弱

20、堿性不含酶和增白劑的洗滌劑,濃度為2g/L,浴比(織物洗液)為1：30,洗滌溫度為(30土3),pH值9,水溶液30L,中速洗滌,洗滌10min排水,漂洗2min,脫水2min,晾干或烘干,重復(fù)至30次的洗滌后,再測取剩余拒水拒油性能。此時(shí)應(yīng)注意,在測取剩余拒水拒油性能之前,試樣必須經(jīng)過干燥箱150焙烘處理4min或用相同溫度的熨斗熨燙2min,目的是通過加熱活化有機(jī)高分子,來重新修復(fù)纖維表面經(jīng)過洗滌后的有機(jī)高分子在纖維表面的排序和結(jié)合,然后再用標(biāo)準(zhǔn)配比的試劑進(jìn)行檢測,此時(shí)得出的檢驗(yàn)結(jié)果比較真實(shí),在此過程中采用150焙烘處理4min的方法處理試樣較為科學(xué)。而用熨斗熨燙2min的方法很難被檢驗(yàn)人

21、員把握,其中150的溫度難以保證和熨燙力度難以掌握,造成不同檢驗(yàn)人員檢驗(yàn)出的結(jié)果差異較大。6.4織物的透氣性測試根據(jù)GBl2799-91的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于勞保用拒水服裝,其透氣性能要滿足:夏季610-2m3/(m2s); 冬季2.310-2m3/(m2s)?？椢锏耐笟庑灾饕獩Q定于織物表面的孔隙,孔隙的大小主要決定于織物的組織和密度?？椢锏耐笟庑阅芸梢杂每椢锿笟鈨x測定。7存在的問題及解決方法7.1存在的問題長氟碳鏈基團(tuán)在降低表面自由能，改善表面疏水疏油性能方面有很好的作用，因此得到了廣泛的應(yīng)用。但是長氟碳鏈在自然環(huán)境中很難降解，在人體和動(dòng)植物體內(nèi)長期蓄積存在嚴(yán)重的安全隱患。全氟辛基磺?；惢衔?PF

22、OS)和全氟辛酸銨(PFOA)等在國際社會(huì)中的應(yīng)用已經(jīng)受到了限制。7.2、發(fā)展方向7.2.1短氟碳鏈型拒水劑向著具有相同拒水拒油性能又不含有長氟碳鏈段的方向發(fā)展。而對(duì)短氟碳鏈化合物經(jīng)研究表明，在環(huán)境中能降解它沒有長氟碳鏈的毒性，所以短氟碳鏈的研究在近年來受到了廣泛的關(guān)注。7.2.2含氟和其它表面活性劑的復(fù)配有研究表明，在碳?xì)浔砻婊钚詣┲兄灰尤牒苌倭康暮砻婊钚詣?，其降低水表面張力的能力就大幅提高，而且可以大大降低?水界面張力?？梢园l(fā)揮含氟表面活性劑的獨(dú)特性能，將含氟表面活性劑和碳?xì)浔砻婊钚詣?fù)配，有可能大大減少含氟表面活性劑的用量，降低成本，最主要的是減少PFOS的污染。7.2.3含硅氟化物拒油整理劑的開發(fā)含氟硅整理劑有望同時(shí)具備含氟和含硅整理劑的優(yōu)點(diǎn)，美國阿托費(fèi)諾化學(xué)公司通過含氟烯烴、含氟烷烴鏈烯基醚與含有烯基醚或烯基的有機(jī)