
有機氟納米材料復合物對棉織物防水防油功能的協同增效性研究
隨著人們生活質量的進步,多功能整理紡織品正受到人們的關注和喜好,功能整理劑的應用也越來越廣泛。防水、防油、防污的“三防”整理是目前應用最為廣泛的整理工藝之一。據介紹,防水整理劑重要有石蠟-鋁皂類型、有機硅樹脂類型等四類,但是都無顯明的拒油性能和抗污性能。為了發展“三防”功能,近20年來,有機氟整理劑發展很快。新的有機氟化合物整理劑不僅有優秀的防水性,還有很好的拒油性和抗污性,但是有機氟整理劑的成分全氟辛烷基黃酰化物(PFOS)和全氟酸楚及其鹽(PFOA)是目前最難降解的有機污染物,前者對環境和人體健康存在緊張危害,已經被禁用,后者也在進一步進行傷害評估。全氟辛烷基黃酰化物用作紡織品的“三防”整理劑在我國又有相稱的市場,因此它的代用題目很凸起,加緊開發對環境無污染、對生態無害和對人體健康安全的新型低毒或者無毒和耐久性的環保型防水防油整理劑來庖代禁用或限用的含氟織物整理劑形勢特別很是緊迫,只有如許才能賡續進步我國紡織品的國際競爭力和市場占據率。
常用的防水整理劑有以下幾類:
(1)硬脂酸酰胺亞甲基吡啶氯化物,在國內的商品名為防水劑PF。這類產品沒有顯明的拒油性能,也不吻合環保要求。
(2)羥甲基類拒水整理劑,這類產品沒有顯明的拒油性能,在整理過程中無有害物質釋放,但整理后的織物中殘留大量甲醛,仍不吻合環保要求。
(3)石蠟-鋁皂類拒水整理劑吻合環保要求,但不耐久,同時也沒有顯明的拒油性能。
(4)有機硅類拒水整理劑,這類產品具有精良的拒水結果,但沒有顯明的拒油性能。
(5)有機氟型整理劑,具有優秀的拒水拒油性能,但對環境和人類健康危害比較大。
(6)美國加州Nano-Tex公司的Nano-Care是納米型整理劑,具有較好的拒水拒油性能。
以上幾種防水劑真正起到防水、防油、防污性能而又具殊效作用當屬有機氟系列。
有機氟“三防”整理劑是賦予織物具有防水、防油、防污性能的一種特別整理劑.目前。有機氟織物整理劑已經漸漸庖代了石蠟一鋁皂、吡啶季銨鹽、羥甲基三聚氰胺衍生物等,成為織物后整理的主角。其研究已被化工、紡織等行業科技人員所關注.2000年,有機氟產品被列為《當前國家重點鼓勵發展的產業、產品、技術目錄》中需重點開發的項目.我國在該領域的研究起步較晚,大部分生產技術被3M、杜邦、大金、旭硝子等公司掌握,導致產品價格昂貴,印染產品的生產成本激增,大大降低了在國際市場的競爭力。
自從有關于對PFOS及PFOA傷害性的報告被發表以來,各國拒水拒油劑生產商紛紛采取舉措開發新一代環保產品。
AGC(旭硝子)株式會社化學品公司成功研制并開始銷售ASAHIGUARDRAG—E06 1和ASAHIGUARDRAG—E060新型含氟加工劑,其中ASAHI GUARDRAG—E061為紡織用防水防油加工劑,后者為紙用耐油加工劑。該系列產品是以丙烯酸鹽為重要成分,不含PFOA(低于檢測極限)。旭硝子采用獨自的基于C6化學的技術,專門設計了E系列生產線。
ASAHI GUARDRAG—E06 1拒水拒油整理劑對棉、合成纖維及其混紡織物具有高的水油比、優秀的拒水拒油性、優秀的耐家庭洗滌性,配方中含有乙二醛樹脂、催化劑和柔軟劑。而且,ASAHIGUARDRAG—E061具有優秀的操作性和與其他助劑的配伍性,以及快速加工和低溫焙烘等特征,是一種新型環保含氟拒水拒油劑。
自2000年5月志愿決定漸漸制止生產全氟C8化合物(包括PFOA、PFOS及與PFOS相干的產品)的同時,3M公司敏捷投入大量科研力量開發了3M“新一代”珍愛產品。該產品所含有的化學成分已經通過了3M公司的大量檢測和美國環保署的評估。研究注解,3M“新一代”ScotchgardTM珍愛產品降解產物中的氯化物,具有低的生物累積性、低毒性的特點,并且對環境的影響極小甚至沒有任何影響。
與此同時,在ITMA 2007中,Clariant(科萊思)公司正式公布與Schoeller公司結成戰略聯盟,共同保舉了新一代氟碳涂料-NuvaRN系列。該系列產品是基于C6化學(不含PFOA,低于檢測限定量),但達到了C8化學所提供的功能。其中NuvaRN2l14是新一代無PFOA(低于檢測限定量)拒油、疏水氟碳涂料,應用廣泛,有以下重要特點:基于C6化學結構,無PFOA(低于檢測限定量),提供良好的抗拒性能,通過AATCC22-Spray,AATCC l1 8-Oil、DINEN29865、Bundesmann test&W ater/A1-cohol drop test(Isopropanol—IPA)等測試,洗滌晾干多次性能保持不變。
在國內也有相干的研究。例如巨化集團技術中間(國家氟材料工程中間)在2004年就開始研究新型的含氟織物整理劑,其中C6、C9等研究已經走在國內前列,聚合用PFOA的替換研究也在進行中,部分產品已經進入中試和應用研究階段,有望替換C8類氟化物,但面臨成本控制和團體功能改動等題目。若要進入產業化,可能還必要進一步加大投入繼承研發。
除此之外,各國公司和科研機構還進行了無氟拒水拒油整理方面的研究。
德國Rudolf(魯道夫)公司采用發散法合成樹狀大分子聚合物,末端為-CH3基團。通過耐久性的粘合劑,將樹狀大分子粘合到織物外觀,因為碳氫化合物較低的外觀張力和較高的分子取向,在織物表層形成拒水層,具有優秀的耐洗性能和優秀的手感。
自從德國波恩大門生物學家Wilhelm Barthlott和Neinhuis揭開荷葉效應(Lotus—effect)以來,人們也漸漸通過各種方法模仿荷葉外觀結構進行超疏水外觀研究。基于對荷葉外觀的研究,一樣平常來說,超疏水外觀可以通過兩種方法來制備,一種是在疏水材料(接觸角大于90。)外觀構建粗糙結構,另一種是在粗糙外觀修飾低外觀能的物質。目前在紡織品拒水整理方面采用較多的則是行使納米粒子構造肯定的粗糙度。然而使用該種方法時,納米粒子容易發生團圓,且存在織物強力降落,疏水性能耐久性差等題目。
納米技術作為第六次產業革命的標志,它將給各個領域帶來一次空前的飛躍。目前納米技術在紡織行業已經有較好的應用,重要有三種途徑,即納米材料多種纖維添加、多種粉體復配、多種功能復合。通過共混紡絲法、聚應時添加法和后整理等應用途徑,使其在抗紫外線型、抗菌除臭型、遠紅外線反射型、涼爽型、拒水防污型、導電型、阻燃型等功能紡織新產品中有了廣泛的開發。進而奠定了納米系列材料在紡織行業中的應用基礎。
納米技術應用于織物拒水拒油整理是基于最新的研究成果“荷葉效應(Lotus-effect)”原理。荷葉粗糙的外觀上,水珠只是與荷葉外觀乳瘤的部分蠟質晶體毛茸相接觸,顯明地減小了水珠與固體外觀的接觸面積,擴大了水珠與空氣的界面,水通過擴大其外觀積獲得了肯定的能量。在這種情況下,液滴不會主動擴展,而保持其球體狀。在植物表皮上存在的微塵廢屑,其尺寸一樣平常比表皮的蠟晶體微結構大,所以只落在外觀乳瘤的頂部,接觸面積很小。因為大多數微塵廢屑比表皮蠟晶體更易濕潤,當水滴在其外觀滾動時,它們就粘在了水珠的外觀。微塵廢屑和水珠的粘合力比它們與荷葉外觀的粘合力大,所以它們被水珠卷走。對于特別很是光滑的外觀,液滴的接觸角比較小,液滴滾動比較難,而且微塵廢屑與外觀的接觸面積大,粘合牢固,水滴經過后,只是從水滴的前端移動到了水滴的后部,但仍然粘在固體的外觀上,疏水顆粒更易粘在如許的外觀上。
模擬荷葉自潔的功能,可以應用于外觀納米結構的技術,可開發出自潔、抗污的納米涂料。有些納米涂料里滲有二氧化鈦的物質,將二氧化鈦等納米微粒加到衣服的纖維里頭可使通俗的衣服化身為可防震、除臭、殺菌,最緊張的是自潔。
荷葉效應實質為既疏水也疏油的超雙疏效應。經過超雙疏技術處理過的各種紡織材料(棉、麻、絲、毛、絨、混紡、化纖等)等不僅表現出杰出的疏水疏油性能,而且不改變原有織物的各種性能(纖維強度、染料親和性、耐洗滌性、透氣性、皮膚親和性、免熨性等),甚至還增長了殺菌、防輻射、防霉等特別結果。
本文重要研究的是用有機氟化物對無機納米材料進行外觀改造,探究兩者的相容性,并將改性后的納米材料配成整理液應用于棉織物上的防水防油整理。效果注解有機氟化物和納米材料具有協同增效作用,改性后的納米材料較單一的納米材料和有機氟在棉織物的防水防油功能上有顯明的進步,對織物的手感無顯明影響。
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