第十二章 特種功能整理

第十二章特種功能整理

隨著社會(huì)的發(fā)展和人類文明程度的提高，傳統(tǒng)紡織品的基本功能即遮羞御寒、裝飾美化、禮儀等作用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人類對(duì)紡織品服用性能的更高要求，因此要求紡織品還必須具有一些特殊的性能。通過(guò)一些特殊的整理加工，使織物具有某些特殊性能的加工稱為特種整理。由于各種織物用途上的差異，因此其特種整理的內(nèi)容也不同，如：①防水、拒水整理；棉織物②阻燃整理；③防油污整理；④防輻射整理；①親水整理；②仿絲綢整理；合纖織物③防油污整理；④防熔融整理；⑤防起毛起球整理；第一節(jié)拒水和拒油整理一、拒水拒油的概念和拒水拒油整理的發(fā)展在織物表面施加一種具有特殊分子結(jié)構(gòu)的整理劑，改變纖維表面層的組成，并以物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方式與纖維結(jié)合，使織物不再被水或常用油類(如食用油、機(jī)油等)所潤(rùn)濕，這種整理工藝稱為拒水或拒油整理，所用的整理劑分別稱為拒水劑或拒油劑。通常所說(shuō)的防水整理按整理后織物的透氣性能可分為兩類即第一類：不透氣的防水(WterProofing)整理，俗稱涂層整理第二類：透氣的防水整理(WaterRepellency)俗稱拒水整理

涂層整理在整理加工中，使織物表面涂有一層不透水、不溶于水的連續(xù)薄膜，來(lái)達(dá)到防水整理的目的，經(jīng)整理后的織物也就不透氣。此類產(chǎn)品主要用于制作帳篷、雨傘等用品。拒水整理在整理加工過(guò)程中，改變纖維的表面性能，使其由親水性的表面轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷缘谋砻?，?lái)達(dá)到拒水整理的目的。

由于通過(guò)整理后，織物中纖維間和紗線間仍保存著大量孔隙，這樣織物既能透氣，又不易潤(rùn)濕，只有在水壓相當(dāng)大的情況下，都會(huì)發(fā)生透水現(xiàn)象，適宜做雨衣、滑雪衫等。二、拒水和拒油原理水的極性很強(qiáng)，其表面張力為γ水＝72.8dyn／cm。當(dāng)物體的表面張力與γ水十分接近時(shí)，水便能很好地潤(rùn)濕該物體。反過(guò)來(lái)說(shuō)，該物體的表面張力與γ水的差值越大，越難被水潤(rùn)濕，也就是說(shuō)拒水性越好。織物的拒水整理，就是使用一些特殊的整理劑，使織物中纖維的表面性能發(fā)生變化，即疏水性增強(qiáng)，表面張力減小，而產(chǎn)生拒水作用的。一滴液體滴在固體表面上，會(huì)形成各種不同的形狀如：當(dāng)液滴在固體表面上處于平衡時(shí)，其A點(diǎn)受力情況如下所示：

并滿足Young公式：

從潤(rùn)濕角度考慮：θ＜900，且越小潤(rùn)濕效果越好；從拒水作用考慮：θ＞900，且越大拒水效果越好；當(dāng)θ＝0時(shí)，液滴在固體表面鋪平；當(dāng)θ＝1800時(shí)，液滴在固體表面上呈球狀，而滾動(dòng)；從Young公式可以看出：在拒水過(guò)程中γL是不變的，從拒水要求來(lái)說(shuō)，θ越大越有利于水滴的滾動(dòng)流失，也就是說(shuō)γS－γLS越小越好。拒水整理正是基于這一點(diǎn)而進(jìn)行的加工。一些不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的固體表面對(duì)水的接觸角如下所示：

固體的臨界表面張力（γｃ）

由于固體的表面張力難以測(cè)定，為了了解固體表面的可潤(rùn)濕性，Zisman通過(guò)測(cè)定固體的臨界表面張力γC來(lái)表述固體的表面性能。所謂γC是用不同γL的液體來(lái)測(cè)定在某一固體上的接觸角，通過(guò)外延法求得接角θ恰好為00時(shí)的液體的表面張力即三、常用拒水拒油劑的結(jié)構(gòu)、性能和整理工藝根據(jù)拒水整理效果的耐洗性，可將拒水整理分為不耐久、半耐久和耐久三種，主要取決于所用拒水劑本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)。不耐久：耐5次以下洗滌拒水整理耐久性半耐久：耐5－30次以下洗滌耐久性：耐30次以上洗滌按標(biāo)準(zhǔn)方法洗滌，耐20次洗滌的拒油整理稱為耐久性拒油整理。拒水劑種類很多，有金屬皂類、蠟和蠟狀物質(zhì)、金屬絡(luò)合物、吡啶類衍生物、羥甲基化合物、有機(jī)硅(聚硅氧烷)和含氟化合物等。目前常用的拒水劑主要是有機(jī)硅和含氟化合物，拒油劑則是含氟化合物。

1、鋁皂和鋯皂拒水劑鋁皂是最古老的一種拒水劑。先將水溶性的肥皂施加于織物上，然后用鋁鹽如醋酸鋁、甲酸鋁或硫酸鋁處理使其形成鋁皂即［(C17H35COO)3Al］而沉積于織物上。缺點(diǎn)：整理品的耐洗性差2、石蠟－金屬鹽類拒水整理劑金屬鹽：鋁鹽如醋酸鋁、甲酸鋁等；鋯鹽如二氯氧化鋯等特點(diǎn)：①制造簡(jiǎn)單、成本低、應(yīng)用方便；②當(dāng)效果降低后，可再進(jìn)行處理而得到恢復(fù)；③不耐水洗、不耐久、拒水效果較差；工藝流程：浸軋石蠟乳液→烘干→浸軋金屬鋁液→烘干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。用鉻絡(luò)合物處理后的織物于150～170℃焙烘時(shí)，絡(luò)合物發(fā)生進(jìn)一步聚合。同時(shí)，該絡(luò)合物也可與纖維表面的羥基、羧基、酰胺基或磺酸基反應(yīng)形成共價(jià)鍵。絡(luò)合物的無(wú)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，從而賦予織物以拒水性。

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。該產(chǎn)品就是著名的防水劑VelanPF。氯化硬脂酰胺甲基吡啶在高溫處理時(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。

5、N-羥甲基化合物拒水劑在纖維素纖維交聯(lián)整理中應(yīng)用的N-羥甲基化合物也成功地應(yīng)用于纖維素纖維的耐久性拒水整理。例如織物防水整理劑HPC、防水劑AEG為乙醚化六羥甲基三聚氰胺與硬脂酸、十八醇、三乙醇胺反應(yīng)的混合物，再與適量石蠟、乳化劑復(fù)配而成。N-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(guò)程中存在甲醛釋放問(wèn)題，不符合生態(tài)紡織品的要求。

6、有機(jī)硅拒水劑有機(jī)硅是以－O－Si－O－為主鏈的聚合物，這些聚合物稱為聚硅氧烷。用于紡織品拒水整理的有機(jī)硅中的取代基R通常是甲基(聚二甲基硅烷或稱二甲基硅油)、氫(聚甲基含氫硅烷或稱含氫硅油)或羥基(如聚ω，α-二羥基硅烷或稱二羥基硅油)。目前，這些有機(jī)硅產(chǎn)品最主要的用途是作為柔軟劑使用。

有機(jī)硅整理后的織物產(chǎn)生拒水性是由于在纖維表面覆蓋了聚硅氧烷薄膜，其氧原子指向纖維表面，而甲基遠(yuǎn)離纖維表面排列。因此有機(jī)硅聚合物在纖維表面適當(dāng)?shù)囟ㄏ蚺帕幸彩钦砜椢锞哂芯芩缘谋匾獥l件。

有機(jī)硅拒水劑整理工藝舉例如下：浸軋液組成：甲基含氫硅烷乳液30g/L羥基硅烷乳液70g/L胺化環(huán)氧交聯(lián)劑14.2g/L結(jié)晶醋酸鋅10.8g/L氯氧化鋯5.4g/L一乙醇胺4.5g/L整理工藝:二浸二軋(軋余率70%)→烘干(100～105℃)→焙烘(150～160℃，5～7min)→水洗→皂洗→水洗→烘干

7、含氟化合物拒水拒油劑

含氟化合物拒水拒油劑的性能不同于有機(jī)硅和脂肪烴類拒水劑，其中最重要的差異是其具有拒油性。含氟化合物既能拒水又能拒油，而有機(jī)硅和脂肪烴類化合物只有拒水作用，所以有機(jī)硅類拒水劑已逐漸被含氟烴類化合物所取代。浸軋液處方：AsahiguardAG—7050g/L羥甲基類拒水劑40g/LDMDHEU30g/L結(jié)晶氯化鎂12g/L整理工藝：二浸二軋(軋余率70%～75%)→烘干(充分烘干)→熱處理(160℃，3min)→水洗→皂洗→水洗→高溫烘干

8、氟硅混合型拒水拒油劑有機(jī)氟聚合物用于拒水拒油整理時(shí)，織物手感偏硬。有機(jī)硅化合物的柔軟性和平滑性較好，但拒水整理效果不及有機(jī)氟聚合物優(yōu)良，又不具備拒油作用。如果在有機(jī)氟聚合物整理過(guò)程中加入少量的有機(jī)硅整理劑，則會(huì)損害有機(jī)氟優(yōu)良的拒水拒油性，兩種整理劑拼用有相互抵消的作用。近年來(lái)，美國(guó)3M公司等開(kāi)發(fā)了具有高拒水拒油性和優(yōu)良柔軟性的氟硅混合型產(chǎn)品。這種產(chǎn)品有支鏈型和嵌段共聚型兩種。支鏈型是聚硅氧烷在氟聚合物鏈側(cè)向以化學(xué)鍵連接，可賦予織物優(yōu)良的拒水拒油性和柔軟性，但支鏈型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，聚合過(guò)程難以控制，聚硅氧烷鏈段易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移。嵌段共聚型是氟碳鏈段與硅氧烷鏈段形成嵌段共聚結(jié)構(gòu)。四、拒水拒油性能的測(cè)試織物的拒水性有各種不同的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)測(cè)試方法，通常是以在一定的試驗(yàn)條件下，織物對(duì)抗水的潤(rùn)濕和滲透能力來(lái)表示。沾水試驗(yàn)?zāi)M曝露于雨中的織物試驗(yàn)方法靜水壓試驗(yàn)測(cè)定水對(duì)織物的滲透性吸水試驗(yàn)

吸水性試驗(yàn)第二節(jié)易去污整理一、基本概念

防污：是指紡織品在使用過(guò)程中不會(huì)被水性污垢和油性污垢所潤(rùn)濕造成沾污，也不會(huì)因靜電原因而吸附干的塵?；蛭⒘Ｓ诶w維或織物表面。使紡織品具有防污性能的整理稱為防污整理。

易去污：是指織物一旦沾污后，污垢在正常的洗滌條件下容易洗凈，而且織物在洗滌液中不會(huì)吸附洗滌液中的污物而變灰。使紡織品具有易去污性能的整理稱為易去污整理。

20世紀(jì)70年代，美國(guó)3M公司研究開(kāi)發(fā)了具有防污和易去污雙重功能的整理劑。

一、織物沾污的分析1、服裝上污垢的組成人體如皮脂、汗液等污垢來(lái)源環(huán)境如塵土、食品殘留物、有機(jī)污物等

2、織物沾染污物的原因1）物理性接觸；2）靜電效應(yīng)吸附干微粒、塵埃；3）洗滌時(shí)再沾污；二、易去污原理洗滌過(guò)程中，污垢脫離紡織品表面，除與洗滌液的組成和洗滌條件等因素有關(guān)外，主要取決于紡織品的表面性質(zhì)。沾污織物在洗滌液中，油污與洗滌液和織物處于如下圖所示的平衡狀態(tài)。

圖12-8中：θ－為織物、油、水三相交界處的接觸角；γow－油／水相的界面張力；γwf－水／纖維相的界面張力；γof－油／纖維相的界面張力；平衡時(shí)，各界面張力間存在如下關(guān)系：

γwf=γof+γowcosθ

由于油污從在織物上的鋪展?fàn)顟B(tài)(θ=0°,cosθ=1)到θ=180°,cosθ=-1時(shí)，油污才能完全“卷珠”離開(kāi)織物表面。所以去除油污的充分必要條件是θ=180°,cosθ=-1。

根據(jù)上述分析，易去污的條件是：γof應(yīng)盡可能大，γwf和γow應(yīng)盡可能的小。γow的值盡可能小是指從織物上脫離下來(lái)的小油滴能穩(wěn)定懸浮、分散在水相中。γow的大小決定于洗滌劑的品種和濃度，一般情況下其值是小的。對(duì)于極性纖維而言，由于它與水有強(qiáng)烈的相互作用，γwf的值也小，而γof值較大。即紡織品必須具有高的親水性能，這是易去污整理技術(shù)一項(xiàng)重要的指導(dǎo)原則，事實(shí)證明也是行之有效的途徑之一。非極性纖維表面引進(jìn)親水性基團(tuán)或用親水性聚合物進(jìn)行表面整理，可提高纖維的易去污性能。三、易去污整理劑和整理工藝1、嵌段共聚醚酯型易去污劑和整理工藝嵌段共聚醚酯型易去污劑（簡(jiǎn)稱聚醚酯）是滌綸最早的一種耐久性易去污劑，其商品名稱為PermaloseT，由英國(guó)ICI公司生產(chǎn)［26］，它能使滌綸及其混紡織物具有優(yōu)良的易去污、抗?jié)裨僬次酆涂轨o電性能。聚醚酯類易去污劑和滌綸有相似的結(jié)構(gòu)，在整理時(shí)的熱處理過(guò)程中，和滌綸形成共結(jié)晶或共溶物，耐洗性好。聚醚酯由對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚氧乙烯縮聚而成，其結(jié)構(gòu)通式如下：

聚醚酯有易去污性能是由于嵌段共聚物均勻地分布在疏水性滌綸的表面，聚氧乙烯基中的氧原子能與水分子形成氫鍵，使滌綸親水化所致。聚醚酯易去污劑的應(yīng)用工藝主要為乳液浸軋法，對(duì)滌棉混紡織物增重在１％～３％。工藝流程：浸軋（軋余率70％）烘干（120～130℃）熱處理（190℃，30s）平洗烘干浸軋液組成：ＰermaloseTG６０g水x合成１０００g若與樹(shù)脂DMDHEU、PU等混用，以氯化鎂為催化劑，可獲得耐久壓燙與易去污兩種功能。

四、防污及易去污整理劑和整理工藝防污及易去污整理是紡織品既在大氣中有良好的防污效果，一旦被沾污后，又要易去污?？椢锛纫牢塾忠哂幸兹ノ坌阅?，它在液相介質(zhì)中必須具有很高的可濕性，γwf要小，γof要大，同時(shí)在空氣介質(zhì)中具有很低的界面能，不為常見(jiàn)的油性污所潤(rùn)濕。由表12-4可見(jiàn)，經(jīng)有機(jī)氟整理劑整理的棉織物，在大氣中的臨界表面張力遠(yuǎn)較未整理棉織物的低，所以有優(yōu)良的拒水拒油性?？墒牵谒?，未整理棉織物的臨界表面張力僅為28mN/m，而經(jīng)有機(jī)氟整理劑整理的棉織物卻要大于9mN/m，這就是一般棉織物上沾上油污后容易去除，但經(jīng)有機(jī)氟整理劑整理的棉織物沾上油污后就不容易洗凈的緣故。Smith和Sherman認(rèn)為，防污和易