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有机氟树脂拒水拒油整理研究


&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;刘振波&苍产蝉辫;朱亚伟&苍产蝉辫;苏州大学材料工程学院

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;摘要﹕使用有机氟树脂,&苍产蝉辫;采用轧烘焙的方法对棉织物进行拒水拒油整理,&苍产蝉辫;用红外光谱仪以及微电泳仪对有机氟树脂进行分析,&苍产蝉辫;用扫描电镜、能谱仪观察了整理后纤维表面微观结构以及表面元素的变化,&苍产蝉辫;并测试了整理后织物的拒水拒油性能以及水洗后性能的变化。探讨了整理剂浓度、焙烘温度以及织物上氟元素含量对整理效果的影响,&苍产蝉辫;并优化了工艺参数。结果表明经整理后棉织物获得了良好的拒水拒油性能。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;关键词﹕有机氟树脂;拒水;拒油;纤维素纤维

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;一般“叁防”整理是通过控制表面粗糙度与降低表面能使与水或油的接触角高于&苍产蝉辫;120°&苍产蝉辫;来达到拒水拒油的效果。有机氟整理剂的“叁防”整理效果明显优于其它拒水拒油整理剂。有机氟整理剂有着优良的憎水憎油性、透气性以及耐洗、防污和易去污等性能,&苍产蝉辫;成為当今憎水憎油剂的主流,&苍产蝉辫;并被化工、股票配资,股票配资学习交流和商业等部门所关注。有机氟整理剂整理的织物可以在拒水拒油的同时使水蒸气顺利的通过织物排出,&苍产蝉辫;这种材料制成的运动服装内部的舒适性相当好,&苍产蝉辫;并且具有这种防水拒油性能的织物正在扩展应用到越来越多的股票配资,股票配资学习交流用品中摆1-2闭。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;含氟织物整理剂的应用重点是防雨外衣织物、服装、窗帘、工作服及地毯等。经整理后的股票配资,股票配资学习交流品几乎不改变原有的风格,&苍产蝉辫;颇受消费者的欢迎。然而国内拒水拒油股票配资,股票配资学习交流品的应用仍相当滞后。有机氟产品生产已被列入了2000&苍产蝉辫;年“当前国家重点鼓励发展的产业、产品和配资开户,股票配资基础教程目录”。随着有机氟化学的发展及产品制备成本的降低,使拒水拒油功能整理成為可能摆3-4闭。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;据资料介绍,Nanoproof整理剂是一种纳米“叁防”整理剂,&苍产蝉辫;而本质上仍是一种有机氟整理剂。本文优化了Nanoproof有机氟整理剂的工艺条件,&苍产蝉辫;并探讨了它的结构特征,分析了纤维表面结构变化与拒水拒油性的关系。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;整理工艺﹕&苍产蝉辫;在&苍产蝉辫;Mini&苍产蝉辫;Tener&苍产蝉辫;连续式定型烘干机采用两浸两轧,&苍产蝉辫;轧液率&苍产蝉辫;75%,&苍产蝉辫;在&苍产蝉辫;100℃下预烘&苍产蝉辫;3min&苍产蝉辫;后再经焙烘处理。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;拒水性﹕参照&苍产蝉辫;GB/T4745-1997标准,在YB&苍产蝉辫;813型织物沾水仪(温州大荣股票配资,股票配资学习交流标准仪器厂)上测试,用标准沾湿卡评分,5级最好,&苍产蝉辫;0&苍产蝉辫;级最差。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;拒油性﹕操作方法及结果评定参照&苍产蝉辫;ZBW04015-89标准,液体石蜡和正庚烷组成的混合试液见表&苍产蝉辫;1。

     

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;耐洗性﹕&苍产蝉辫;整理样品在含皂片&苍产蝉辫;5g/L&苍产蝉辫;的溶液中在&苍产蝉辫;40℃下水洗&苍产蝉辫;3min,&苍产蝉辫;再经冷水冲洗。分别测试样品经&苍产蝉辫;5&苍产蝉辫;次和15&苍产蝉辫;次洗涤后的性能。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;红外光谱﹕在&苍产蝉辫;Nicolet&苍产蝉辫;5700型红外光谱仪(美国)上测试,&苍产蝉辫;样品经低温真空烘干,采用KBr压片,光谱分辨率0﹒25cm-1。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;zeta&苍产蝉辫;电位﹕&苍产蝉辫;用&苍产蝉辫;JS94H&苍产蝉辫;微电泳仪(&苍产蝉辫;上海中晨数字配资开户,股票配资基础教程设备有限公司)&苍产蝉辫;测试整理剂的&苍产蝉辫;zeta&苍产蝉辫;电位,&苍产蝉辫;电压&苍产蝉辫;10V,&苍产蝉辫;切换时间&苍产蝉辫;700ms,&苍产蝉辫;电流&苍产蝉辫;0﹒1A,&苍产蝉辫;zeta&苍产蝉辫;电位取&苍产蝉辫;5&苍产蝉辫;次测试的平均值。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;扫描电镜及表面元素相对含量分析﹕在S-570型扫描电子显微镜(&苍产蝉辫;日本日立公司)上观察纤维表面形态的变化,&苍产蝉辫;分辨率&苍产蝉辫;3﹒5&苍产蝉辫;nm﹔&苍产蝉辫;用&苍产蝉辫;EDAX&苍产蝉辫;PV9900&苍产蝉辫;能谱附件测试纤维表面成分分析,&苍产蝉辫;以观察氟元素相对含量的变化。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;2&苍产蝉辫;结果和讨论

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;2﹒1&苍产蝉辫;整理工艺条件优化

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;织物经有机氟整理剂处理,&苍产蝉辫;在&苍产蝉辫;140℃下焙烘处理3min,&苍产蝉辫;整理剂用量与拒水和拒油性的关系见表&苍产蝉辫;2。

     

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;由表2可知,&苍产蝉辫;整理剂浓度较低(&苍产蝉辫;小于&苍产蝉辫;5&苍产蝉辫;g/L)&苍产蝉辫;时,织物拒水性达到&苍产蝉辫;5&苍产蝉辫;级,&苍产蝉辫;而拒油性则较差﹔&苍产蝉辫;随着浓度的增加,&苍产蝉辫;织物的拒油性提高,&苍产蝉辫;当浓度為&苍产蝉辫;30&苍产蝉辫;g/L&苍产蝉辫;时织物就具有优良的拒水和拒油性能。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;焙烘工艺直接影响到整理剂在织物表面的成膜性、表面元素的分布和整理剂的耐水洗性。用&苍产蝉辫;30&苍产蝉辫;g/L&苍产蝉辫;整理剂处理织物,&苍产蝉辫;在不同焙烘温度处理&苍产蝉辫;3min,&苍产蝉辫;焙烘温度与拒水和拒油性的关系及耐水洗性能见表&苍产蝉辫;3。

     

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;由表3可知,提高焙烘温度对拒水性的影响较小,但对拒油性的影响较明显﹔比较&苍产蝉辫;140℃和&苍产蝉辫;160℃的焙烘条件,整理后性能基本相同,结合水洗后拒水拒油性能的变化及温度高会使织物泛黄比较严重,焙烘温度以&苍产蝉辫;140℃為宜。经优化后整理工艺為﹕&苍产蝉辫;整理剂浓度30&苍产蝉辫;g/L,&苍产蝉辫;140℃焙烘&苍产蝉辫;3min。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;2﹒2&苍产蝉辫;整理剂的基本性质

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;织物的“叁防”整理仍以氟系树脂為主,&苍产蝉辫;有机氟整理剂的红外光谱见图&苍产蝉辫;1。

    

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;由图1可知,峰1波数&苍产蝉辫;在3329﹒3cm-1处是羥基吸收峰,峰&苍产蝉辫;2&苍产蝉辫;两个波数分别為2924﹒1cm-1&苍产蝉辫;和2853﹒5cm-1,&苍产蝉辫;它们是&苍产蝉辫;Csp3&苍产蝉辫;杂化的&苍产蝉辫;C-&苍产蝉辫;H&苍产蝉辫;键伸缩振动吸收峰,&苍产蝉辫;峰&苍产蝉辫;3、峰&苍产蝉辫;4和峰5的波数分别是&苍产蝉辫;1217﹒4&苍产蝉辫;cm-1、1151﹒4&苍产蝉辫;cm-1&苍产蝉辫;和&苍产蝉辫;1082﹒2cm-1,它们是碳氟键伸缩振动形成的吸收峰&苍产蝉辫;。因此,5Nanoproof&苍产蝉辫;整理剂是一种含羥基的有机氟树脂。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;有机氟整理剂溶液具有一定的胶体性质,&苍产蝉辫;不同条件下有机氟树脂整理剂的&苍产蝉辫;zeta&苍产蝉辫;电位测试结果见表&苍产蝉辫;4。

    

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;由表&苍产蝉辫;4&苍产蝉辫;可知,&苍产蝉辫;在不同浓度和&苍产蝉辫;pH&苍产蝉辫;值下,&苍产蝉辫;整理溶液的zeta&苍产蝉辫;电&苍产蝉辫;位&苍产蝉辫;在&苍产蝉辫;34-36mV&苍产蝉辫;之间变化,&苍产蝉辫;该整理溶液呈阳离子性,&苍产蝉辫;具有很好的分散稳定性,&苍产蝉辫;能较好地与棉纤维结合。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;2﹒3&苍产蝉辫;织物的表面性能与拒水拒油性能的关系

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;经有机氟整理剂整理和水洗的织物,&苍产蝉辫;纤维表面纵向形态变化见图&苍产蝉辫;2。

    

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;棉经有机氟整理剂整理,&苍产蝉辫;烘焙过程中会形成膜结构,&苍产蝉辫;即有机氟树脂会自身交联成叁维的网状膜结构,&苍产蝉辫;且表面较光滑,&苍产蝉辫;借助有机氟树脂中的碳氟的低表面张力来提高织物表面的拒水拒油性能。但经水洗后,纤维表面的膜结构发生了变化,&苍产蝉辫;由未水洗时的光滑表面变成水洗后的凹凸结构,&苍产蝉辫;甚至有一些图2棉纤维表面SEM纵向形态突出结构,&苍产蝉辫;这是整理剂从纤维表面脱落引起的,&苍产蝉辫;势必会影响到织物表面的防油性,&苍产蝉辫;即织物表面膜结构的粗糙化是导致织物拒油效果下降的原因之一。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;同样,织物表面膜结构中氟元素的含量直接影响着织物“叁防”效果,有机氟树脂整理前后织物表面元素分析及氟含量对拒水拒油性能的影响见表5。

    

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;由表面能谱图数据可知,&苍产蝉辫;棉织物经氟树脂整理后,纤维表面氟相对含量达到&苍产蝉辫;3﹒4%,&苍产蝉辫;此时织物具有很好的拒水性和拒油性,&苍产蝉辫;随着水洗次数的增加,&苍产蝉辫;纤维表面的氟相对含量明显下降,&苍产蝉辫;导致织物的拒油性大幅下降﹔&苍产蝉辫;另外,&苍产蝉辫;有机氟整理剂在水洗时会与水中的钙离子结合,&苍产蝉辫;结合红外光谱分析,&苍产蝉辫;这可能是整理剂上面的羥基与水中的钙离子形成了配位键结构引起的。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;不难理解,&苍产蝉辫;有机氟整理剂在焙烘时会形成均匀的膜结构,&苍产蝉辫;但此膜结构容易在水洗时发生变化,&苍产蝉辫;这从&苍产蝉辫;SEM纤维纵向形态变化和纤维表面元素的相对含量变化中得到証实,&苍产蝉辫;即从原有光滑的、氟含量较高的膜变成粗糙的、氟含量较低的膜,&苍产蝉辫;这使得纤维表面有机氟树脂薄膜变得不均匀,&苍产蝉辫;且部分有机氟薄膜受到破坏,&苍产蝉辫;氟含量减少,&苍产蝉辫;使油污易与纤维接触,&苍产蝉辫;这是造成织物拒油性下降的主要原因。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;3&苍产蝉辫;结&苍产蝉辫;论

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;3﹒1&苍产蝉辫;棉织物经过有机氟树脂整理后可以获得良好拒水拒油效果,较好的处理工艺為﹕有机氟树脂浓度30g/L,140℃焙烘&苍产蝉辫;3min。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;3﹒2&苍产蝉辫;整理后织物上氟元素的相对含量直接影响到织物的拒油性,有机氟树脂膜在水洗过程中会溶失,表面结构粗糙,&苍产蝉辫;这是拒油性下降的主要原因。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;参考文献

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;1Satoshi&苍产蝉辫;Osawa,&苍产蝉辫;Masaki&苍产蝉辫;Yabe,&苍产蝉辫;Makiko&苍产蝉辫;Miyamura,&苍产蝉辫;et&苍产蝉辫;al﹒Preparation&苍产蝉辫;of&苍产蝉辫;super-&苍产蝉辫;hydrophobic&苍产蝉辫;surface&苍产蝉辫;on&苍产蝉辫;biodegradable&苍产蝉辫;polymerby&苍产蝉辫;transcribing&苍产蝉辫;microscopic&苍产蝉辫;pattern&苍产蝉辫;of&苍产蝉辫;water-&苍产蝉辫;repellent&苍产蝉辫;leaf﹒&苍产蝉辫;Polymer,2006,47,3711-3714

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;2W﹒Y﹒Jeong,&苍产蝉辫;S﹒K﹒AN﹒The&苍产蝉辫;transport&苍产蝉辫;properties&苍产蝉辫;of&苍产蝉辫;polymermembrane-&苍产蝉辫;fabric&苍产蝉辫;composites﹒&苍产蝉辫;Journal&苍产蝉辫;of&苍产蝉辫;Materials&苍产蝉辫;Scinenes,&苍产蝉辫;2001,36,4797-4803

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