环保型有机氟多功能整理剂的研究进展
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防酸整理一、防酸整理的原理纺织品的防酸整理是防护用纺织品的一类产品,它是以保护人体的安全性为目的,酸性液体透过织物的程度决定防酸性能好坏。
防酸的原理与防水、拒油原理相似。
一般酸液是以水为介质,其表面张力大于水的表面张力。
因此,防酸与防水,拒油整理都是改变纤维表面性能,使其临界表面张力降低,增大接触角,使液体在织物表面呈园珠状,防止织物表面被沾湿,润湿,渗透,并阻止毛细血管效应,达到防酸,拒水和拒油目的。
二、防酸整理的方法防酸整理主要有以下几种方法,大部分是针对强无机酸对棉织物的作用。
1、改性整理法棉纤维是不含NH2 基因的,研究表明,当棉纤维中含有一定量的NH 2基因,耐酸腐蚀性提高,所以我们可以把含有NH2的化合物与棉纤维接技,获得一定的防酸性,我们把这类化合物称为防酸整理剂,这种整理方法称为改性整理法。
改性整理剂大多是含有NH2基因的高分子化合物,苯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺等共聚物最为常见,共聚物中含有活泼基因,可以和棉纤维上的OH反应,不但可以把NH2基因接技到棉纤维上,而且在纤维表面形成一层聚合物薄膜.从而达到防酸性。
如采用苯乙烯和N-羟甲基丙烯酰胺共聚物对棉织物进行整理,使其具有一定的防酸和耐酸腐蚀性;采用含氟丙烯酸酯,苯乙烯和N-羟甲基丙烯酰胺的聚合物对棉织物进行防酸防水防碱整理;采用含氟丙烯酸酯单体(丙烯酸六氟丁酯,甲基丙烯酸十二氟庚酯)对真丝织物进行接枝改性,接枝率越大,在纤维便面形成的氟化物层越致密均匀,拒水性和耐碱性越高。
2、表面处理法这种方法与一般的防水整理相同,它是对织物表面进行防水处理,降低织物的表面张力,从而达到防止酸性液体透过,减小织物吸收酸性液体。
所采用的整理剂( 如涂层剂,有机氟,有机硅表面整理剂) 一般都是耐酸的。
如利用硅氧烷EGE-2防水剂,对各种纺织品如棉,人造丝,羊毛和涤纶等进行处理,使其具有良好的拒水和耐酸性;利用含氟乳液LFM-3和LFM-H对涤纶和人造丝织物进行整理,显著降低织物表面能,可明显提高织物的拒酸拒水拒油性能;采用有机氟系防水剂AG710对涤纶弹力丝和柞蚕丝混捻交织物进行防酸处理,制备了一种具有相对耐洗涤性的防酸绸。
纺织品多功能复合整理技术目前,多功能复合整理使纺织产品向着深层次和高档次方向发展,不仅可以克服纺织品本身的缺点,还可以赋予纺织品多功能性。
多功能复合整理是将两种或多种功能复合于一种纺织品的技术,以提高产品的档次和附加值。
该技术已在棉、毛、丝、化纤、复合及其混纺交织物整理中得到越来越多的应用。
例如:防皱免烫/酶洗复合整理、防皱免烫/去污复合整理、防皱免烫/防沾色复合整理,使面料在防皱免烫的基础上又增加了新的功能;具有抗紫外线和抗菌功能的纤维,可用作为泳装、登山服和T恤衫面料;具有防水、透湿、抗菌功能的纤维,可用于舒适性内衣;具有抗紫外线、抗红外线和抗菌功能(凉爽、抗菌型)的纤维,可用于高性能的运动服、休闲服等。
同时,应用纳米材料对纯棉或棉/化纤混纺织物进行多种功能的复合后整理,也是未来的一个发展趋势。
棉织物多功能复合整理技术随着各国对纺织品甲醛限量标准的完善,低甲醛和无甲醛整理剂及整理方法一直是纺织品抗皱整理研究的热点。
以丁烷四羧酸(BTCA)和柠檬酸(CA)等为代表的多羧酸类,以及长链多羧酸体系是最有潜力取代N-羟甲基酰胺类化合物的抗皱整理剂。
此类整理剂不含甲醛,能达到良好耐久压烫(DP)等级。
但多元羧酸整理剂也存在一定的缺点,如催化剂价格高;易污染环境;会导致某些硫化染料和活性染料染品色变;整理品上残留的羧基,使阴离子染料的上染率降低,而阳离子染料染色的湿摩擦牢度差等。
壳聚糖与纤维素的分子结构相类似,不含甲醛,可以作为永久整理剂,使织物耐水洗、耐摩擦,具有固色和增强作用,提高织物的坚牢度,减少缩水率,并使织物具有滑爽光洁和挺括的外观和手感。
壳聚糖还具有广谱抗菌性,对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草菌等多种细菌的生长都有明显的抑制作用。
因此,壳聚糖还可用来对织物进行抗菌防霉整理。
由于市售壳聚糖的相对分子量较大,所以织物经壳聚糖整理后,弹性回复角增加不多,且手感变硬,布面泛黄,润湿性下降。
而壳聚粘经降解后,相对分子量变小,穿透力增强,抗菌性能提高。
PFOS的禁用与含氟防护整理的动向杨栋樑全国染整新技术应用推广协作网原载:第七届全国印染后整理论文集(2008.12);一、问题的由来美国杜邦公司是最早企图利用含氟聚合物赋予纺织品新的防护(拒水、拒油-防污和易去污)功能的尝试,而3M公司(Minnesota Mining Monufactering)则是首先实现含氟共聚物成为防护功能整理(Scotchgard Protector)商品化。
据称:这类防护功能整理剂的开发创意,来源于一个偶然现象。
即在1953年某一天,年轻的化学家Petery Sherman不小心将某种氟化合物液体洒在新买的网球鞋上,随后发现网球鞋在穿用过程中不易被沾污;3M公司对这一发现的现象进行了深入的研究。
由Petery Sherman 和Sam Smith共同研究,终于在1956年研发成Scotchgard Protector商品,此后,其应用范用逐渐向皮革,造纸等领域推广。
由应用含氟化合物的面影响生态环境受到指责的,最早在氟烷烃(即氟利昂)使臭氧层出现空洞,并不断扩大而引起世界各国的极大关注。
从上世纪90年代起,由于禁用氟利昂使家用冰箱的制冷技术逐步向无氟制冷技术方向发展。
进入二十一世纪以来,美国环境保护署基于对环境管理以及对人体键康考虑,中止了全氟辛基磺酸化合物(Perfluorooctane Sulfonates PFOS C8F17SO3-)的生产和使用,并注意到美国杜邦公司生产的不沾锅中,含有可能使人体致癌的有机氟化合物问题。
随后,各国对PFOS的毒理性与生态性进行了深入的研究。
欧洲议会,于2006年12月27日发布"限制全氟辛基磺酸化合物(PFOS)销售及使用的指令"(2006/122/EC),并重申欧洲议会于2006年10月25日通过的有关PFOS的限量规定,将于2007年12月27日前成为各成员国的国家法律,同时,2008年6月27日起实施。
PFOA和PFOS替代品的环境污染及毒性研究进展目录一、内容简述 (2)1.1 背景介绍 (2)1.2 研究意义 (4)二、PFOA和PFOS的基本性质与用途 (5)2.1 PFOA的基本性质与用途 (6)2.2 PFOS的基本性质与用途 (6)三、PFOA和PFOS的环境污染现状 (7)3.1 全球范围内PFOA和PFOS的排放情况 (9)3.2 地区性环境污染现状 (10)3.3 工业生产与废弃物处理中的PFOA和PFOS排放 (12)四、PFOA和PFOS替代品的研发与应用 (13)4.1 替代品的种类与特性 (15)4.2 替代品的研发动态 (16)4.3 替代品在实际应用中的效果与挑战 (17)五、PFOA和PFOS替代品的环境污染及毒性研究 (18)5.1 替代品的环境行为研究 (20)5.2 替代品的生物有效性研究 (21)5.3 替代品对生态系统和人类健康的影响研究 (22)5.4 毒性评价与生态风险评估 (24)六、政策法规与监管 (25)6.1 国际政策与法规 (26)6.2 国内政策与法规 (28)6.3 监管机构的角色与作用 (29)七、结论与展望 (30)7.1 研究成果总结 (31)7.2 存在的问题与挑战 (33)7.3 未来研究方向与展望 (34)一、内容简述本篇论文综述了PFOA(全氟辛酸)和PFOS(全氟辛烷磺酸)替代品的环境污染及毒性研究进展。
PFOA和PFOS是一类持久性有机污染物,因其生物累积性和潜在的健康风险而受到广泛关注。
随着这些物质的限制使用或禁止使用,研究者们开始探索其替代品的环保性和安全性。
在环境污染方面,替代品的生物降解性、持久性和生物富集性等特性成为了研究的热点。
一些新型化合物和添加剂逐渐成为替代品,它们在环境中的行为和生态影响尚需深入研究。
在毒性研究方面,替代品对人类和野生动植物的潜在影响是研究的重点。
实验室和现场研究揭示了一些替代品具有较低的生物毒性,但仍需长期研究和监测以确保其安全性。
王薇1,段智岗1,施秋萍2,朱泉1(1.东华大学生态纺织教育部重点实验室,上海201620;2.广东德美精细化工股份有限公司,广东佛山528305)摘要:研究了不同结构柔软剂与自制含氟拒水拒油整理剂WR-1在棉织物上同浴整理时,柔软剂的加入对拒水拒油效果的影响,并对二者的相互作用进行探讨.结果表明:脂肪酰胺类柔软剂对拒水拒油效果影响较小,有机硅类柔软剂对拒水效果影响较小,但会严重影响拒油效果,非离子型柔软剂对拒油性影响较小但会严重影响拒水效果.关键词:拒水拒油整理剂;柔软剂;拒水拒油;棉织物中图分类号:TQ610.4+93文献标识码:A文章编号:1004-0439(2010)05-0043-04含氟拒水拒油整理剂WR-1与柔软剂在棉织物上同浴整理探讨Study on finish of fluorine-containing water repellent agentWR-1and softeners on cotton fabrics in one bathWANG Wei 1,DUAN Zhi -gang 1,SHI Qiu -ping 2,ZHU Quan 1(1.Key Laboratory of Ministry of Education for Ecological Textile,Donghua University,Shanghai 201620,China;2.Dymatic Investment Co.,Ltd.,Foshan 528305,China)Abstract :The influence of softeners on water and oil repellent effect of WR-1were studied when differ -ent softeners and self-made fluorine-containing water repellent agent WR-1were applied on cotton fabrics in one bath.The interaction between the softener and water repellent agent was also discussed.The result showed that fatty amide softeners had less effect on water-and oil-repellency,organic silicone softener had also less effect on water-repellency but had serious effects on oil-repellency,and nonionic softener was just the contrary.Key words :water repellent agent;softeners;water-and oil-repellence;cotton fabrics收稿日期:2009-06-05作者简介:王薇(1984-),女,山东烟台人,在读硕士研究生,主要从事纺织品功能后整理助剂的研究与开发.织物经含氟拒水拒油剂整理后,含氟整理剂能与纤维表面聚合成膜.含氟共聚物中的氟烷基能形成暴露于空气、密集而又定向排列的低界面能层,充分发挥其拒水、拒油效果,但整理后织物手感、撕破强度等都会受到不同程度的影响.因此,手感柔软性是影响纺织品销售的最重要因素之一.在三防整理时,柔软整理是必需的.为了改善织物的撕破强度、耐磨强度、外观及手感,整理中需加入一定量的柔软剂,以提高织物润湿性,但会降低拒水拒油性能,因此,应严格控制柔软剂用量,寻找织物柔软性与润湿性的平衡点.大部分柔软剂属于表面活性剂,并可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性型及有机硅类.[1]在纺织品加工过程中,阳离子型柔软剂既可用于纤维素纤维,也适用于合成纤维整理.有机硅类柔软剂能赋予织物一定的平滑性、柔软性,也能与2D 树脂同浴使用,在一定程度上能提高织物弹性,改善织物手感.[2-3]非离子型柔软剂与其他助剂的兼容性良好,且整理后织物不易变黄.在与含氟拒水拒油整理剂并用时,需慎重选择柔软剂.因柔软效果受拒水拒油整理剂的影响较小,除考虑离子性外,还不能影响三防整理效果.本文采用国产全氟烷基丙烯酸酯(C 6)作为含氟单体,和丙烯酸月印染助剂TEXTILE AUXILIARIES Vol.27No.5May 2010第27卷第5期2010年5月印染助剂27卷桂酯、N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)、甲基丙烯酸酯3种非氟代单体进行聚合,得到了含氟拒水拒油整理剂WR-1.分别选取不同类型的柔软剂与其同浴,用于棉织物的整理,比较了同浴整理对各自整理效果的影响.1试验1.1材料与仪器织物:纯棉梭织物(560×360根/10cm,110g/m2).药品:含氟拒水拒油整理剂WR-1(自制),德美柔SG、德美柔WE、T602、T606、T816、柔软剂DM-3950、非离子软片DM-3109(上海德美化工股份有限公司),强耐碱耐盐软片WH-819、柔软剂KD(上海金典化工),柔软剂GKX(广州创越).仪器:UPE1连续式织物热定型机,M-TENDER立式轧车,AS-12震荡水浴锅,YH-86型织物沾水度仪, OCA40型视频接触角测量仪.1.2整理工艺按工艺配方配制工作液→棉织物一浸一轧(带液率65%,10r/min)→热风烘干(100℃,2min)→焙烘(160℃,2min)→回潮后测试.1.3测试工作液稳定性:选取不同类型的柔软剂,用自来水分别配制WR-1用量为10g/L、柔软剂用量为20g/L 的工作液,室温放置30min,若外观稳定,在振荡机振速100r/min的条件下,从室温开始,以2~3℃/min升温,并分别在30℃、40℃、50℃下恒温振荡20min,再静置20min,观察初始及不同温度条件下,工作液有无漂油、分层、絮状物或者沉淀物生成;拒水性:根据AATCC22-1964标准,采用织物沾水度仪进行测试;拒油性:根据AATCC118-1997标准测试;接触角:采用视频接触角测量仪进行织物与水的接触角测试,水量为6μL,当水滴与织物接触60s后读数.在同一样品的不同位置测量5次,取平均值.2结果与讨论2.1工作液稳定性工作液稳定性对工厂生产至关重要,车间的湿热环境对工作液稳定性有很高的要求.对拒水拒油柔软整理工作液的稳定性进行测试,结果如表1.由表1知,在50℃以下,各柔软剂与WR-1工作液稳定性良好;50℃时,含有德美柔SG与WR-1的工作液出现漂油现象,T602、DM-3950、GKX与WR-1工作液出现沉淀.由此可知,这4种柔软剂与WR-1同浴整理织物时,温度不得高于50℃.2.2柔软剂对拒水效果的影响2.2.1脂肪酰胺衍生物类棉纤维在水中带负电荷,具有负的Zeta电位,脂肪酰胺衍生物类柔软剂属于阳离子型柔软剂,其分子中亲水性基团易吸附于棉纤维上,而憎水性基团向外侧排列,形成长链脂肪烷基薄膜覆盖于纤维上,使得整理后的纤维柔软、光滑.选取4种脂肪酰胺衍生物类柔软剂与含氟拒水拒油整理剂WR-1(5g/L)同浴整理棉织物.测试整理后棉织物的拒水性能,结果如表2.由表2可知,在低用量时,4种柔软剂与拒水拒油整理剂WR-1同浴整理织物均可略微提高织物的拒水整理效果.原因是该类柔软剂与纤维素纤维上的羟基生成酯键或醚键后,疏水性基团向外侧排列,提高表1工作液稳定性柔软剂工作液稳定性室温德美柔WE微乳浊液GKX微乳浊液KD微乳浊液30℃微乳浊液微乳浊液微乳浊液40℃50℃微乳浊液微乳浊液微乳浊液白色沉淀微乳浊液微乳浊液DM-3950微乳浊液微乳浊液微乳浊液白色沉淀WH-819微乳浊液微乳浊液微乳浊液微乳浊液DM-3109微乳浊液微乳浊液微乳浊液微乳浊液T606微乳浊液微乳浊液微乳浊液微乳浊液T816微乳浊液微乳浊液微乳浊液微乳浊液德美柔SG微乳浊液微乳浊液微乳浊液漂油T602微乳浊液微乳浊液微乳浊液白色沉淀表24种脂肪酰胺衍生物类柔软剂对拒水整理效果的影响柔软剂A10%德美柔SG10010%德美柔WE100WH-819100GKX100B C152.2150.0149.2144.7150.7152.9149.3145.8B100100100100接触角/(°)A150.2150.7149.6150.4拒水性/分C1009010090注:根据产品推荐用量确定各柔软剂的用量(下同),10%德美柔SG、10%德美柔WE、GKX的用量A、B、C分别为5、10、30g/L,WH-819的用量A、B、C分别为2、4、6g/L.单独用WR-1(5g/L)时,拒水性100分,接触角147.5°(下同).445期织物的疏水性.当柔软剂的用量提高到30g/L时,除了德美柔SG及柔软剂WH-819外,另2只柔软剂的拒水整理效果呈现小幅度下降.总的来说,脂肪酰胺衍生物类柔软剂与WR-1同浴使用,拼用性良好,以德美柔SG、WH-819的效果最佳,对拒水效果影响最小.2.2.2有机硅类有机硅类柔软剂的柔软特性来自于Si—O—Si (具有很大的键角),使甲基间有很大的间隙,可使每个硅原子与其连接在一起的基团绕Si—O键自由旋转,连接在硅原子的甲基张开,绕着连接在其上的硅原子转动.整理到织物上后,氧原子吸附在纤维上,Si—O键的键角在外力作用下可以改变,当外力消除后又复原,故硅氧链可以伸缩,使纤维具有弹性.[4]其次,有机硅类柔软剂以极性的硅氧链与纤维形成氢键,而疏水基朝外排列形成低表面能薄膜,大大减少了纤维间的分子间力,使织物具有良好的柔软性能.分别选取T602、T606、T816、KD4种有机硅类柔软剂与拒水拒油整理剂WR-1(5g/L)同浴整理棉织物,比较加入柔软剂前后织物拒水性能的变化,测试结果如表3.由表3可知,4只有机硅柔软剂分别与拒水拒油整理剂WR-1同浴整理后,织物的拒水效果均有所下降;随柔软剂用量的增大,织物的拒水性能随之下降,但下降程度不大.其中柔软剂KD的效果最佳.2.2.3非离子型非离子型柔软剂通式R(OC2H4)n OH或R(C2H4OH)n,不带电荷,主要有脂肪酸聚乙二醇酯、二乙醇酯及酰胺、季戊四醇脂肪酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸单酯及嵌段聚醚类等.[5]非离子型柔软剂对纤维的吸附性、耐洗性较差,但与其他整理剂的相容性较好,整理后织物黄变小.选取非离子型柔软剂DM-3109、DM-3950,分别与拒水拒油整理剂WR-1(5g/L)同浴整理棉织物,观察柔软剂对织物拒水效果的影响,结果如表4、5.DM-3109为氧化聚乙烯型柔软剂,由低分子氧乙烯经氧化处理,并控制其反应产物达到一定酸值后用乳化剂乳化制得.[2]其作用方式为渗入纤维间,起隔离和润滑作用,使纤维分子易运动.由表4知,当非离子柔软剂的用量≥10g/L后,织物的拒水效果显著下降.原因是柔软剂分子结构中的氧原子易与水中的氢原子形成氢键,使整理后织物的亲水性增大,造成拒水效果的下降.DM-3950属于蜡乳类柔软剂,由表5可以看出, DM-3950的加入使得织物的拒水效果下降.原因是此类非离子柔软剂会扰乱拒水拒油整理剂与纤维之间的交联反应.[6]若先进行柔软整理,再进行拒水拒油整理,则织物的拒水性能没有发生显著变化.这也证实了上面的结论.2.3柔软整理对拒油效果的影响在棉织物拒水拒油整理工艺的探索研究中发现,当拒水拒油整理剂WR-1的用量为25g/L时[7],纯棉织物将具有良好的拒油效果,因此,确定WR-1用量为25g/L.由表6可知,脂肪酰胺类(德美柔SG、德美柔WE、WH-819、GKX)、非离子类(柔软剂DM-3950、DM-3109)对织物拒油性影响较小.其中德美柔SG、德美柔WE、WH-819和DM-3109可提高织物拒油效果1级,而有机硅类柔软剂(T602、T816、KD)对织物的拒油性影响很大,其与拒水拒油整理剂WR-1同浴整理后,织物的拒油性消失,原因是有机硅和有机氟混合后形成一个分子,表现出有机氟的特性,有机硅的加入使得形成的皮膜表面的氟基团整齐度降低[8],且有机硅链段有拒水亲油性,严重影响了织物的拒油性.表3有机硅类柔软剂的加入对拒水整理效果的影响有机硅类柔软剂A T602100 T60690 T81690 KD100B C141.7137.2140.3133.1138.4136.7148.6147.1 B90909090接触角/(°)A145.4146.7144.2151.0拒水性/分C90809090注:有机硅类柔软剂用量A、B、C分别为5、10、30g/L.表4非离子软片DM-3109对拒水整理效果的影响非离子软片DM-3109用量/(g·L-1)51030拒水性/分908080接触角/(°)141.7137.3133.7表5柔软剂DM-3950对拒水整理效果的影响注:最后一组是棉织物先用柔软剂DM-3950整理后再进行拒水整理.柔软剂DM-3950用量/(g·L-1)3030拒水性/分80100接触角/(°)133.7148.3590137.31080135.2王薇,等:含氟拒水拒油整理剂WR-1与柔软剂在棉织物上同浴整理探讨45印染助剂27卷2.4同浴整理对手感的影响由表7知,加入含氟拒水拒油整理剂WR-1对柔软整理效果无显著影响.对于柔软剂德美柔WE 、GKX 、WH-819,与单独进行柔软整理相比,同浴整理会使手感下降0.5级.3结论(1)脂肪酰胺类柔软剂对拒水效果的影响较小,在低质量浓度时,可在一定程度上提高织物拒水性能,而用量较高时,使得拒水性能下降;有机硅类柔软剂与含氟拒水拒油整理剂同浴整理对织物的拒水性能影响不显著,但因其亲油性链段的存在,会显著影响拒油性能;理论上,非离子类柔软剂与含氟拒水拒油整理剂应具有良好的兼容性,但试验结果证明对织物的拒水性能有较大影响.(2)除了有机硅类柔软剂会使拒油效果显著下降外,脂肪酰胺衍生物类、非离子型柔软剂对拒油效果的影响不显著.(3)同浴整理时,加入含氟拒水拒油整理剂对柔软整理效果影响不显著.参考文献:[1]丁忠传,杨新纬.纺织染整助剂[M].北京:化学工业出版社,1988:235-250.[2]林杰.染整技术[M].第四册.北京:中国纺织出版社,2005:16-21.[3]陆锦昌,方纫芝.丝绸染整手册[M].北京:中国纺织出版社,1982:683-686.[4]沈一丁,李小瑞.表面活性剂在造纸工艺中的应用[M].北京:化学工业出版社,2003:216-218.[5]傅科杰.纺织加工用的柔软剂[J].国外纺织技术,2004(1):25-30.[6]翟保京,张瑞军.纯棉织物复合功能整理生产实践[J].印染,2008(9):11-13.[7]王薇,施秋萍,朱泉.含氟拒水整理剂WR-1在棉织物上应用性能研究[J].染整技术,2009,11(31):10-14.[8]罗巨涛,姜维利.纺织品有机硅及有机氟整理[M].北京:中国纺织出版社,2001:129-130.表7含氟拒水拒油整理剂WR-1加入前后对手感的影响整理剂未加10%德美柔WE 410%德美柔SG4原布1加3~441WH-81943~4KD 44DM-39503~43~4GKX 43~4T60244T81644DM-31093~43~4手感/级注:WR-1用量为5g/L,柔软剂用量与表6中相同.表6柔软剂对拒油效果的影响注:WR-1用量为25g/L,拒水性均达100分.柔软剂用量/(g ·L -1)10%德美柔WE 30KD30拒油性/级6010%德美柔SG306T602300GKX 305WH-81966T816300DM-3109306DM-3950305(上接42页)4结语通过对纺织品服用性能的测试和研究,可以评价织物的性能,确定其用途,并可以根据织物性能提出合理的使用要求,还可以实现旧品种的改良和新产品的研究与开发,这对满足人类需求、优化资源配置有着积极的意义.当今,人们对服饰产品的重视程度更是越来越高,开发新型纺织纤维,研究其面料的服用性能是十分必要的,同时也应更加重视对各类优良纺织材料的深层次研究,重视产品的开发,追求资源的优化,最大程度地保持和赋予纺织品优良的服用性能.参考文献:[1]屈一斌.从服装的服用性能看我国纺织面料开发[J].毛纺科技,2006(6):56-57.[2]李汝勤.纤维和纺织品的测试原理与仪器[M].上海:中国纺织大学出版社,1995:399-484.[3]姚穆.纺织材料学[M].第二版.北京:中国纺织出版社,2003:518-640.[4]蒋耀兴,郭雅琳.纺织品检验学[M].北京:中国纺织出版社,2004:148-165.[5]李梅,张会青.毛织物的服用性能与纱线和织物结构的关系[J].毛纺科技,2005(6):32-34.[6]殷姗姗.当代服装面料设计的市场分析[J].苏州大学学报:工科版,2003(6):76-77.[7]朱松文.服装面料的新发展[J].棉纺织技术,1999(8):454-455.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!46。
织物的抗污性能与整理技术研究在我们的日常生活中,织物无处不在,从衣物到家居用品,它们为我们提供了舒适与美观。
然而,织物容易受到污渍的侵袭,这不仅影响了它们的外观,还可能降低其使用寿命。
因此,研究织物的抗污性能以及相应的整理技术具有重要的现实意义。
织物容易沾染污渍的原因是多方面的。
首先,织物的纤维结构和表面特性对污渍的吸附和渗透起着关键作用。
例如,一些纤维具有较大的比表面积和孔隙,容易吸附空气中的灰尘和微小颗粒,从而为污渍的附着提供了条件。
其次,织物在使用过程中会与各种物质接触,如油脂、汗液、食物残渣等,这些物质容易渗透到织物内部,难以清洗。
此外,环境因素如湿度、温度等也会影响织物的抗污性能。
为了提高织物的抗污性能,人们研发了多种整理技术。
其中,常见的有拒水拒油整理、易去污整理和抗菌防臭整理等。
拒水拒油整理是通过在织物表面施加一层特殊的化学物质,使其具有拒水拒油的性能。
这些化学物质通常是含氟或硅的化合物,它们能够改变织物表面的能态,使水和油在其表面形成水珠或油珠,从而轻易滚落,减少污渍的附着。
例如,经过拒水拒油整理的衣物在遇到雨水时,不会被迅速浸湿,而是让雨水滑落,保持衣物的干爽;在接触油污时,油污也不容易渗透到织物内部,便于擦拭清洁。
易去污整理则是通过改变织物的表面性质,使污渍在沾染后能够更容易被清洗掉。
这种整理技术通常是在织物表面引入一些亲水性的基团或涂层,当污渍附着时,亲水性基团能够与洗涤剂中的表面活性剂相互作用,促进污渍的分散和去除。
比如,经过易去污整理的桌布在沾上油渍后,只需用普通的洗涤剂轻轻搓洗,就能迅速恢复干净。
抗菌防臭整理主要是针对织物在使用过程中容易滋生细菌和产生异味的问题。
通过在织物中添加抗菌剂,可以抑制细菌的生长和繁殖,从而减少异味的产生,并降低因细菌感染而导致的健康风险。
常见的抗菌剂有银离子、季铵盐类化合物等。
经过抗菌防臭整理的内衣、袜子等贴身衣物,能够更好地保持卫生,减少皮肤疾病的发生。
・38・ 有机氟工业 Organo—Fluorine Industry 2011年第1期
环保型有机氟多功能整理剂的研究进展 史元元梁成锋顾子旭王鹤松周斌 (中化国际(苏州)新材料研发有限公司,江苏太仓215433)
摘要:概述了国内外有机氟多功能整理剂的使用、研究开发情况,指出目前有机氟整理剂存在的问题以及产品的研究 方向,对一些生态友好型整理剂的结构与性能进行了比较,对进一步研究开发环保型多功能含氟整理剂有一定的参考意义。 关键词:有机氟;功能整理剂;生态;趋势
0前言 氟碳类聚合物具有高表面活性、高耐热稳定性、 高化学稳定性、憎水和憎油性能,广泛用于纺织、造 纸、皮革等领域。2O世纪50年代,美国杜邦公司率 先以四氟乙烯乳液作为织物防水整理剂发表了专 利…,随后美国3M公司研制成功以含氟丙烯酸酯 形成的聚合物用于织物的拒水拒油整理剂,并且以 其优良性能迅速占领市场 J。2O世纪60年代起日 本、西欧等国也相继研制成功此类产品,市场竞争促 使了该产品性能的日趋完善 J。目前,有机氟整理 剂以其优良的性能被广泛用于纺织品的防水整理、 拒油整理、防污整理、抗静电整理等。 随着全氟辛基磺酸盐化合物(Perfluoorctance sulphonate:PFOS)被欧盟确定为具有持久性、生物 累积性和毒性并且于2008年6月27日出台《关于 限制PFOS销售及使用的指令》,指令内容同时指出 全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid:PFOA)被怀疑有与 PFOS大致上相似的危害性,将来也可能被限制 , 目前大多数有机氟拒水拒油多功能整理剂的含氟丙 烯酸酯链段易水解产生PFOS或PFOA,因此开发环 保型有机氟多功能整理剂具有重要意义,本文就实 际研究情况介绍一下目前环保型有机氟拒水拒油多 功能整理剂的研究进展情况。
1 有机氟多功能整理剂在环保方面存在的 问题
目前市场上有机氟拒水拒油多功能整理剂一般 是氟烷基丙烯酸酯与各种乙烯基系单体的聚合物, 其结构如图1所示 。 R R Cl R I I I l  ̄-CH2- 手 cH 一年— cH ~午_≥_,七cHz一 手, l 1 l I C一0 C===0 Y NH
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Rf 图1 有机氟拒水拒油整理剂结构 式中:R为H、一CH x为一NHSO2一、一NHCO一、
一CH2CHOHCH2一、七CH2 -l m=1~10 Rf为C F2 +1 m=4—12 R1为C H2 +1/72=8~l8 Y为H、Cl R2为一CH2OH、一C(CH3)2CH2COCH3 其中,含氟丙烯酸酯对产品的拒水拒油与防污 性能起着决定性作用,目前一般采取乳液聚合将含 氟丙烯酸酯与其他乙烯系单体聚合,通过添加乳化 剂、助溶剂等形成稳定的整理剂乳液,其形成的体系 中可能存在对环境影响的成分主要有:①可挥发性 溶剂(VOC),如丙酮、一缩二丙二醇单甲醚(DPM) 等;②烷基酚聚氧乙烯醚(APE0);③可萃取的卤素 (AOX);④甲醛;⑤全氟辛基磺酸盐化合物(PFOS) 与全氟辛酸及其盐(PFOA)。这其中,目前对环境 影响最大也最突出的是PFOS与PFOA。其结构如 图2、图3所示 4 J。
作者简介:史元元(1985一),男,中化国际(苏州)新材料研发有限公司研发人员,主要从事功能整理剂的开发。 2011年第1期 史元元,等・环保型有机氟多功能整理剂的研究进展 ・39・ F SO H 图2全氟辛基磺酸盐化合物(PFOS;c8FI7SO;)
图3全氟辛酸及其盐(PFOA; F CO0 ) 全氟辛基丙烯酸酯类(即“c8”类)有机氟拒水 拒油整理剂在自然界中降解后便会产生PFOA或 PFOS。以全氟辛基磺酸类有机氟拒水拒油整理剂 为例子,图解向自然释放PFOS过程,如图4所 示 。
地毯处理 图4 PFOS类有机氟拒水拒油整理剂降解示意图
2低碳数全氟烷基丙烯酸酯类有机氟 整理剂
针对C8类有机氟整理剂容易存在的PFOS与 PFOA的释放问题,目前各个国家主要通过开发低 碳数全氟烷基丙烯酸酯类有机氟整理剂来代替,如 以c6F13C2H OCOC(CH3)=CH2(C6FMA)作为含氟 单体制备整理剂(“c6”类) 和C F9SO2N(cH3) C2H4ococ(CH3)=CH2(MeFBSEA)[9 3作为含氟单 体制备整理剂(“c4”类)等,前者降解后生成全氟己 酸(PFHA);后者生成全氟丁烷磺酸盐或磺酰化物 (PFBS),与PFOS和PFOA相比,由于氟碳链短,因 而无明显持久生物累积性,毒性低,短时间能随人体
新陈代谢排出体外,且其降解物目前未发现对环境 的危害 ’。 J,目前市场上此类比较典型的产品主要 有如下:日本大金公司的UNIDYNE TG一9011;旭硝 子公司Asahiguard E系列的AG一061;科莱恩公司 的Nuva N2114;巴斯夫公司的Lurotex Protector RP ECO;杜邦公司的Teflon系列;3M公司的Seothgard 等,国内如中化的EzGard EG一6810等。
3 非全氟链丙烯酸酯类有机氟整理剂 采取非全氟链段来代替全氟链段,也是一种有 效避免产生PFOA或PFOS的有效手段,杜邦公司 研究人员以C6Fl3(CH2CFz)2CH2CH2OCOCH=CH2 与C6F13(CH2cF2)2CH2CH2OCOC(CH3)=CH2为含 氟单体制备出了与“c8”类性能相当的拒水拒油多 功能整理剂¨引,非全氟链段含氟单体的制备过程如 图5所示。
CH2=CF2 CH2=CH2 CJ'l3I— -_—二_一C 13CH2CF2I—二=——二-一
c6F13CH2CH2cH2I c 6F’-scH2cF2CH H H CH2---CCH3COOH Cff'13CH2CF2CH2CH2OCOCCH=CH2
图5 非全氟链段含氟单体的制备过程
4其他环境友好型有机氟整理剂
为了改善整理剂处理后面料的手感和穿着舒适 性,同时赋予面料拒水拒油等功能,开发含氟有机硅 聚合物便满足了以上要求,卿凤翎 以1一碘全氟
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道康宁与日本大金公司研发人员还发明公开了 ・40- 有机氟工业 Organo—Fluorine Industry 2011年第1期
一种通过氢化硅烷化反应而固化的固化性含氟聚合 物组合物¨ ,该组合物包括:含氟聚合物;具有与硅 键合的氢原子的硅氧烷化合物;氢化硅烷化反应用 催化剂和不具有与硅键合的氢原子的硅氧烷化合 物,该组合物可以在较低温度固化,从而形成具有高 硬度和可绕性的覆膜,当覆膜的表面被赋予拒水性 和拒油性时,可以长期具抗污性,特别是去污性和污 渍擦除性。 4.2多全氟链烷基型 一般制备整理剂的含氟单体含氟链段为直链 型,LORENZ等¨ 则用全氟碘烷和四烯丙基硅反应 得到四全氟烷基丙基硅烷,由于多全氟链烷基活性 化合物可以在同一节点引人多个氟链,因此可以赋 予材料更加优异的性能,候再坚等¨ 以季戊四醇三 烯丙基醚和全氟碘烷合成一种多全氟链烷基醇 (TFPE),然后以TFPE为氟化单体合成了两种聚合 物:含氟聚丙烯酸酯乳液(FPA)和氟硅聚氨酯乳液 (SiFPU)。工艺路线如图7所示。
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5结束语 随着人们对生态的越来越关注,生态友好型有 机氟多功能整理剂的开发与推广也已经摆上了日 程,PFOA替代品研究也取得了实质进展,包括3M、 杜邦、旭硝子、科莱恩、大金、苏威在内的国际氟化工 生产商到2015年彻底消除PFOA的排放。提高产 品性能,降低成本,开发复合型生态友好有机氟功能 整理剂,是未来发展的方向。
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