防水防油整理概述（一）

一、拒水拒油整理的定义

    在织物上施加一种具有特殊分子结构的整理剂，改变纤维表面层的组成，并牢固地附着于纤维或与化学纤维结合，使织物不再被水和常见的食用油类所润湿，这样的工艺称之为拒水和拒油整理。

所用的整理剂分别称为拒水剂和拒油剂，习惯叫做防水剂和防油剂。

二、拒水整理与防水整理的区别

    拒水整理是利用具有低表面能的整理剂，借助表面层原子或原子团的化学力使水不能润湿它。织物经过拒水整理后，织物仍保持良好的透气和透湿性，不会恶化织物的手感和风格。

    防水整理是在织物表面涂布一层不透气的连续薄膜（如橡胶等），借助物理方法阻挡水的透过，以致往往不透气和不透湿，穿着也不舒适。

三、拒水整理工艺

    目前织物的拒水整理按其拒水整理的耐久性，可以分为不耐久、半耐久和耐久性三种。这主要取决于拒水剂本身的化学结构。虽然，不耐久和半耐久的拒水整理在市场上仍占重要地位，但其应用领域不断缩小，为此，以下仅就耐久性拒水整理介绍如下。

1.吡啶类拒水剂

    吡啶衍生物作为拒水剂，开创了耐久性拒水整理的新纪元。它首先由英国ICI公司于1937年以Velan PF为商品牌号推荐于世的，在四、五十年代享有很高的声誉。近年来，可能由于整理时会放出有毒气体(指吡啶)的关系，它的应用已显著地减少了。

　　Velan PF的化学名称是硬脂酸酰胺亚甲基吡啶氯化物，在整理过程中能与纤维素反应生成纤维素醚，同时不可避免地会生成副产物亚甲基二硬脂酸酰胺[(C₁₇H₃₅CONH)₂CH₂]附着在纤维上，使Velan PF的拒水耐久性受到一些影响。由此可知，在Velan PF整理过程中，有氯化氢和吡啶释出，在处方和设备两方面都要予以注意。

　　棉织物Velan PF整理的处方、工艺流程和注意事项如表-1所示：

表-1  棉织物用Velan PF整理的处方

组分	配方	用量(g/L)
A	Velan PF	60
	酒精	60
	水(45℃)	250/溶解
B	醋酸钠(结晶)	20
	水(40℃)	250/溶解
将化好的B徐徐加入A中，最后补充水至1升

　　工艺流程  二浸二轧(40℃，轧液率70%)→烘干(＜100℃)→焙烘(150℃/3min或120℃/5～10min)→皂洗(肥皂2g/L，纯碱2 g/L，50℃)→水洗→烘干

注意事项:

　　①VelanPF配制的工作液，遇硫酸盐、磺酸盐、硼酸及其盐、纯碱、磷酸钠和氢氧化钠等会影响其稳定性，但对氯化物则无妨。

　　②VelanPF在热处理时会放出难闻的吡啶气体，故烘干时不宜超过100℃，高温焙烘时，一定要注意焙烘机的排风量，最好在织物进出口处装吸风罩，以减少吡啶气体散逸，以免影响环境卫生。

　　③织物经焙烘后，务必经充分皂洗和净洗，以保证产品上能清除吡啶和肥皂等洗涤剂。

　　④在棉织物上只要有2%的硬脂酸酰胺亚甲基吡啶氯化物与纤维素反应，就有良好的拒水效果了。

　　⑤醋酸钠主要是作为缓冲剂，以减少整理过程中释放出的氯化氢对棉织物强力的损伤。

2.羟甲基类拒水剂

　　该类拒水剂中最简单的是羟甲基硬脂酸酰胺(C₁₇H₃₅CONHCH₂OH)，其商品牌号是Velan NW。由于它是水分散液，贮存不够稳定，所以实际上应用较多的是醚化多羟甲基三聚氰胺与硬脂酸、十八醇和三乙醇胺以不同克分子比进行改性的两种组分，与石蜡拼混的拒水剂(简称羟甲基三嗪型拒水剂)。其中两种改性组分的结构示意式如下:

 

　　这类拒水剂由于拼混石蜡，所以其抗渗水性（耐静水压）较吡啶类拒水剂为好，在整理过程中无难闻的气体和腐蚀性气体逸出。

　　这类羟甲基三嗪型拒水剂，早在1953～1954年就用于纤维素织物，不但拒水效果良好，耐久性符合要求，而且手感较厚实，据介绍也可用于合纤织物的拒水整理。此外，它可与拒油剂或有机硅类拒水剂，以及与防缩防皱整理剂拼用。

　　这类拒水剂——Phobotex FTG用于棉织物整理的工艺流程、处方和注意事项如下；

　　工艺流程  二浸二轧(30～5O℃，pH值4.5～5.5，轧液率60～65%)→烘干→焙烘(155～160℃/3～3.5min)→水洗→烘干

　　处方(g/L)

　　Phobotex FTG       60

    醋酸(40%)          15

    热水(95℃左右)     x /溶融乳化

再加温水x ml，而后加入化好的硫酸铝；

　　硫酸铝(结晶)       3～4克

　　水                 x /溶解

最终加水至1升。

　　注意事项：

　　①phobotex FTG系呈浅黄色蜡状片状物，其软化点在5O℃以上，溶解时，先用少量热水使蜡状物充分搅拌溶融，在搅拌下加入醋酸使之乳化，再在搅拌下加入适量的热水(60～70℃)稀释至浓度为12～15%乳液备用。

　　②浸轧液的温度可控制在30～60℃，与防缩防皱整理剂(如TMM或DMEU等)混用或与拒油剂(如Asahiguard AG-710，Scotchgard FC-208等)混用时，温度以不超过30℃为宜。浸轧液的pH值以不超过5.5为妥，否则会影响乳液的稳定性。

　　③这类拒水剂在纤维素织物上，增重3.5-4.5%已有良好的拒水效果，对合成纤维织物以增重1.5-2.5%为宜。可以通过测试织物的增重率来判断防水效果。

　　④这类拒水剂在处方中添加防缩防皱整理剂，可进一步改善其耐洗性能，若用量增加可获得拒水和防缩防皱两种功能。

　　⑤整理后织物经放置24小时后方具有最佳的拒水效果。

3.有机硅类拒水剂

　　有机硅类拒水剂在分子结构中含有一定的反应性基团，整理过程中在催化剂的作用下，通过氧化、水解或交联成膜，或与纤维素上的羟基进行化学结合，使之达到不溶于水和溶剂的耐久性拒水效果。

 

    聚甲基含氢硅氧烷经热处理后，能使螺旋状结构（分子间的极性决定其结构不能称为规则的平面型）的硅氧烷分子打开，促使较多硅氧烷链与纤维表面接触，并在其上产生铆接作用。再加上Si-H键与纤维素上羟基的结合（生成H₂O），说明了含氢硅氧基的存在是有机硅类拒水剂具有耐久性拒水效果的主要因素，同时也说明了在整理工艺中热处理的重要性。

     为了使有机硅类拒水剂整理织物有良好的手感，通常是将两种不同结构的聚硅氧烷混用，一种是有反应基团的聚甲基含氢硅氧烷，另一种为聚二甲基硅烷。两者主要的区别在于R=CH₃的数量，其比例视含氢量的不同可为40/60～60/40。

　　有机硅类拒水剂整理时，织物要经充分洗净，不能有其他助剂残留。其增重达1～2%就可获得良好的拒水效果。在处方中选用适当的催化剂，可降低焙烘温度和缩短焙烘时间，对织物的断裂强度也有好处。

　　有机硅类拒水剂在合成纤维织物上的拒水效果及其耐久性均较好，而在棉和粘胶织物上稍差。

　　此外，有机硅类拒水剂中的含氢硅氧烷乳液的稳定性对应用有重要意义。为此应在较低温度条件下保存，其乳液的颗粒要在1-2微米，介质的pH值应在4-6之间，而且乳化技术对稳定性也有一定关系。所以，这类商品的贮存期为3个月到一年。

　　纯维纶短纤帆布，主要用于车辆的蓬盖，要成年累月承受日晒夜露，其纱支一般为:20S/3×(2＋2)、20S/4×(2＋2)或21S/×2等，密度为64×65、44×32和56×46等，维纶帆布用有机硅类拒水剂整理的工艺如下:

　　工艺流程   多浸多轧(二浸二轧或三浸三轧，轧液率为60%)→烘干(100～105℃)→焙烘(150～160℃/6～7min)→水洗→烘千

    处方如表-2所示：

表-2  有机硅防水剂的配方表

组分	要求	用量(g/L)
甲基含氢硅氧烷乳液	30%，pH值3-4，硅油粘度50厘泊，含氢1%	30
羟基硅氧烷乳液	30%，pH值5.5-7分子量10万以上	70
胺化环氧交联剂	31.8%	14.2
醋酸锌	结晶	10.8
氯氧化锆		5.4
一乙醇胺		4.5
水		X/1000

　　工作液的配制方法

　　①醋酸锌先用1:5～10倍量的温水(＜60℃)溶解;

　　②将胺化环氧交联剂、氯氧化锆和一乙醇胺分别用1:5-10倍量的水先行稀释，

　　③先将配料桶和输送管道彻底洗清，然后将羟基硅氧烷乳液和甲基含氢硅烷乳液倒入配料桶中，加若干水并搅拌稀释之，在搅拌下依次加入事先溶解或稀释好的胺化环氧交联剂、氯氧化锆和醋酸锌溶液，待加水至全量的3/4左右后，在搅拌下加入一乙醇胺溶液，加水至全量，控制所配制的溶液pH值为6.5备用。

　　用上述工艺和处方所整理的纯维纶帆布(20S/3×(2+2))，其产品性能为:表面抗湿性90分；抗渗水性＞50cm；淋雨性＞60min；吊水性＞25cm(以上测试标准将在后面讲到)，在大气中曝晒一年，性能仍符合使用要求。

四、拒油整理工艺

    单独使用拒油剂的整理一般不多，原因有二：一是原料价较高；二是其拒水效果尚不够理想。所以，它一般是与耐久的拒水剂或防缩防皱整理剂混合应用。视整理织物的用途，有两种可供选用的处方，如表-3所示:

表-3  不同的拒油整理处方表

	处方-1(%)	处方-2(%)
拒油剂	2	0.7
耐久性拒水剂(如吡啶类等)	2	1-1.5
氨基树脂(如MF；即密胺甲醛树脂等)		1-1.5

    试验结果表明，在拒油剂中添加耐久性拒水剂后，不但不会影响其拒油性能，且对其拒水效果、耐洗涤和耐干洗性都有所提高，织物的变色程度也会有较为明显的减轻（特别泛黄性）。这就是一般拒油整理中添加耐久性拒水剂的缘故。

    例如，棉横贡缎织物用处方-l整理后，经连续淋雨七天(降雨量1英寸/小时)，耐洗15次后，其拒水效果仍不低于耐久性拒水剂整理织物的下机水平。在此基础上，美国军部发表了著名的Quarpel整理。其工艺流程、处方和产品水平，如下所述。

    棉的工艺流程：浸轧(40℃，轧液率50%)→烘干→焙烘(175℃/3min)→皂洗(肥皂1g/L、纯碱1 g/L，50℃×5min)→净洗→烘干。

    处方及化料注意事项，如表-4所示：

表-4   美国棉织物的Quarpel整理处方

组分	用量（g/L）	化料事宜
Velan PF	80	用40℃水溶解
乙醇	80
醋酸钠(结晶)	26.5	用40℃水溶解后加入
Scotchgard FC-208(28%)	133	先加水稀释,最后搅拌加入
水	X/1000

[*Bundersmann测定法是测定拒水整理织物在试验过程中，对水分的吸附率和水分的渗透率，表3数据是指透过织物的水量，透过量以少为好]

    Quarpel整理工艺的产品质量固然好，但整理剂成本较高，一般日常生活用纺织品的拒油整理尚难接受。美国3M公司推荐用于棉织物风衣的所谓Scotchgard整理工艺，兹摘要介绍于下，

    工艺流程；浸轧→烘干→焙烘(150℃/3分钟)→净洗→烘干

    处方如表-6所示：

表-6  3M公司用于棉织物的Scotchgard整理处方

处方	用量（g/L）
异丁醇	30
氯化锌(含结晶水)	3-5
MF树脂	20
Velan PF	10-20
Scotchgard FC-208	40
水	x

　　据介绍，上述处方中的Velan PF不但可增进整理织物的拒水性能，对浸轧液中拒油剂的分散体也有稳定作用。Velan PF当然也可用其他的耐久性拒水剂代替，如Phobotex FT系列。此外，若处方中MF树脂的用量增加，同时可使整理织物获得洗可穿性能。（待续）