混纺拒水拒油织物的开发

赵晓明，刘宝成，王锡晨，赵俊程

(1.天津工业大学 纺织学院，天津 300387;2.天津工业大学 艺术与服装学院，天津 300387)

0 引言

目前，市场上常见的透气式防毒服大多是以吸附型为主的防护材料，其防毒机理可分为“铺展-防油-吸附”和“防油-吸附”两种类型[1-2]。我军现行的装备系统FFF02型透气式防毒服和英军的MKⅣ型透气式防毒服均采用的是“铺展-防油-吸附”机理；德国的“SARATOGA”防毒服、美国的“JSLIST”防毒服、英国的“Chemviron”防毒服、比利时的“Seyntex”防毒服等均采用“防油-吸附”机理。对防毒服外层面料进行拒水拒油整理，可以使其获得低的表面张力，直接阻止毒剂液滴对织物的渗透，同时毒剂液滴会以气体的形式渗透到织物中，再由活性炭层吸附扩散过来的毒剂蒸气。

采用氟碳化合物整理剂对外层织物进行拒水拒油整理是目前常用的方法[3-10]。其方法相比于涂层整理技术和微孔膜复合技术，具有工艺简单、技术成熟、成本低廉，且在赋予织物拒水拒油性能的同时，还赋予织物耐干洗、易去污和耐腐蚀等特性，特别适用于防毒服外层面料的拒水整理[11-17]。

早期的防毒服外层面料大多采用的是在纤维的制备中加入阻燃添加剂或对织物进行阻燃整理，如阻燃棉织物、阻燃尼龙织物，但这类织物经多次洗涤或不正当的洗涤后，阻燃效果消失；而一些高性能纤维虽然阻燃性能、力学性能较好，但存在着成本高、部分纤维染色难、舒适性较差等问题[18-20]。

芳纶1313的回潮率要高于普通棉、涤纶和锦纶，与其他高性能纤维相比，芳纶1313更易于纺纱、织造，适合与棉、黏胶、羊毛等纤维混纺[21-26]。阻燃粘胶纤维是一种吸湿性好、易染色、含硅酸盐的纤维素纤维，其物理机械性能与普通粘胶纤维基本相同。阻燃粘胶纤维燃烧后炭化成无毒的二氧化硅。将芳纶1313与阻燃粘胶纤维混纺织成的织物具有柔软的手感、较好的机械性能、良好的蓬松性、一定的耐磨性、良好的布面光泽以及遇火炭化不融滴等优良特性[27]。目前，对于棉、涤纶、羊毛等织物的拒水拒油整理报道很多，但对于特种织物及其与天然纤维混纺织物的拒水拒油整理却鲜见报道[28-36]。本文采用含氟拒水整理剂TG-581对其进行拒水拒油整理，通过测定拒水整理剂整理后织物与水的静态接触角，评价其拒水、拒油等级，优化出最佳的拒水整理工艺条件，并探究了拒水整理剂整理后织物的阻燃性能、物理机械性能及透气性能。

1 实验部分

1.1 实验内容及方法

1.1.1 织物去油

工艺流程：恒温水煮(60℃，30min，PH=8)→水洗→烘干(110℃，3min)

1.1.2 拒水整理

整理工艺流程：织物去油→一浸一轧(轧余率约为87%)→预烘(110℃，3min)→焙烘

1.2 性能测试

1.2.1 接触角测试

采用蒸馏水(表面张力为72.8mN/m)作为接触角测试液体，用微量注射器量取一定量的液滴，水滴大小采用5μL，滴在织物表面，用OCA15Pro视频光学接触角测量仪测定。自动读取接触角数据，每个样品测试5个不同的位置,取平均值。

1.2.2 拒水效果测试

按照3M-Ⅱ-1988测试方法进行拒水效果测试，其3M-Ⅱ-1988拒水测试试剂见表1所示。取测试液，在试样上方相距4cm的三处位置滴加液滴(直径约为5mm)，10s内以3滴中2滴及以上未湿润(呈现球状或半球状)为通过，取最后通过的液滴级别为该织物的拒水等级。

表1 3M-Ⅱ-1988拒水测试试剂

1.2.3 拒油效果测试

按照GB/T 19977-2014《纺织品 拒油性 抗碳氢化合物试验》标准，采用8种表面张力依次降低的烃类液体同系物，滴在织物表面，静置30s后，观察织物的润湿情况，以在30s内不润湿织物的试液的最大等级作为该织物的拒油度。其标准试液见表2所示。

表2 标准试液

1.2.4 垂直燃烧实验

按照GB/T 5454-1997《纺织品 燃烧性能试验 垂直法》标准，使用LFY-26C型垂直燃烧仪测定整理前后芳纶1313/阻燃粘胶混纺织物的垂直燃烧性能。

1.2.5 断裂强力测试

按照GB/T 3923.1-2013《纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》标准，使用YG026D型多功能电子织物强力机测定整理前后芳纶1313/阻燃粘胶混纺织物的断裂强力。

1.2.6 撕破强力测试

按照GB/T 3917.4-2009《纺织品 织物撕破性能 第4部分：舌形试样(双缝)撕破强力的测定》标准，使用YG026D型多功能电子织物强力机测定整理前后芳纶1313/阻燃粘胶混纺织物的撕破强力。

1.2.7 透气性测试

按照GB/T 5453-1997《纺织品织物透气性的测定》标准，使用YG(B)461D型数字式织物透气量仪，在规定的压差条件下，测定一定时间内垂直通过整理前后芳纶1313/阻燃粘胶混纺织物在给定面积的气流流量，每个试样测试5次，取平均值,并计算其试验前后透气率的变化率。

1.2.8 耐静水压测试

按照GB/T 4744-1997《纺织品织物抗渗水性测定静水压试验》标准，使用SDL Atlas型耐静水压仪测试芳纶1313/阻燃粘胶混纺织物最优整理后的耐静水压值，测试面积100cm2，升压速率为600mmH2O/min。

3 结果与讨论

3.1 拒水整理剂TG-581浓度对整理效果的影响

改变拒水整理剂TG-581的浓度，选择焙烘温度为160℃，焙烘时间为2min，整理液PH为4，对芳纶1313/阻燃粘胶混纺织物进行拒水拒油整理。从图1中可以看出，低浓度的拒水整理剂，其静态接触角可以达到128.12°，拒水等级可达到5级，拒油等级可达到4级，体现了其低浓高效的特点。当焙烘时间、焙烘温度以及整理液PH一定，随着整理剂浓度的增加，整理效果越来越好。当整理剂浓度达到40g/L以后，静态接触角、拒水、拒油等级的变化趋于稳定。主要是由于整理剂少量时，形成的薄膜不能完全覆盖纤维的表面。当整理剂浓度为40g/L时，形成的薄膜完全覆盖了整个纤维的表面，获得了最好的拒液效果。当整理剂超过40g/L时，其整理效果均趋于稳定，拒水等级可达到8级，拒油等级可达到7级。

图1 含氟整理剂TG-581浓度对整理效果的影响

3.2 整理后织物的性能测试

将整理后的织物与未经整理的织物进行测试和对比，探讨拒水整理剂TG-581对整理织物性能的影响，测试结果如表3所示。

表3 整理前后织物各项性能的变化

从表3中可以看出，经过含氟整理剂TG-581整理后的织物的各项性能除续燃时间外，织物的其它各项性能稍有变化，阴燃时间延长了0.2s，损毁长度增加了2mm，透气性稍有下降，断裂强力和撕破强力均略有提高，说明含氟整理剂TG-581对芳纶1313/阻燃粘胶混纺织物的损伤较小。

3.3 耐静水压测试

对于军事作战服和一些功能性织物，不仅要求透气，而且要求织物能耐一定的水压，以保证在湿地和水中的防水性。经测试可知，经最优整理后的织物耐静水压可达1.63×105Pa。

4 结论

(1) 含氟整理剂TG-581浓度为40g/L时，芳纶1313/阻燃粘胶混纺织物可获得最优的拒水拒油整理效果。

(3)芳纶1313/阻燃粘胶混纺织物经含氟整理剂TG-581处理后，其各项性能变化均不大，说明含氟整理剂TG-581对该混纺织物损伤较小，不影响其自身性能。

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