C6和无氟防水剂的实践应用

伍建国，吕爱霞

（江门职业技术学院材料技术系，广东江门 529090）

纺织品防水加工是一种常见的功能性整理，传统含氟防水剂一般都是C8产品，具有优异的防水性、较好的性价比，占有很大的市场份额。然而C8产品含有全氟辛酸铵（PFOA）和全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS），具有较强的持久性、生物累积性、毒性，不容易降解。因为不环保，C8产品被限制生产，其市场逐渐被C6和无氟产品取代[1]，C6和无氟防水剂系列产品不含有PFOA和PFOS，属于环保产品，符合国际标准。C6和无氟产品在防水性能方面接近C8产品，只是在特殊防油方面稍差，但通过添加其他助剂以及纤维改性，防油性能可以达到加工要求。无氟防水剂一般为碳氢聚合物或树脂类，最大亮点就是加工后织物手感相对柔软，为服饰面料加工提供了有力保障[2]。本实验选用广东传化富联精细化工有限公司的C6防水剂TG-5671和无氟防水剂TWF-01作为研究对象，与传统C8防水剂进行系统对比，为防水剂产品替换提供合理的参考依据。

1 实验

1.1 材料及仪器

织物：红色纯棉平纹、蓝色锦纶梭织。试剂：C8防水剂ZJ-1（市售），C6 防水剂TG-5671、无氟防水剂TWF-01（传化富联精细化工有限公司），TF-4638、TF-432B、TF-4387B、防黏辊剂TF-501W。

仪器：电子天平、LABTEC 小型定型机（温州大荣纺织仪器有限公司），BK-ZC型小轧车、滚筒式水洗机（正通染整设备有限公司），AATCC 喷淋测试仪（默欣电子科技有限公司）。

1.2 整理工艺

剪取布样→配制工作液（1 000 mL）→一浸一轧（压力0.3 MPa，带液率80%～85%）→焙烘定型（160 ℃、190 ℃×120 s）→冷却。

1.3 测试

1.3.1 防水效果

按照AATCC 22—2010 进行测试，织物表面没有润湿为100分，湿透为0分。

1.3.2 手感

采用手触摸的方法评定，主要为柔软、滑爽、蓬松方面的性能，由5 人以上专业人士综合排序评定。手感最佳为5分，最差为1分。

1.3.3 持续性

配制1 000 mL 工作液，连续浸轧20块织物，检测第1块到第20块织物的防水性能。若没有变化，持续性好；差异太大，说明持续性不佳。

1.3.4 耐洗性

按照AATCC 124—2006分别测试耐水洗0、5、10、20次后的防水效果。

1.3.5 防黏辊性

调整轧车压力0.3 MPa，配制工作液，连续循环加工1～2 h，观察轧车辊表面的发黏情况，以及轧槽是否有黏稠物质析出；若没有，则防黏辊性好。

2 结果与讨论

2.1 影响防水性能的因素[3]

2.1.1 防水剂用量对防水效果的影响

设定定型焙烘温度为160 ℃，时间为120 s，pH为6～7，加工面料为红色纯棉平纹织物、蓝色锦纶梭织物；测试经ZJ-1、TG-5671、TWF-01 整理后的防水效果（见表1）。

表1 防水剂用量对防水效果的影响

由表1可以看出，防水剂用量加大，可以显著提升防水效果；达到一定用量时，3种产品效果均比较理想；达到饱和值后，再加大用量防水效果不再提升。棉纤维由于本身具有优异的亲水性，故加工时用量偏大，为50 g/L；锦纶织物本身疏水，一般加工用量为30 g/L。C6 防水剂TG-5671 和无氟防水剂TWF-01 只要稍微加大用量，防水性能就可以达到C8防水剂效果。

2.1.2 定型温度对防水效果的影响[4]

设定防水剂用量为50 g/L，定型时间为120 s，加工面料为红色纯棉平纹织物、蓝色锦纶梭织物；测得防水剂应用效果见表2。

表2 定型温度对防水效果的影响

由表2 可以看出，随着定型温度的升高，防水效果显著提升。棉纤维在160 ℃左右达到理想值；而锦纶面料需要达到190 ℃效果才较理想。原因是纤维本身结构问题，棉纤维在中低温可以与防水剂交联成膜，锦纶面料玻璃化温度高，在高温条件下，纤维分子发生重排，才能与防水剂形成牢固的拒水膜。故加工温度需要根据具体面料选择。

2.1.3 pH对防水效果的影响[5]

设定防水剂用量为50 g/L，定型时间为120 s，焙烘温度为棉160 ℃，锦纶190 ℃，调整pH，测得防水效果见表3。

表3 pH对防水效果的影响

由表3可以看出，pH对纯棉织物的防水效果影响不大，工作液可以选择pH 为5～7。而锦纶织物对pH要求较严格，当pH 小于6 时，防水性能较差，pH 接近7 时，防水效果也下降。原因是锦纶分子为聚酰胺分子，分子链上存在较多氨基；当pH小于6时，氨基阳离子化，带有较多的正电荷，与防水剂相斥，导致效果不理想；当pH 大于7 时，防水剂不稳定。故在加工棉织物时工作液pH为5～7，在加工锦纶织物时为6～7。

2.2 防水剂对织物性能的影响

2.2.1 防水剂用量对织物手感的影响

测试防水剂用量为0、50 g/L的织物手感，结果见表4。由表4可以看出，未加防水剂时，手感为5分；防水剂用量为50 g/L 时，C8 产品ZJ-1 对手感影响较大，C6次之，无氟产品TWF-01对手感没有影响。原因为C8产品在高温下与纤维交联成膜，紧紧包裹在纤维表面，影响织物触摸手感。而无氟产品一般为碳氢聚合物，分子链可以柔和旋转，不影响织物的触感。

表4 防水剂对织物手感的影响

2.2.2 防水剂加工的持续性

连续加工20块布料，测试防水剂加工持续性，结果见表5。由表5可以看出，连续加工20块样品，防水性能变化不大，尤其是无氟防水剂TWF-01。主要原因是防水剂与纤维之间的直接性越高，初期吸附量越大，防水性越好；但随着工作液质量浓度降低，防水效果下降。而无氟防水剂与纤维直接性小，吸附速率比较均匀，前期与后期差异不大，所以防水加工持续性好，加工稳定。

表5 防水剂加工持续性对比

2.2.3 防水剂耐洗性

由表6可以看出，ZJ-1、TG-5671、TWF-01均具有一定的耐洗性，一般耐洗次数为10次左右。如果要增强其耐洗性，常见方法是添加20%左右的交联剂，提升成膜牢度；但这样做的最大缺点是，交联剂在烘干后严重影响织物手感，需要根据实际情况选择。

表6 防水剂耐洗性对比

2.3 防水剂复配性能

2.3.1 防水剂与硅油复配

选择三元共聚硅油TF-4638、氨基硅油TF-432B、肤感硅油TF-4387B，用量为20 g/L，与防水剂ZJ-1、TG-5671、TWF-01（用量50 g/L）进行复配测试[6]，结果见表7。

表7 防水剂与硅油复配性能

由表7 可以看出，三元共聚硅油TF-4638 与防水剂复配，严重影响防水性能；原因是三元共聚硅油一般含有较多的有机溶剂，依据相似相溶原理，会影响防水剂性能。TF-432B也影响防水效果，原因是该产品含有较多亲水乳化剂，并且该产品与纤维直接性高，与防水剂竞染，导致防水性能下降。TF-4387B溶剂量小，乳化剂少，与纤维直接性低，对防水效果影响不大，可以适当添加以改善手感。

2.3.2 防黏辊性

在实际生产中，由于正常连续加工生产，没有及时清理机器，时间太长常常会出现轧车黏辊、工作液不稳定现象，存在安全隐患。添加防黏辊剂TF-501W能有效降低风险，测试结果见表8。

表8 防黏辊性改善

由表8可以看出，在正常连续加工生产中添加防黏辊剂TF-501W 2 g/L，可解决黏辊问题。因为TF-501W是特殊稳定剂，具有良好的抑泡性和缓冲性；能有效解决因浮色或者阴离子杂质导致的防水剂黏辊问题，抑制防水剂破乳、发黏问题，排除了安全隐患。

3 结论

（1）C6防水剂和无氟防水剂属于环保产品，不含PFOA、PFOS，且性能可以达到C8防水剂效果，能很好地满足市场需求。

（2）C6防水剂和无氟防水剂一般建议用量为30～50 g/L；焙烘温度根据织物进行选择，棉织物一般为160 ℃，锦纶织物为190 ℃；工作液pH，棉织物为5～7，锦纶织物严格把控在6～7。

（3）无氟防水剂不影响织物手感，加工持续性好，耐洗性达到10 次左右；若需要提升耐洗性，可以选择添加交联剂。

（4）防水剂对硅油具有选择性，三元共聚和氨基硅油不适合同浴加工；可以考虑含溶剂、乳化剂少的柔滑硅油。添加TF-501W 能有效地解决连续加工的黏辊问题，降低生产风险。