纯棉针织物的拒油抗菌整理工艺研究

纯棉织物由于手感柔软，透气透湿性好，被人们喜爱，在化学纤维愈加盛行的今天，棉织物依然是普遍使用的服装原料[1]。但传统纯棉面料易沾湿沾污，也不能抑制受到污染后产生的有害细菌，容易产生发黄、发霉、异味等现象[2]。随着人们健康消费理念的进一步浓厚，对纺织品的要求不断提高，各种功能性整理的面料被不断研发出来。比如20世纪以来，人们对拒水拒油整理剂进行了大量研究，先后研发出固体石蜡和有机硅整理剂。而含氟织物整理剂自1956年正式推出后，因其高效、稳定、耐腐蚀性和耐摩擦性等优势不断发展[3]。纳米载银抗菌织物具有优异的抗菌性，而且无耐药性、对皮肤无刺激，因此广泛应用到纺织服装领域[4]。目前，国内外对于抗菌防臭和防止沾污面料的生产技术研究较多，而对于结合两种功能的面料研发较少。本文采用特殊处理方法，将原料的抗菌防臭功能和吸湿快干性能充分结合起来，设计出一款功能新颖、穿着舒适、手感柔和的针织产品。本文以含氟烷基丙烯酸聚合物作为拒油剂、纳米载银抗菌材料作为抗菌剂，用“浸轧法”对纯棉针织物进行拒油抗菌整理，使织物具备拒油抗菌功能的同时透气性能不受较大影响。最终通过对织物基本性能、拒油性和抗菌性的测试及评定，优化出最佳的整理工艺。

1 试验

1.1 材料、药品、仪器

材料：精梳棉针织物（纱支：26支精梳紧赛纺纱，克重160g/m2，幅宽160cm）。

药品：渗透剂（Aqueous Polymer Solution）、交联剂（Complex Polymer Emulsion）、柔软剂（Silicone Emulsion）、拒油剂（Perfluoro alkyl acrylic polymer emulsion）、抗菌剂（纳米载银抗菌材料和表面活性剂）。

仪器：JM-A10002 电子天平（余姚纪铭称重校验设备公司），H.H.S电热恒温水浴锅（上海医疗器械五厂），P-AO立式气动小轧车（宁波纺织仪器厂），R-3定型焙烘机（宁波纺织仪器厂），YG461E 数字式织物透气量仪（南通宏大实验仪器），WSD-Ⅲ全自动型白度仪（温州鹿东仪器厂）等。

1.2 整理工艺

工艺配方：渗透剂1 %、交联剂10 %、柔软剂9 %、拒油剂40 %、抗菌剂40 %，浴比为1∶30。

工厂实际整理流程是先对棉织物进行预处理（退浆、精炼），再用8节/10节定型机过浆、定型焙烘，故设定试验整理工艺为：纯棉针织物→预处理→两浸两轧→定型焙烘。

1.3 正交试验法试验设计

采用浸轧法对全棉针织物进行整理，通过改变整理剂应用各阶段的工艺参数，得到各因素对织物的拒油抗菌性能的影响，优化出该整理剂的最佳应用工艺。本次试验采用正交试验法，从大量的试验方案中挑选少数具有代表性的方案，通过适量的试验次数找到较好的整理工艺条件，以达到最好的拒油抗菌效果。

初步分析，拒油抗菌性能的影响因素和水平见表1。

表1 试验样品因素与水平

根据正交试验法，该试验为典型的三水平三因素试验，按照L9(34)正交表，本次试样规格安排如表2所示。

表2 试样规格表

1.4 性能测试

1.4.1 基本性能测试

织物经正交试验法确定的不同工艺参数整理后，分别测试其白度、断裂强度和透气性，分析各工艺参数对织物基本性能的影响。根据GB/T 8424.2—2001《纺织品 色牢度试验相对白度的仪器评定方法》测定织物白度；根据GB/T 3923.1—2013测试织物断裂强度，确定不同整理工艺条件对织物力学性能的影响；根据GB/ T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》测试织物的透气性。

1.4.2 拒油性能测试

根据GB/T 19977—2014的规定，选取一系列碳氢化合物标准试液滴加在各样品表面，通过观察表面张力不同的各试液在织物表面的情况，评定织物的拒油性能。

1.4.3 抗菌性能测试

分别选用大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌3种菌种，参照FZ/T 73023—2006《抗菌针织品》，洗涤50次后采用振荡法测定抑菌率，对织物的抑菌效果定量分析。

2 整理工艺条件的优化

2.1 基本性能测试

织物白度、断裂强度和透气性测试结果见表3，各因素对织物基本性能影响的极差见表4。结合表1设定的因素水平和表3得到的测试结果数据，绘制各因素水平与白度、断裂强度、透气性的趋势图，分别见图1、图2、图3。

图1 各因素水平与白度趋势图

图2 各因素水平与断裂强度趋势图

图3 各因素水平与透气性趋势图

表3 基本性能测试结果

表4 正交极差分析表

从表2和图1可以看出，织物白度受定型温度影响较大，随着温度升高，织物白度下降明显；而整理剂浓度和定型焙烘时间对白度也有影响，但作用效果不及定型温度明显。织物处理后断裂强度有所下降，但整体影响不大；根据表4极差分析，定型温度对断裂强度影响也比助剂浓度和定型时间影响稍大。从图3各因素水平与透气性关系图和表4可以看出，织物透气性受整理剂浓度影响较大。根据织物的基本性能测试结果，宜选择编号1#、2# 和6#3组对织物基本性能影响较小的整理工艺条件。

织物拒油性测试结果见表5。 从表5能明显看出，当整理剂浓度为60 g/L、定型时间2 min、定型温度为180℃时，织物的拒油性能已经达到6级，具有优异的拒油效果。随着整理剂浓度、定型时间和定型温度进一步增加，拒油性能并没有太大提高。

2.2 拒油性能测试

表5 拒油性测试结果

2.3 抗菌性能测试

采用振荡法测定抗菌效果，织物整理后的抑菌率见表6。

表6 抗菌性测试结果

根据FZ/T 73023—2006《抗菌针织品》的规定，测定洗涤50次后的抑菌率，从表6来看，织物抗菌效果较好，均达到FZ/T 73023的AAA级抗菌针织品的级别要求，随着整理剂浓度、定型时间和定型温度的提高，织物抗菌效果均有不同程度的提高。

2.4 最佳工艺条件确定

利用正交试验法，设计了三因素三水平的共9组试验，对不同整理工艺条件下织物白度、断裂强度和透气性测试以及抗菌、拒油性能进行测试。根据测试结果以及节约成本的原则，选择整理剂浓度为60 g/L、定型焙烘时间2min、焙烘温度为180℃的整理工艺。在此工艺条件下，织物外观和基本物理性能影响较小，同时织物拒油性优异、抗菌性能也达到AAA级。

3 拒油抗菌针织物的整理效果评定

3.1 防水性能测试

以含氟烷基丙烯酸聚合物作为整理剂使织物具有较好的拒水性能，测试织物的接触角为137.6°，如图4。根据GB/T 4745—2012用沾水法测试织物的防水效果，整理后织物表面没有润湿沾有少量水珠，沾水等级达到4～5级，具有优异的防水效果。

图4 织物整理后的防水效果

3.2 拒油、耐液态污物沾污性能测试

根据GB/T 19977—2014的规定，选取一系列碳氢化合物标准试液滴加在织物表面，如图5（a）为正癸烷液滴在织物表面的接触情况，以此可判定织物经拒油整理后拒油效果可达6级。

如图5，食用油、老抽和牛奶在织物表面没有芯吸现象，均呈现清晰的圆状。根据耐沾污性能的等级判定标准，可认为织物具备优异的耐液态污物沾污性能。

图5 织物整理后的拒油、耐液态污物沾污性能

3.3 抗菌性能测试

图6为织物整理前后抑菌效果的对比，织物经纳米载银抗菌材料整理后，抑菌效果明显，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率分别可达90%、81%和73%以上。用此拒油抗菌织物制成服装，在日常穿着中防止污物的侵入更能促进抗菌效果。

图6 织物整理前后的抗菌效果对比

4 结论

以含氟烷基丙烯酸聚合物作为拒油剂、纳米载银抗菌材料作为抗菌剂，对纯棉针织物进行拒油抗菌整理，通过对基本性能、拒油、抗菌性能的测试，优化出最佳的应用工艺为：棉→预处理→两浸两轧( 整理剂用量 60g /L）→定型焙烘( 180℃，2min) 。

纯棉针织物经整理后，对水的接触角为137. 6°，沾水等级可达4～5级，表面抗湿性能 4 级，拒油性能6级，具备优异的耐液态污物沾污性能；对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率分别可达90%、81%和73%。