绿色拒水拒油餐桌布的制备

马雅芝，李亚超，余冬琪，马 琪，李玉堂，俞天汝，李治江

(塔里木大学 机械电气化工程学院，新疆 阿拉尔 843300)

天然纤维素纤维具有透气性好、天然抑菌、手感丰富等其他纤维材料所不具备的特点，且天然纤维中，棉、亚麻纤维的资源较为丰富，并且环保可降解。亚麻纤维具有强度高、凉爽、耐高温、耐摩擦、 低吸尘率、抑菌等特性[1]，棉纤维轻质柔软、透气性好[2-3]，是家纺产品的主要原材料。但是棉、麻纤维含有丰富的羟基，亲水性好，作为餐桌布容易受到茶水、油等污染不易清洁，因此织物需要进行拒水拒油功能化整理。拒水拒油整理主要是改变纤维表面性能，从而降低纤维的表面能，降低织物的亲水性，获得“荷叶效应”的疏水效果[4-5]。

餐桌布主要分为装饰餐桌布和塑料餐桌布2种[6]，装饰餐桌布主要采用天然纤维、化学纤维及其混纺织物，以美观为首要条件，没有一定的功能性。塑料类餐桌布主要材料是聚氯乙烯(PVC)和树脂，但其不可降解，使用过程中的老化对人身体有害。随着人们对桌布的舒适性、保健性和安全防护性[7]等要求越来越高，因此需要开发美观环保又具有拒水拒油功能性的绿色餐桌布，符合绿色纺织品的发展趋向。

本文选用棉织物、棉/亚麻混纺织物、亚麻织物作为绿色餐桌布，采用环保型含氟整理剂对织物进行功能整理，采用单因素试验分析各项工艺参数，并对功能化整理后织物进行性能测试，以获得棉织物、棉/亚麻混纺织物、亚麻织物拒水拒油整理的最佳工艺参数，最终开发出性能优异的绿色餐桌布产品。

1 试 验

1.1 材料与仪器

原料：选用纯棉织物(平纹组织，面密度350 g/m2，经向密度348根/(10 cm)，纬向密度344根/(10 cm))；棉/亚麻混纺织物(平纹组织，面密度400 g/m2，经向密度164根/(10 cm)，纬向密度146根/(10 cm),30%棉，70%麻)；亚麻织物(平纹组织，面密度420 g/m2，，经向密度164根/(10 cm)，纬向密度146根/(10 cm))。

试剂：环保型含氟整理剂648-2(千程塑化原料有限公司)。

仪器：HBC-15常温小样染色机(佛山市顺德区容桂荟宝染整机械厂)；WZ400气动卧式小轧车(常州第二纺织仪器厂有限公司)；YG811E织物悬垂性能测试仪(泉州市美邦仪器有限公司)；YG(B)461D-Ⅱ数学式织物透气量仪(温州市大荣纺织仪器有限公司)；YG813织物沾水度测试仪测试仪(泉州市美邦仪器有限公司)；OCCA15EC接触角测试仪(德国DataPhysics公司)。

1.2 拒水拒油整理工艺

拒水拒油整理工艺流程为：将棉织物、棉/亚麻混纺织物和亚麻织物在浴比为1∶20不同质量浓度含氟整理剂648-2中，在60°条件下浸润25 min和一轧(轧液率70%～80%)后，在80 ℃时，预烘30 s，最后在100 ℃时，烘焙60 s。烘干后评价织物的各项性能。

1.3 性能测试

织物接触角测试参照DB44/T 1872—2016《纺织品 表面润湿性能的测定 接触角法》进行测试；织物拒水等级参照AATCC 22—1997《织物的拒水等级》进行测试；织物拒油性测试参照AATCC 118—2009《织物的拒油性》进行测试。织物的透气性参照GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》进行测试[8]。

2 试验结果与讨论

2.1 含氟整理剂质量浓度对拒水性能的影响

棉织物、棉/亚麻混纺织物、亚麻织物分别使用22、23、24、25、26 g/L的含氟整理剂进行整理，并分别测试其拒水等级，整理剂质量浓度对拒水性能的影响见图1～3。

图1 整理剂质量浓度对纯棉织物拒水等级的影响Fig.1 Effect of the concentration of finishing agent on the water-repellent grade of pure cotton fabric

图2 整理剂质量浓度对棉/亚麻混纺织物拒水等级的影响Fig.2 Effect of the concentration of finishing agent on the water repellency grade of cotton/linen blended fabric

图3 整理剂质量浓度对亚麻织物拒水等级的影响Fig.3 Effect of the concentration of finishing agent on the water repellency grade of linen fabric

由图1～3可知，棉织物和棉/亚麻混纺织物在整理剂质量浓度25 g/L之前，织物的拒水等级随着整理剂质量浓度的增加呈现上升趋势，而质量浓度在25 g/L之后，织物的拒水等级趋于水平，此时棉织物的喷淋拒水等级为5级，而在增加整理剂质量浓度之后，织物拒水效果增加不明显，故棉织物和棉/亚麻混纺织物的最佳整理剂质量浓度为25 g/L。

亚麻织物在拒水整理剂质量浓度24 g/L之前，亚麻织物的拒水等级随着整理剂质量浓度的增加而增加，呈现上升趋势，而质量浓度在24 g/L之后，织物的拒水等级趋于水平，此时亚麻织物的喷淋拒水等级为5级，而在增加整理剂质量浓度之后，织物拒水效果增加不再明显，故亚麻织物的最佳拒水整理剂质量浓度为24 g/L。

由于棉、棉/亚麻混纺织物和亚麻织物经过拒水拒油整理后, 整理剂648-2在织物表面形成一层薄膜, 并且含氟的烷基在薄膜的外表面排列, 使织物表面张力下降，因此拒水等级随着整理剂质量浓度的增加呈现上升趋势，整理剂作用于3种织物的效果都比较理想。

2.2 含氟整理剂质量浓度对拒油性能的影响

棉织物、棉/亚麻混纺织物、亚麻织物分别使用22、23、24、25、26 g/L的含氟整理剂进行整理，并分别测试其拒油等级，整理剂质量浓度对拒油性能的影响如图4～6所示。

图4 整理剂质量浓度对棉织物拒油等级影响Fig.4 Effect of the concentration of finishing agent on the oil-repellent grade of cotton fabric

图5 整理剂质量浓度对棉/亚麻混纺织物拒油等级影响Fig.5 Effect of the concentration of finishing agent on the oil-repellent grade of cotton/linen blended fabric

图6 整理剂质量浓度对亚麻织物拒油等级影响Fig.6 Effect of the concentration of finishing agent on the oil-repellent grade of linen fabric

由图4～6可知，棉织物与棉/亚麻混纺织物的拒油等级会随着含氟整理剂质量浓度的增加而呈现上升趋势，当含氟整理剂质量浓度为25 g/L时，拒油等级呈现水平趋势，继续增加含氟整理剂浓度，拒油效果增加不再显著，故棉织物与棉/亚麻混纺织物的含氟整理剂最佳质量浓度为25 g/L。

亚麻织物拒油等级随着含氟整理剂质量浓度的增加而呈现上升趋势，当含氟整理剂质量浓度为24 g/L时，拒油等级开始趋于水平状态，继续增加含氟整理剂质量浓度，拒油效果增加不再显著，故亚麻织物的含氟整理剂最佳质量浓度为24 g/L。

2.3 拒水拒油效果评价

2.3.1 拒水效果

对最佳整理剂质量浓度下拒水拒油整理后的棉织物、棉/亚麻混纺织物和亚麻织物和原织物上分别滴水，织物拒水拒油整理前后拒水效果图如图7所示。

图7 织物拒水拒油整理前后拒水效果图Fig.7 Water-repellent effect of fabric before and after water and oil-repellent finishing.(a) Unfinished cotton fabric; (b) Finished cotton fabric;(c) Unfinished cotton/linen blended fabric; (d) Finished cotton/linen blended fabric; (e) Unfinished linen fabric; (f) Finished linen fabric

2.3.2 拒油效果

对最佳整理剂质量浓度下拒水拒油整理后的棉织物、棉/亚麻混纺织物和亚麻织物和原织物上分别滴油，织物拒水拒油整理前后拒油效果图如图8所示。

图8 织物拒水拒油整理前后拒油效果图Fig.8 Oil-repellent effect of fabric before and after water and oil-repellent finishing.(a) Unfinished cotton fabric; (b) Finished cotton fabric;(c) Unfinished cotton/linen blended fabric; (d) Finished cotton/linen blended fabric;(e) Unfinished linen fabric; (f) Finished linen fabric

2.3.3 接触角测试

对最佳整理剂质量浓度下拒水拒油整理后的棉织物、棉/亚麻混纺织物和亚麻织物和原织物进行接触角测试，织物拒水拒油整理后接触角图如图9 所示。

图9 织物拒水拒油整理后接触角图Fig.9 Contact angle diagram of fabric after water and oil repellent finishing.(a)Cotton fabric;(b)Cotton/linen blended fabric;(c)Linen fabric

从图7～9可知，拒水拒油整理后织物的拒水拒油性能显著提升，从拒水效果棉织物、棉/亚麻混纺织物和亚麻织物均有塌陷的水滴变为滚动的水珠，滚动的水珠说明其接触角比较大，超过90°，很容易去除，不易浸润到织物内部。从拒油效果图可知棉织物、棉/亚麻混纺织物和亚麻织物均有浸润的油渍变为滚动的油珠，在一定的时间中用亲油性的织物可以将油珠去除。接触角试验，由于3种织物均具有较好的亲水性，因此在未做拒水拒油的织物不易测到其接触角，拒水拒油处理后的棉织物、棉/亚麻混纺织物和亚麻织物的接触角分别为129.3°、 126.4 °、140.3°，3块织物的接触角均大于120°，说明具有了良好的拒水性能。综上所述，通过拒水拒油整理后，棉织物、棉/亚麻混纺织物和亚麻织物均具有良好的拒水拒油性能，从接触角的大小可知，亚麻织物的性能最好。

2.4 性能表征

2.4.1 透气性

根据GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》，设定测试压强为100 Pa，将一定规格的织物夹持在试样圆台上，压下试样压紧手柄，使压紧圈压紧试样后开始测试。每块试样取5处不相同的位置进行测试，结果取平均值，织物的透气性能如表1所示。

表1 织物的透气性能Tab.1 Air permeability of fabric

由表1可知，棉织物、棉/亚麻混纺织物和亚麻织物在经过拒水拒油整理后，对织物的透气性能影响不大，说明没有在形成膜的同时阻碍空气的通过。

2.4.2 悬垂性

根据GB/T 23329—2009《纺织品 织物悬垂性的测定》对织物整理前后织物进行悬垂性进行测定，测定结果如表2所示。

表2 织物的悬垂性能Tab.2 Drape performance of fabric

根据表2可知，棉织物、棉/亚麻混纺织物和亚麻织物在经过拒水拒油整理后，织物悬垂系数都变小，织物悬垂性有了较明显的提升，悬垂性越来越好，说明拒水拒油整理剂在一定程度上可以改善织物的悬垂性。

2.4.3 耐水洗性

考虑到餐桌布的实际用途，选择食用油、醋和水分别滴在水洗10次后的棉织物、棉/亚麻混纺织物、亚麻织物上，如图10～12所示。评价织物耐水洗性能。

图10 棉织物耐水洗效果图Fig.10 The effect of washing-resistant cotton fabric.(a) Photo of dripping water; (b) Photo of dripping oil; (c) Photo of dripping vinegar

图11 棉/麻混纺织物耐水洗效果图Fig.11 The effect of washing-resistant cotton and linen fabric.(a) Photo of dripping water; (b) Photo of dripping oil; (c) Photo of dripping vinegar

图12 亚麻织物耐水洗效果图Fig.12 The effect of washing resistance of linen fabric.(a) Photo of dripping water; (b) Photo of dripping oil; (c) Photo of dripping vinegar

从图10～12可知，织物经过10次水洗后3种织物均具有一定的拒水拒油性能，均有一定的耐水洗性。但是棉织物的拒水拒油效果变差了，是因为棉织物在3种织物中最为轻薄，拒水拒油整理及与棉织物的结合性不好，织物在洗涤过程中洗涤剂较易进入织物内部，使得织物在摩擦过程中与纤维结合不牢固的整理剂分子破坏，从而性能变差[8-9]。棉/亚麻混纺织物和亚麻织物拒水拒油性能依然很好，在实际应用中有一定的耐久性。从图中可知，水滴、油滴、醋滴依然是滚动体，可以快速去除。

3 结 论

本文采用了棉织物、棉/亚麻混纺织物以及亚麻织物进行拒水拒油整理，整理剂的质量浓度对织物拒水拒油效果影响较明显，经过拒水拒油等级的评定确定的最佳含氟整理剂质量浓度为：棉织物与棉/亚麻混纺织物25 g/L；亚麻织物24 g/L。并对整理后织物的性能进行表征，通过接触角和滴水滴油效果评价3种织物均达到了良好的拒水拒油效果，其接触角分别为：棉织物129.3°、棉/亚麻混纺织物 126.4°、亚麻织物140.3°。并表征了整理后的性能，整理剂对织物的透气性和悬垂性影响不大。10次水洗后棉织物、棉/亚麻混纺织物和亚麻织物均具有一定的拒水拒油性能，但是棉织物的耐水洗性能不佳，综合考虑亚麻织物适合作为绿色餐桌布。