混紡拒水拒油織物的開發(fā)

趙曉明，劉寶成，王錫晨，趙俊程

(1.天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院，天津 300387;2.天津工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)與服裝學(xué)院，天津 300387)

0 引言

目前，市場(chǎng)上常見的透氣式防毒服大多是以吸附型為主的防護(hù)材料，其防毒機(jī)理可分為“鋪展-防油-吸附”和“防油-吸附”兩種類型[1-2]。我軍現(xiàn)行的裝備系統(tǒng)FFF02型透氣式防毒服和英軍的MKⅣ型透氣式防毒服均采用的是“鋪展-防油-吸附”機(jī)理；德國(guó)的“SARATOGA”防毒服、美國(guó)的“JSLIST”防毒服、英國(guó)的“Chemviron”防毒服、比利時(shí)的“Seyntex”防毒服等均采用“防油-吸附”機(jī)理。對(duì)防毒服外層面料進(jìn)行拒水拒油整理，可以使其獲得低的表面張力，直接阻止毒劑液滴對(duì)織物的滲透，同時(shí)毒劑液滴會(huì)以氣體的形式滲透到織物中，再由活性炭層吸附擴(kuò)散過來的毒劑蒸氣。

采用氟碳化合物整理劑對(duì)外層織物進(jìn)行拒水拒油整理是目前常用的方法[3-10]。其方法相比于涂層整理技術(shù)和微孔膜復(fù)合技術(shù)，具有工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、成本低廉，且在賦予織物拒水拒油性能的同時(shí)，還賦予織物耐干洗、易去污和耐腐蝕等特性，特別適用于防毒服外層面料的拒水整理[11-17]。

早期的防毒服外層面料大多采用的是在纖維的制備中加入阻燃添加劑或?qū)椢镞M(jìn)行阻燃整理，如阻燃棉織物、阻燃尼龍織物，但這類織物經(jīng)多次洗滌或不正當(dāng)?shù)南礈旌?，阻燃效果消失；而一些高性能纖維雖然阻燃性能、力學(xué)性能較好，但存在著成本高、部分纖維染色難、舒適性較差等問題[18-20]。

芳綸1313的回潮率要高于普通棉、滌綸和錦綸，與其他高性能纖維相比，芳綸1313更易于紡紗、織造，適合與棉、黏膠、羊毛等纖維混紡[21-26]。阻燃粘膠纖維是一種吸濕性好、易染色、含硅酸鹽的纖維素纖維，其物理機(jī)械性能與普通粘膠纖維基本相同。阻燃粘膠纖維燃燒后炭化成無毒的二氧化硅。將芳綸1313與阻燃粘膠纖維混紡織成的織物具有柔軟的手感、較好的機(jī)械性能、良好的蓬松性、一定的耐磨性、良好的布面光澤以及遇火炭化不融滴等優(yōu)良特性[27]。目前，對(duì)于棉、滌綸、羊毛等織物的拒水拒油整理報(bào)道很多，但對(duì)于特種織物及其與天然纖維混紡織物的拒水拒油整理卻鮮見報(bào)道[28-36]。本文采用含氟拒水整理劑TG-581對(duì)其進(jìn)行拒水拒油整理，通過測(cè)定拒水整理劑整理后織物與水的靜態(tài)接觸角，評(píng)價(jià)其拒水、拒油等級(jí)，優(yōu)化出最佳的拒水整理工藝條件，并探究了拒水整理劑整理后織物的阻燃性能、物理機(jī)械性能及透氣性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法

1.1.1 織物去油

工藝流程：恒溫水煮(60℃，30min，PH=8)→水洗→烘干(110℃，3min)

1.1.2 拒水整理

整理工藝流程：織物去油→一浸一軋(軋余率約為87%)→預(yù)烘(110℃，3min)→焙烘

1.2 性能測(cè)試

1.2.1 接觸角測(cè)試

采用蒸餾水(表面張力為72.8mN/m)作為接觸角測(cè)試液體，用微量注射器量取一定量的液滴，水滴大小采用5μL，滴在織物表面，用OCA15Pro視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)定。自動(dòng)讀取接觸角數(shù)據(jù)，每個(gè)樣品測(cè)試5個(gè)不同的位置,取平均值。

1.2.2 拒水效果測(cè)試

按照3M-Ⅱ-1988測(cè)試方法進(jìn)行拒水效果測(cè)試，其3M-Ⅱ-1988拒水測(cè)試試劑見表1所示。取測(cè)試液，在試樣上方相距4cm的三處位置滴加液滴(直徑約為5mm)，10s內(nèi)以3滴中2滴及以上未濕潤(rùn)(呈現(xiàn)球狀或半球狀)為通過，取最后通過的液滴級(jí)別為該織物的拒水等級(jí)。

表1 3M-Ⅱ-1988拒水測(cè)試試劑

1.2.3 拒油效果測(cè)試

按照GB/T 19977-2014《紡織品 拒油性 抗碳?xì)浠衔镌囼?yàn)》標(biāo)準(zhǔn)，采用8種表面張力依次降低的烴類液體同系物，滴在織物表面，靜置30s后，觀察織物的潤(rùn)濕情況，以在30s內(nèi)不潤(rùn)濕織物的試液的最大等級(jí)作為該織物的拒油度。其標(biāo)準(zhǔn)試液見表2所示。

表2 標(biāo)準(zhǔn)試液

1.2.4 垂直燃燒實(shí)驗(yàn)

按照GB/T 5454-1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn) 垂直法》標(biāo)準(zhǔn)，使用LFY-26C型垂直燃燒儀測(cè)定整理前后芳綸1313/阻燃粘膠混紡織物的垂直燃燒性能。

1.2.5 斷裂強(qiáng)力測(cè)試

按照GB/T 3923.1-2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定(條樣法)》標(biāo)準(zhǔn)，使用YG026D型多功能電子織物強(qiáng)力機(jī)測(cè)定整理前后芳綸1313/阻燃粘膠混紡織物的斷裂強(qiáng)力。

1.2.6 撕破強(qiáng)力測(cè)試

按照GB/T 3917.4-2009《紡織品 織物撕破性能 第4部分：舌形試樣(雙縫)撕破強(qiáng)力的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，使用YG026D型多功能電子織物強(qiáng)力機(jī)測(cè)定整理前后芳綸1313/阻燃粘膠混紡織物的撕破強(qiáng)力。

1.2.7 透氣性測(cè)試

按照GB/T 5453-1997《紡織品織物透氣性的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，使用YG(B)461D型數(shù)字式織物透氣量?jī)x，在規(guī)定的壓差條件下，測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)垂直通過整理前后芳綸1313/阻燃粘膠混紡織物在給定面積的氣流流量，每個(gè)試樣測(cè)試5次，取平均值,并計(jì)算其試驗(yàn)前后透氣率的變化率。

1.2.8 耐靜水壓測(cè)試

按照GB/T 4744-1997《紡織品織物抗?jié)B水性測(cè)定靜水壓試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)，使用SDL Atlas型耐靜水壓儀測(cè)試芳綸1313/阻燃粘膠混紡織物最優(yōu)整理后的耐靜水壓值，測(cè)試面積100cm2，升壓速率為600mmH2O/min。

3 結(jié)果與討論

3.1 拒水整理劑TG-581濃度對(duì)整理效果的影響

改變拒水整理劑TG-581的濃度，選擇焙烘溫度為160℃，焙烘時(shí)間為2min，整理液PH為4，對(duì)芳綸1313/阻燃粘膠混紡織物進(jìn)行拒水拒油整理。從圖1中可以看出，低濃度的拒水整理劑，其靜態(tài)接觸角可以達(dá)到128.12°，拒水等級(jí)可達(dá)到5級(jí)，拒油等級(jí)可達(dá)到4級(jí)，體現(xiàn)了其低濃高效的特點(diǎn)。當(dāng)焙烘時(shí)間、焙烘溫度以及整理液PH一定，隨著整理劑濃度的增加，整理效果越來越好。當(dāng)整理劑濃度達(dá)到40g/L以后，靜態(tài)接觸角、拒水、拒油等級(jí)的變化趨于穩(wěn)定。主要是由于整理劑少量時(shí)，形成的薄膜不能完全覆蓋纖維的表面。當(dāng)整理劑濃度為40g/L時(shí)，形成的薄膜完全覆蓋了整個(gè)纖維的表面，獲得了最好的拒液效果。當(dāng)整理劑超過40g/L時(shí)，其整理效果均趨于穩(wěn)定，拒水等級(jí)可達(dá)到8級(jí)，拒油等級(jí)可達(dá)到7級(jí)。

圖1 含氟整理劑TG-581濃度對(duì)整理效果的影響

3.2 整理后織物的性能測(cè)試

將整理后的織物與未經(jīng)整理的織物進(jìn)行測(cè)試和對(duì)比，探討拒水整理劑TG-581對(duì)整理織物性能的影響，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 整理前后織物各項(xiàng)性能的變化

從表3中可以看出，經(jīng)過含氟整理劑TG-581整理后的織物的各項(xiàng)性能除續(xù)燃時(shí)間外，織物的其它各項(xiàng)性能稍有變化，陰燃時(shí)間延長(zhǎng)了0.2s，損毀長(zhǎng)度增加了2mm，透氣性稍有下降，斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力均略有提高，說明含氟整理劑TG-581對(duì)芳綸1313/阻燃粘膠混紡織物的損傷較小。

3.3 耐靜水壓測(cè)試

對(duì)于軍事作戰(zhàn)服和一些功能性織物，不僅要求透氣，而且要求織物能耐一定的水壓，以保證在濕地和水中的防水性。經(jīng)測(cè)試可知，經(jīng)最優(yōu)整理后的織物耐靜水壓可達(dá)1.63×105Pa。

4 結(jié)論

(1) 含氟整理劑TG-581濃度為40g/L時(shí)，芳綸1313/阻燃粘膠混紡織物可獲得最優(yōu)的拒水拒油整理效果。

(3)芳綸1313/阻燃粘膠混紡織物經(jīng)含氟整理劑TG-581處理后，其各項(xiàng)性能變化均不大，說明含氟整理劑TG-581對(duì)該混紡織物損傷較小，不影響其自身性能。

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