同时拥有防水和柔软不是梦——防水剂与柔软剂复配使用实践方案

互推小编 2024-03-01

一、前言

随着人类生活水平的提高，传统纺织品已满足不了人类对纺织品性能的更高要求。纺织品特殊性能的获得主要有两种途径：一种是应用功能纤维或特种纤维，另一种是采用后整理的方法，即功能整理。

功能整理是应用一些具有特殊性能的整理剂对纺织品进行处理，使纺织品获得原来没有的性能。功能整理主要有气候适应整理（如温度条件、防水透湿、防水拒油）、接触舒适性整理（如柔软）、防护整理（如抗静电）和卫生保健整理（如防污、抗菌）等，其中防水整理和柔软整理的市场需求量较大，占功能整理的70%。

有机氟丙烯酸酯聚合物可以把织物表面能降低到油、水、污渍不能浸润和穿透纤维的程度，因此在防水助剂中占据非常重要的地位。柔软剂则以聚硅氧烷类为主，可以赋予纤维丰满、挺括、滑爽的手感。由于消费者对织物具有防水和柔软等多重需求，在织物后整理过程中，常将防水剂与柔软剂复配使用，但经常出现防水剂的防水性能显著下降、柔软剂的柔软效果变差等问题。

二、问题举例

例如：在企业生产实践中发现，采用有机氟丙烯酸酯类防水剂单独整理织物的防水分数为100 分（测试参照AATCC 22-2017《织物拒水性能测试：喷淋法》），采用聚硅氧烷类柔软剂S单独整理织物的手感（采用多人手触评定法，分为1-5级，数值越大越柔软）可达到 5 级，但将有机氟丙烯酸酯类防水剂与聚硅氧烷类柔软剂S同浴整理时，织物的防水分数下降至75 分，手感下降至 3 级。具体结果如表 1 所示

这种实践现象的出现可能与防水剂、柔软剂在面料表面的分布均匀度和氟元素、硅元素的数量分布有密切关系。但是，由于防水剂和柔软整理剂在整理织物表面的含量非常低，定量测试表征难度较大。

因此，本文主要通过对防水剂与柔软剂混合成膜的表面接触角和特征元素（氟、硅）进行表征，探究成膜均匀性、表面接触角、表面特征元素（氟、硅）含量与应用性能（防水、柔软）的相关性。

三、实验方案

1、样品

实验用防水剂 1（有机氟丙烯酸酯类），防水剂 2 （氟硅共聚类）和柔软剂S（聚硅氧烷类）

2、测试方法

2.1接触角测试

将3g防水剂与3g柔软剂加入到烧杯中，磁力搅拌 30 min后置于锡箔上，在170 ℃烘箱中放置0.5h，之后取出测试膜的表面接触角

2.2形貌及特征元素测试

将防水剂与柔软剂成膜样品直接置于降低荷电效应样品杯后进行SEM-EDS分析，加速电压为 5 kV进行元素分析

四、结果与讨论

1、接触角

从图 1 中可以看出，在170 ℃下成膜时，防水剂 2 与柔软剂S混合膜表面的接触角更大，防水性能更好，这与生产实践中（表1）防水剂 2 与柔软剂S同浴时防水分数更高的结果一致。

3.2　防水剂与柔软剂混合成膜形貌和特征元素测试

由图2可以看出，在相同放大倍数下，防水剂 2与柔软剂S混合成膜的形貌更加均匀。这与两种防水剂的聚合物组成有关，防水剂1为含氟丙烯酸酯类共聚物，防水剂2为氟硅共聚物，防水剂2含有与柔软剂S相似的聚硅氧烷组分，两者亲和性更好，混合成膜均匀性更好。

由图3可以看出，防水剂1与柔软剂S混合成膜后，膜表面的氟原子质量占比为12.12%，硅原子占比为1.98%，而防水剂2与柔软剂S成膜表面的氟原子和硅原子占比相对更高，说明硅共聚类防水剂与柔软剂混合成膜表面的氟原子、硅原子更多，这可能是由于两者亲和性更好，没有形成单一相的连续微区，成膜更均匀，从而氟和硅等特征元素更易迁移到表面。而氟含量较高的防水剂，单独防水效果较好，但复配后防水效果可能下降较多，是因为氟、硅链段相互排斥，导致混合后成膜不均匀。

五、结论

结果表明为了在防水剂与柔软剂同浴时获得较好的防水性能，需要使用与柔软剂有较好亲和性的防水剂。例如在与柔软剂S同浴时，可优先选择氟硅共聚类防水剂，也可选择长链烷基较多的防水剂。

由于膜表面的氟含量与其防水性有关，硅含量与手感的柔软性有关，因此混合成膜表面的元素含量分析至关重要。为了获得防水剂与柔软剂同浴加工时较好的防水性能，需要设计使用与柔软剂有较好亲和性的防水剂，当二者的亲和性能较好时，膜的均匀性更好，膜表面的氟原子、硅原子均占比更高，织物可显示出更好的防水性能和柔软手感。

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