无氟防水剂的开发以及防水效果研究

无氟防水剂的开发以及防水效果研究

赵兵

香港新新河控股有限公司

摘要：简单介绍了PFOS和PFOA禁用的最新动态以及国内替代品的研发现状，提出无氟防水剂是目前纺织品防水整理的趋势；介绍了目前市场上主要的无氟防水剂生产厂家和产品，并以香港IRIVER公司的无氟防水剂NFC为例，研究了无氟防水剂在纯棉织物、涤纶织物和涤棉织物上的防水效果、耐洗性以及手感变化。

关键字：无氟防水剂三防整理PFOS替代

受美国杜邦公司生产的不粘锅中含有可能使人体致癌的有机氟化学品的影响, 国际市场上对用于纺织品防水防油防污整理的有机氟化学品也进行了研究。结果表明, 目前在国际市场上经常用于纺织品“三防”整理的有机氟化学品PFOS 和PFOA, 对人体健康存在着潜在的危害。由于目前国内外尚无行之有效的方法来解决PFOS和PFOA的污染问题, 因此, 寻找可以替代PFOS和PFOA的表面活性剂成为助剂行业亟待解决的首要问题。

1.PFOS和PFOA禁用的最新动态

PFOS的禁用早在2008年6月27日已经正式生效，欧盟《关于限制全氟辛烷磺酸销售及使用的指令》规定，欧盟市场上销售以PFOS为构成物质或要素的若浓度或质量等于或超过0.005%的将不得销售；而在成品和半成品中使用PFOS 浓度或质量等于或超过0.1%，则成品、半成品及零部件也将被列入禁售范围。这标志着欧盟已正式全面禁止PFOS在商品中的使用。

PFOA的全面禁用也成为大势所趋。2014年10月17日，德国基于REACH法规实施严格限制PFOA(全氟辛酸)的使用。这项提案将限制PFOA及其相关物质(线性和支链的衍生物)，或含有PFOA成分的物质或者混合物用于制造、使用或者投入市场。此外挪威已经在2014年6月1日实施严格限制PFOA的使用。目前欧盟已经对PFOA以及PFOA盐提出了限制要求，在REACH法规被列为高度关注物质(SVHC)，但随着人们对消费品安全要求的提高，PFOA很有可能被列入REACH 法规的限制物质清单(RSL)，在整个欧盟范围内被严格控制使用。

2.PFOS和PFOA的替代

拒水拒油织物是一种功能化、智能化织物。经过拒水拒油整理的纺织品能抵御雨水、油迹，又能让人体的汗液、汗气及时地排出，从而使人体保持干爽和温暖，在装饰、产业领域中应用的具有拒水拒油功能的餐桌布、汽车防护罩等也备受青睐。目前最优秀的拒水拒油整理剂是含氟的有机聚合物。当然，这些拒水拒油整理剂大都含有PFOS或其衍生物，欧盟最新禁令出台以后，这些整理剂及其整理工艺不能再使用。因此其替代品的开发十分迫切。

PFOS和PFOA的替代产品无非有两种，一种是非PFOS的全氟辛基氟碳化合物，即我们常说的用C6或者C4防水剂替代C8防水剂。这类氟化合物虽然降低了生物累积性和毒性，但其安全性仍需进一步验证。而且PFOA是生产氟碳类防水助剂的副产品，所谓的“PFOA Free”并不是完全不含PFOA，只是低于可供检

测的最低限度，因此仍然存在一定的潜在危害。另外一种是完全不含氟的无氟防水剂。无氟防水剂是好几个类别防水剂的总称，只要不含氟碳树脂的防水剂都可以成为无氟防水剂。

目前无氟防水剂常见的主要有两类：烷烃长链类拒水剂，包含了常见的金属皂类、石蜡类、羟甲基、吡啶类等和有机硅防水剂。相比于氟系防水剂，无氟防水剂不易在生物体内沉积、容易降解、对人体无害，是更加安全环保的产品。在生态环保理念日益盛行的今天，无氟防水剂更容易被消费者所接受，因此无氟防水剂的开发成为新的研究热点。当然，无氟防水剂的缺点是防油性能不够，远远达不到氟系产品的效果，目前只是应用于面料的防水整理，达不到“防水、防油、防污”的三防整理效果。纺织品要做三防整理，目前应用的仍是氟系的三防整理剂。

3.无氟防水剂的主要生产厂家

无氟防水剂作为近几年新兴的产品，生产厂家并不太多。德国鲁道夫Bionic Finish(仿生整理)无氟拒水整理剂RUCO-DRY ECO是不含有机卤化物，不含APEO 的一类超支化树状大分子化合物和聚合物。适合各种纤维类型织物的高效防水整理剂。鲁道夫的无氟防水剂ECO是目前市场上认可度很高的产品，与许多国际知名品牌都有合作。亨斯迈公司推出的无氟防水剂PHOBOL RSH适用于纤维素纤维及其与合成纤维混纺织物拒水，可以和氟碳拒水剂复合使用，降低含氟拒水剂的使用，减少环境压力。美国Nano-Tex公司无氟防水剂X018是一种碳氢聚合物机构的耐久性拒水剂，适用于棉、涤纶、尼龙及其混纺织物的拒水整理剂。以及防水增效剂NT-X628。防水增效剂NT-X628是Nano-Tex公司开发的一种含有树脂的反应性拒水剂，适用于棉、涤纶、尼龙及其混纺织物的拒水整理剂。香港IRIVER 推出的无氟防水剂NFC使用非常低的用量就可以获得良好的防水效果，另外对于一些难做出防水效果的面料，比如纯棉织物、尼丝纺、春亚纺等，均可以获得非常优异的防水效果。配合无氟防水剂增效剂LINK使用，防水的耐水洗性也很优异。由于其在国内生产，价格才是进口同类产品的一半左右，市场前景非常广阔。

4.无氟防水剂的防水效果

以无氟防水剂NFC为例，采用浸渍-烘干-焙烘的整理方式，探究无氟防水剂在纯棉织物、涤纶织物以及涤棉混纺织物上的防水性能，并分析防水效果在不同织物上的耐洗性以及手感影响。

无氟防水剂NFC具有优异高效的拒水性和良好的耐久性，可广泛应用于户外休闲、运动时尚、医疗服装、劳保工装等无需拒油功能纺织品的防水整理。经NFC整理的织物具有优秀的拒水性，手感好，穿着舒适，不影响透气性，并且NFC防水剂具有良好的操作性、稳定性及其他助剂的配伍性，能适应快速加工的要求。目前，无氟防水剂NFC已多次进行了在纯棉、涤纶、尼龙及棉混纺织等织物上的批量化生产，均获得了良好的防水效果．

4.1 无氟防水剂在纯棉织物上的应用性能

试验织物：纯棉漂白织物（克重110g/m2）

工艺流程：一浸一轧——100℃烘干——160℃（1min）

洗涤方法参照AATCC124标准，35℃洗涤，转筒烘干（烘干温度65℃）

4.2 无氟防水剂在涤纶织物上的应用

试验织物：涤纶春亚纺（克重70g/m2）

工艺流程：一浸一轧——100℃烘干——160℃（1min）

洗涤方法参照AATCC124标准，35℃洗涤，转筒烘干（烘干温度65℃）

4.3 无氟防水剂在涤棉织物上的应用

试验织物：涤棉混纺织物（克重120g/m2）

工艺流程：一浸一轧——100℃烘干——160℃（1min）

洗涤方法参照AATCC124标准，35℃洗涤，转筒烘干（烘干温度65℃）

4.4 实验结论

无氟防水剂NFC对于纯棉织物、涤纶织物、涤棉混纺织物具有良好的初始防水性能。而且用量不高，仅需40g/L左右即可达到防水等级100分。

无氟防水剂NFC用于涤纶织物，防水性能的耐洗性要好于纯棉织物。经过5次水洗后，涤纶织物的防水性基本没有下降，而纯棉织物的防水性有不同程度的下降。涤棉织物的耐洗性介于两者之间。

无氟防水剂NFC作完防水整理后，织物的手感基本不变。

5 总结

为了适应人们对纺织品的不断要求，越来越多的纺织品被赋予功能性，而防水功能就是一个重要的分支。目前应用较多的仍然是氟碳型防水剂，但是随着人们对环保要求的不断提高，氟碳型拒水剂的应用被严格限制。虽然近年来越来越多的科研人员在研究大量的短链性氟碳防水剂，但是随着人们对纺织品以及化学品安全的要求进一步的提高，环保无氟型防水剂将会越来越受欢迎。提高无氟防水剂的防水性和耐洗性，以及开发具有兼具防油防污功能的无氟三防整理剂将是未来防水整理剂的发展趋势，相信未来关于这方面的研究会更加的成熟和完善。