拒水整理

1拒水整理工艺
目前，织物的拒水整理按其拒水的耐久性，可分成不耐久、半耐久和耐久性三种，主要取决于拒水剂本身的化学结构。

虽然，不耐久和半耐久的拒水整理织物在市场上仍占重要地位，但其应用领域在不断缩小，为此，以下仅就耐久性拒水整理工艺作简单介绍。

(1)吡啶类拒水剂
吡啶衍生物作为拒水剂，开创了耐久性拒水整理的新纪元。

它首先由英国ICI公司于1937年以Velan PF为商品牌号推荐于世的，在四、五十年代享有很高的声誉。

近年来，可能由于整理时会放出有毒气体(指吡啶)的关系，它的应用已显著地减少了。

Velan PF的化学名称是硬脂酸酰胺亚甲基吡啶氯化物，其分子式如下，
Velan PF在整理过程中能与纤维素反应，生成纤维素醚，其反应如式(14)所示:
在整理时，不可避免地会生成副产物亚甲基二硬脂酸酰胺[(C17H35CONH)2CH2]扣附着在纤维上，使Velan PF的拒水耐久性受到一些影响。

由此可知，在Velan PF整理过程中，有氯化氢和吡啶释出，在处方和设备两方面都要予以注意。

兹将棉织物用Velan PF整理的工艺流程、处方和注意事项叙述于下:
工艺流程二浸二轧(40℃，轧液率70%)→烘干(＜100℃＝→焙烘(150℃/3分钟或
120℃/5～10分钟)→皂洗(肥皂2克/升，纯碱2克/升，50℃)→水洗→烘干处方(克)
Velan PF 60
酒精60
水(45℃) 250/溶解(A)
醋酸钠(结晶) 20
水(40℃) 250/溶解(B)
将化好的B徐徐加入A中，最后补充水至1升
整理时，工艺上应注意:
①VelanPF配制的工作液，遇硫酸盐、磺酸盐、硼酸及其盐、纯碱、磷酸钠和氢氧化钠等会影响其稳定性，但对氯化物则无妨。

②VelanPF在热处理时会放出难闻的吡啶气体，故烘干时不宜超过100℃，高温焙烘时，一定要注意焙烘机的排风量，最好在织物进出口处装吸风罩，以减少吡啶气体散逸，以免影响环境卫生。

③织物经焙烘后，务必经充分皂洗和净洗，以保证产品上能清除吡啶和肥皂等洗涤剂。

④在棉织物上只要有2%的硬脂酸酰胺亚甲基吡啶氯化物与纤维素反应，就有良好的拒水效果了。

⑤醋酸钠主要是作为缓冲剂，以减少整理过程中释放出的氯化氢对棉织物强力的损伤。

(2)羟甲基类拒水剂
烃甲基类拒水剂中最简单的是羟甲基硬脂酸酰胺(C17H35CONHCH2OH)，其商品牌号是Velan NW。

由于它是水分散液，贮存不够稳定，所以实际上应用较多的是醚化多羟甲基三聚氰胺与硬脂酸、十八醇和三乙醇胺以不同克分子比进行改性的两种组分，与石蜡拼混的拒水剂(简称羟甲基三嗪型拒水剂)。

其中两种改性组分的结构示意式如下:
这类拒水剂由于拼混石蜡，所以其抗渗水性较吡啶类拒水剂为好，在整理过程中无难闻的气体和腐蚀性气体逸出。

这类羟甲基三嗪型拒水剂，早在1953～1954年就用于纤维素织物，不但拒水效果良好，耐久性符合要求，而且手感较厚实，据介绍也可用于合纤织物的拒水整理。

此外，它可与拒油剂或有机硅类拒水剂，以及与防缩防皱整理剂拼用。

这类拒水剂——Phobotex FTG用于棉织物整理的工艺流程、处方和注意事项如下；
工艺流程；二浸二轧(30～5O℃，pH值4.5～5.5，轧液率60～65%)→烘干→焙烘(155～160℃/3～3.5分钟)→水洗→烘干
处方
Phobotex FTG 60克
醋酸(40%) 15毫升
热水(95℃左右) x毫升/熔融乳化
再加温水x毫升，而后加入化好的硫酸铝；
硫酸铝(结晶) 3～4克
水%毫升/溶解
最终加水至1升
注意事项；
①phobotex FTG系呈浅黄色蜡状片状物，其软化点在5O℃以上，溶解时，先用少量热水使蜡状物充分搅拌熔融，在搅拌下加入醋酸使之乳化，再在搅拌下加入适量的热水(60～70℃)稀释至浓度为12～15%乳液备用。

②浸轧液的温度可羟制在30～60℃，与防缩防皱整理剂(如TMM或DMEU等)混用或与拒油剂(如Asahiguard AG-710，Scotchgard FC-208等)混用时，温度以不超过30℃为宜。

浸轧液的pH值以不超过5.5为妥，否则会影响乳液的稳定性。

③这类拒水剂在纤维素织物上，增重3.5-4.5%已有良好的拒水效果，对合成纤维织物以增重1.5-2.5%为宜。

④这类拒水剂在处方中添加防缩防皱整理剂，可进一步改善其耐洗性能，若用量增加可获得拒水和防缩防皱两种功能。

⑤整理后织物经放置24小时后方具有最佳的拒水效果。

(3)有机硅类拒水剂
有机硅类拒水剂在分子结构中含有一定的反应性基团，整理过程中在催化剂的作用下，通过氧化、水解或交联成膜，或与纤维素上的羟基进行化学结合，使之达到不溶于水和溶剂的耐久性拒水效果。

其反应可以含氢硅氧基来说明，如(15)(16)(17)式所示。

聚甲基含氢硅氧烷经热处理后，能使螺旋状结构的硅氧烷分子打开，促使较多硅氧烷链与纤维表面接触，并在其上产生铆接作用。

再加上Si-H键与纤维素上羟基的结合，说明了含氢硅氧基的存在是有机硅类拒水剂具有耐久性拒水效果的主要因素，同时也说明了在整理工艺中热处理的重要性。

为了使有机硅类拒水剂整理织物有良好的手感，通常是将两种不同结构的聚硅氧烷混用，一种是有反应基团的聚甲基含氢硅氧烷，其示意式为:
两者的比例，视含氢量的不同可为40/60～60/40。

有机硅类拒水剂整理时，织物要经充分洗净，不能有其他助剂残留。

其增重达1～2%就可获得良好的拒水效果。

在处方中选用适当的催化剂，可降低焙烘温度和缩短焙烘时间，对织物的断裂强度也有好处。

有机硅类拒水剂在合成纤维织物上的拒水效果及其耐久性均较好，而在棉和粘胶织物上稍差。

此外，有机硅类拒水剂中的含氢硅氧烷乳液的稳定性对应用有重要意义。

为此应在较低温度条件下保存，其乳液的颗粒要在1-2微米，介质的pH值应在4-6之间，而且乳化技术对稳定性也有一定关系。

所以，这类商品的贮存期为3个月到一年。

纯维纶短纤帆布，主要用于车辆的蓬盖，要成年累月承受日晒夜露，其纱支一般
为:20S/3³(2十2)、20S/4³(2+2)或21S/³2等，密度为64³65、44³32和56³46等，维纶帆布用有机硅类拒水剂整理的工艺如下:
工艺流程多浸多轧(二浸二轧或三浸三轧，轧液率为60%左右)→烘干(100～105℃)→焙烘(150～160℃/6～7分钟)→水洗→烘千
处方(克)
甲基含氢硅氧烷乳液30
(30%，pH值3-4，硅油粘度50厘泊，含氢量约为1%)
羟基硅氧烷乳液(30%，pH值5.5-7分子量10万以上)
胺化环氧交联剂(31.8%) 14.2
醋酸锌(结晶) 10.8
氯氧化锆5.4
一乙醇胺4.5
水X/1000
工作液的配制方法
①醋酸锌先用1:5-10倍量的温水(＜60℃)溶解;
②将胺化环氧交联剂、氯氧化锆和一乙醇胺分别用1:5-10倍量的水先行稀释，
③先将配料桶和输送管道彻底洗清，然后将羟基硅氧烷乳液和甲基含氢硅烷乳液倒入配料桶中，加若干水并搅拌稀释之，在搅拌下依次加入事先溶解或稀释好的胺化环氧交联剂、氯氧化锆和醋酸锌溶液，待加水至全量的3/4左右后，在搅拌下加入一乙醇胺溶液，加水至全量，控制所配制的溶液pH值为6.5备用。

用上述工艺和处方所整理的纯维纶帆布(20S/3³(2+2))，其产品性能为:表面抗湿性90；抗渗水性＞50厘米；淋雨性＞60分钟；吊水性＞25厘米，在大气中曝晒一年，性能仍符合使用要求。

2²拒油整理工艺
单独使用拒油剂的整理一般不多，原因有二；一是原料价较高；二是其拒水效果尚不够理想。

所以，它一般是与耐久的拒水剂或防缩防皱整理剂混合应用的。

视整理织物的用途，有两种可供选用的处方:
处方1(%)处方2(%)
拒油剂2 0.7
耐久性拒水剂2 1-1.5
(如吡啶类等)
氨基树脂1-1.5
(如MF；即密胺甲醛树脂等)
试验结果表明，在拒油剂中添加耐久性拒水剂后，不但不会影响其拒油性能，且对其拒水效果、耐洗涤和耐干洗性都有所提高，这就是一般拒油整理中添加耐久性拒水剂的缘故。

例如，棉横贡缎织物用处方l整理后，经连续淋雨七天(降雨量1英寸/小时)，耐洗15次后，其拒水效果仍不低于耐久性拒水剂整理织物的下机水平。

在此基础上，美国军部发表了著名的Quarpel整理。

其工艺流程、处方和产品水平，如下所述。

Quarpel整理棉织物的工艺流程；浸轧(40℃，轧液率50%)→烘干→焙烘(175℃/3分钟)→皂洗(肥皂1克/升、纯碱1克/升，50℃/S分钟)→净洗→烘干
处方(克)
Velan PF 80
乙醇80
醋酸钠(结晶) 26.5
Scotchgard FC-208(28%)
水X/1000
①用40℃水溶解，
②用40℃水溶解后加入，
③先加入水,最后搅拌加入。

整理后的性能比较，如表3所示。

Quarpel整理工艺的产品质量固然好，但
表3QuarpeI理性能比较
(续上表)
[*Bundersmann测定法是测定拒水整理织物在试验过程中，对水分的吸附率和水分的渗透率，表3数据是指透过织物的水量，透过量以少为好。

]
整理剂成本较高，一般日常生活用纺织品的拒油整理尚难接受。

美国3M公司推荐用于棉织物风衣的所谓Scotchgard整理工艺，兹摘要介绍于下，
工艺流程；浸轧→烘干→焙烘(150℃/3分钟)→净洗→烘干
处方
异丁醇30毫升
氯化锌(含结晶水) 3～5克
MF树脂20克
Velan PF lO～20克
Scotchgard FC-208 40毫升
水X/1000毫升
据介绍，上述处方中的Velan PF不但可增进整理织物的拒水性能，对浸轧液中拒油剂的分散体也有稳定作用。

Velan PF当然也可用其他的耐久性拒水剂代替，如Pho botex FT 系列。

此外，若处方中MF树脂的用量增加，同时可使整理织物获得洗可穿性能。

五.整理织物拒水和拒油性能的测试方法
经拒水和拒油整理后，其拒水性和拒油性的测试方法很多，兹将其中常用的分别介绍于下。

1、织物表面抗湿性测定
将测湿试样，装在试样框夹上，安装于与水平成45°角的固定的底座上(见图6)，用规定的250毫升蒸馏水或去离子水(温度为20士2℃或27士2℃)，迅速而平稳地注入漏斗中，通过与试样中心规定距离的喷头在25～30秒内，朝试样中心平均而持续不断地喷淋。

喷淋完毕，将试样框夹取下，轻轻地拍打两下，然后与评级样(见图7)和评级标准文字评定级别。

评级的文字规定为，
1级——受淋表面全部润湿。

2级——受淋表面有一半润湿，通常指小块不连接的润湿面积的总和。

3级——受淋表面仅有不连接的小面积润湿。

4级——受淋表面没有润湿，但在表面沾有水珠。

5级——受淋表面没有润湿，在表面也末沾小水珠。

织物表面抗湿性测定，是各种拒水整理织物中最常用的方法。

这种测定方法各国差不多都应用，这种方法常见代号有:ISO4920-1981(E)，AATCC22-1977，BS3702-64以及
GB4745-84(报批稿)等。

2、织物抗渗水性测定
经调湿的试样在试样夹中，以试样的一面承受持续上升水压，以表示水透过织物所遇到的阻力，即抗渗水性。

在标准条件下(水是新鲜的蒸馏水或去离子水，温度为20±2℃或
27±2℃，水压上升速率为10±0.5厘米水柱/分钟或60±3厘米水柱/分钟)，直到有三滴水珠渗出为止，以第三滴水珠出现时的水压为准，以厘米水柱表示之。

其读数精度为:1米水柱以下，读至0.5厘米，1～2米水柱，读至1厘米，2米水柱以上，读至2厘米。

测定织物抗渗水性的仪器，一般采用联通管型，试样受压面积为100厘米2。

织物的抗渗水性能，不仅与拒水剂种类和处方有关，更重要的是决定于织物的组织规格(如紧度)和纱线的均匀性。

这种测定主要用于致密的织物(如帆布、帐蓬布等)。

这种方法常见代号有:ISO811-1981(E)；AATCC-127-1977；BS2823-68，GB4744-84(报批稿)等。

3、淋雨试验
本试验是在实验室中模拟自然降雨条件下，测定试样抗淋雨性能的一种测定法。

这种测定法在某些地区已有采用，其中较为著名的有AATCC35-1978，而Bundersmann淋雨测定法，在联邦德国和英国应用较多。

限于篇幅，本文不予介绍。

影响拒水整理织物淋雨性能的原因，除拒水剂和处方外，织物的密度很重要，其中尤其是纱线条干的均匀性，关系尤为密切。

4、吊水性试验
吊水法又称水兜法试验。

它是将试样折成方兜后，存放高温(60℃的水，观察耐渗透的水柱高度作为衡量的标准。

目前尚属各工厂内部考核特种用途的拒水或防水织物时的测定方法。

一般是将试样折叠成一个可存水的方兜(或夹紧在无底圆筒的一端形成可存水的容器)，注入60℃热水，并设法保持其温度。

根据试样规格，选择适当的开始存水高度，每隔15分
钟观察一次水兜底部外侧，并将水位增加1-2厘米，直至水兜底部外侧出现三个水珠为止，以第三个水珠出现时的水位高度作为评级标准(以厘米表示之)。

这种测定方法主要基于粗厚织物经拒水整理后，作蓬盖布的实际需要而建立的，尚未标准化，但很有效。

目前同一块试样的测定结果受到环境条件影响而有出入，如冬季测定数据比夏季要高些。

5、其他拒水性测定
对织物的拒水性测定，除上述四种方法外，尚有静置浸吸法(如AATCC 2l-1978)，运动浸吸法(如AATCC 70-1978)以及冲击渗透法(如AATCC 42-1980)等，限于篇幅，不再一一列举。

6、织物拒油性能测定
织物拒油性能是用一系列不同表面张力的液体来测定的。

这种方法最早是3M公司提出的，标准试液是以白色矿物油、正庚烷以及二者不同比例的混合。

DuPont公司和AATCC是以各种烃类作为标准试液。

它们之间的关系见表4。

表4拒油级捌的比较
在上述三种方法中，以AATCC法应用较广。

但其试验方法都是将标准试液滴在织物表面上，保持一定时间(如30秒，3M公司为3分钟)，观察其润湿情况，以能在织物表面成珠的最高级标准试液的级数表示之。

六、结语
1、织物的拒水和拒油整理，从其工艺原理看来，属于纤维表面化学改性的范畴。

因此，它必然要求整理的织物前处理要充分，使之具有良好的吸收性能。

同时，织物上要尽可能地减少表面活性剂、助剂和盐类等残留物，织物表面应呈中性或微酸性，为拒水和拒油整理取
得良好效果准备条件。

此外，整理时要使拒水剂和拒油剂能在织物或纤维表面均匀分布，并与纤维产生良好的结合状态，其官能团以处于密集定向的堆砌形式为好。

2、最近二、三十年来，新的拒水剂和拒油剂品种开发甚少，整理工艺的进展也不引人注目。

可是，拒水和拒油整理与其他整理结合应用，却在不断悄悄地进行中。

一些多功能的产品从几种工艺的结合上，陆续流向市场。

例如，涂层整理中，为防止涂层浆渗透到织物的背面，拒水或拒油整理作为基布的预处理而广泛地在应用中；此外，涂层后再经拒水或拒油整理，以增加织物的功能性；拒水或拒油整理与摩擦轧光结合，开发了拒水或拒油油光织物；拒水整理与阻燃整理结合后，能产生既拒水又阻燃两种功能的织物，为在特殊环境下的人员(如消防人员等)，提供了具有安全感的服装衣料等。

3、拒水和拒油性能的测试方法尚不完善，需要改进和提高，并尽快使之标准化。

特别是拒水拒油整理织物的产品标准，尚未引起大家的注意。

随着我国经济建设的发展，各方面对这类织物的需求量增加，由于各种不同用途的织物对拒水和拒油性能的要求不同，而不同拒水和拒油性能的要求由合理的整理工艺来实现的。

因此，订制各种用途的拒水和拒油整理织物的规格要求，应该说是今后的重要研究课题。