德科纳米材料在纺织品后整理中的应用

 

0.前言

功能纺织面料整理技术是现代科学、精细化工与染整技术和合成纤维加工技术相结合的边缘技术。其关键问题是从化工方面如何进行功能整理的分子结构设计和合成；从科学方面研究该功能整理剂的功能效果和安全性等；从染整技术方面和合成纤维加工技术方面要解决功能整理剂和纤维的结合以及各项牢度、强力、白度及透气性等问题。［1］

TEXCOTE整理剂是源自瑞典的纳米专利技术，于1992年完成纳米技术的处理方程式，2002年完成纳米技术的工业化应用，是现代化工、科学与染整技术高度结合的体现。

1. TEXCOTE整理剂介绍

1.1基本性状

   离子性：弱阳离子；pH：4~6；比重：1g/m2；外观：乳白色液体。适用于棉、麻、毛、丝，化纤及混纺的梭织、针织物。

1.2基本原理

1.2.1防水、防油、防污 三防的基本原理

传统的防油拒水原理主要通过改变纤维的表面性能，使其临界表面张力降低，从而达到目的。TEXCOTE整理剂是通过化学手段将100纳米尺寸的物质颗粒附着在纤维表面。由于该物质颗粒的精细和微小可以在纤维的表面形成一个均匀、间隙及其微小的（100纳米尺度）保护层。正是由于这种保护层的存在，使得经处理的纤维表面特性发生变化，水滴、尘埃、污渍和油滴难以渗透到纤维内部，而只能停留在纤维表面，从而产生对织物的保护作用。同时，由于形成保护层的物质颗粒极其微小，几乎不改变织物原有的特征，如外观、颜色、柔软度、透气性等。

1.2.2抗菌的基本原理

TEXCOTE整理剂溶入了粒径在6~20纳米的TiO2。纳米TiO2作为一种高效的光催化材料，其无毒、无味、无刺激性、不燃烧、热稳定好等优点以及它的光效宽、抗菌作用快、特效长等特性，其所具有的抗菌、除臭、防雾和净化空气四大功能得到国际认证。通过后整理方式可使TiO2均匀分布在纤维的表面，从而形成纳米层级的光触媒膜，极易接受到光而被激发，产生抗菌效果。［2］

1.3安全环保测试

1.3.1 2009年6月12日通过Oeko–Tex Standard 100测试，不含甲醛、PFOA、PFOS,重金属含量小于0.01ppm,OPP、PCP、TeCP小于0.01ppm,特别是PFOS含量远远低于目前欧美市场对防水整理的要求标准（<0.05ppm）。

1.3.2 2004年3月1日通过香港标准及检定中心的抗菌测试，其中抗大肠杆菌为97.6%，抗肺炎克雷伯氏菌为99.5%，抗金黄色葡萄菌为96.6%。

2.生产工艺流程及参数；

  坯检→包缝→前处理→染色→浸轧TEXCOTE整理液→焙烘→预缩。

2.1织物规格及设备

2.1.1织物规格

     16*12 108*5643/44纱卡

     16*16 64*128 43/4411条灯芯绒

2.1.2设备

           ZLQZR 991-180汽蒸染色机    ZLMD 991热风拉幅宽型机    LMA 451B 预缩整理机   MONFONGS-328 热风拉幅宽型机

2.2染色

    染色时所选用的染料和染色下机布的质量对TEXCOTE整理的效果有着直接性的影响。

2.2.1染料的选择

          对要求进行TEXCOTE整理的织物染色时，要选择还原染料或活性染料，不能选用硫化染料。原因如下：一、硫化染料中游离的S易与整理液中的H＋和空气中的O2生成硫酸，对织物的强力造成剧烈的不可修复的损伤；二、硫化染料属半偶氮染料，对人体健康存有潜在的危害，并且生产过程中，产生的多硫化物对生态环境也会造成很大的伤害；三、硫化染料织物的色牢度差、色光不稳定，易发生储存变色。

2.2.2染色残留助剂的去除

   由于染料化学结构和染色工艺的需要，染色过程往往添加多种辅助助剂，这些助剂在水洗过程中要求完全洗净去除。一旦布面残留表面活性剂，就会对TEXCOTE的效果产生极大的破坏削弱作用。其削弱作用重点体现在耐静水压和淋水（AATCC22）测试两个方面。经过试验发现，使用清洗剂能有效去除布面残留的表面活性剂，使耐静水压测试由原来的240mm提高到400~420mm。

2.2.3布面pH值的控制

          TEXCOTE整理剂系弱阳离子乳液，为了促进整理剂与纤维结合的稳定性和坚牢性，染色下机布的布面pH值需控制在5.8~6.5.布面pH值偏高，会使TEXCOTE整理剂稳定性下降，极易发生破乳。

2.2.4落布含潮和温度的控制

          染色下机布的含潮通常控制在5%，含潮过大，降低轧余率并影响其均一性；含潮过小，浪费蒸汽，还致使布面温度升高。落布温度要求必须低于40℃。在后道浸轧TEXCOTE工作液中，随着加工数量的增加，布面的温度会不断传递给轧液，使原来常温的轧液升高到40℃以上。这时，就会出现团聚破乳、粘辊粘轴现象。解决的方法就是给轧槽过冷流水降温。

2.3浸轧TEXCOTE整理液

    通常，印染后整理采用浸轧工艺，其工作效率高，前后一致性好。

2.3.1整理液pH值的控制

           TEXCOTE整理剂系弱阳离子乳液，需调整溶液的pH值至5.5~6.0。在调整pH值可以选用醋酸、柠檬、AC酸。一般使用醋酸，成本较低，但必须对醋酸进行分析化验，确定其中是否含硫酸。一旦醋酸中混入硫酸，在后道焙烘过程中也会对织物的强力造成损伤。

2.3.2整理液浓度的控制

TEXCOTE整理剂要求在布面的含量达到2~3%（o.w.f），浸轧工艺中用量控制在40~60g/L。另外，该整理剂对织物手感的影响很小，不用再添加其它柔软剂。但是对要求特殊柔软的订单，还需加入柔软剂。选用柔软剂要选择改性聚硅氧烷结构的平滑型的，其分子量相对较大，对TEXCOTE效果的负面影响很小。我司采用柔软剂WS，用量控制在10~20g/L。

2.4焙烘

           织物均匀浸轧TEXCOTE整理液烘干后，需通过热处理          焙烘才能获得耐久的整理效果。焙烘可采用如下两种工艺：160℃*3min或170℃*30~40sec。

           焙烘不足会影响其功能效果，其原因：一、反应性官能团的键合不充分；二、TEXCOTE高分子热运动受到影响而未能充分在织物表面扩散，与织物结构之间不能充分交联，以致在纤维表面附着不牢；三、未能使功能基团密集定向排列。同时也要注意，焙烘温度不要超过TEXCOTE整理剂的熔融温度，以免引起热分解。［3］

2.5预缩

预缩的目的是控制织物的缩水率并进一步提高织物的柔软度。其关键是要检测预缩前的缩水率，特别是经向，以确定机缩值。

2.6成品检测结果

3.结论

   （1）TEXCOTE整理剂是纳米技术在纺织品工业化应用的典范，独特的化学构成，使之兼具三防和抗菌功能，特别是不含PFOA和PFOS。

   （2）TEXCOTE整理剂在纯棉织物浸轧工艺为：HAc:1.5ml/L,TEXCOTE:40g/L，WS:10g/L，170℃*40sec焙烘。经处理后，织物会保持原来的透气性，色泽保真持久，抗起毛起球，符合国际环保条例。

   （3）由于工厂设备不同，具体应用工艺稍有差异。为了面对激烈的市场竞争，助剂商与面料商、面料商与面料商之间要切实加强实质性的技术交流。实质性的技术交流并不意味着企业核心竞争力的流失。

 

参考文献：

1.      马树胜、王兴福，纺织功能整理剂与相关功能面料。《第五届功能性纺织品及纳米材料技术研讨会论文集》

2.      纳米TiO2整理剂提升纺织品功能的应用和实践。《第五届功能性纺织品及纳米材料技术研讨会论文集》

3.      杨栋樑，拒水、拒油和防污、易去污整理。《杨栋樑染整技术文集》。