CN103266393A - 一种疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法 - Google Patents

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本发明提供了一种疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱织成织物；对此织物进行疏水拒油整理，所述的疏水拒油整理包括：将所述织物先用常压等离子体处理装置进行等离子体处理，再将等离子体处理过的织物在疏水拒油整理剂中浸轧，最后依次进行预烘和焙烘。本发明效果明显，具有阻燃性且疏水拒油效果优越。

Description

一种疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法
技术领域
本发明属于特殊功能服用面料领域，特别涉及一种疏水疏油、阻燃防护服面料的制备方法。
背景技术
随着工业的发展，科技的进步，人类对于服装的要求也越来越高。服装已不再只起保暖作用，而是在不同的领域发挥着不同的作用。对于在油田、加油站、飞机场等特殊工作场合工作的人员来说，服装的拒水、拒油和阻燃性对于保障其人身安全具有重要作用。本专利针对在油田、加油站等特殊工作环境下作业的工作人员考虑，从其安全性、便捷性、舒适性出发，力图研发一种既阻燃，又疏水拒油的防护服面料。据统计，全国每年需500万套左右的阻燃防护服，年需阻燃防火纤维将近10000吨，再加上其他一些行业的特殊需求，每年与阻燃工作服配套的防护材料消费量达6万多吨。
作为一种新型的纤维改性和织物整理方法，常压等离子体技术以其污染小、能耗低、处理时间短、效果明显等特点引起了人们的关注。常压等离子体对纤维和纺织品的改性处理，可通过表面接枝、沉降聚合、减量刻蚀或注入改性等机理，使其具有防水、防油、防污等功能。利用常压等离子体处理技术处理纤维不但可以有效提高纱线或织物的疏水疏油性，而且也响应低耗能，无污染的生态、经济、环境可持续发展方针，将工艺做到最优化。
本专利所采用的羊毛具有自熄性，是具有一定阻燃性能的天然纤维。三聚氰胺缩甲醛纤维耐高温，碳化时无毒气产生，发烟量小，纤维白度高，色泽稳定，染色性良好，耐酸碱和绝大多数化学试剂，极限氧指数(L0I)高达37以上，遇火时不收缩，不熔滴，至400℃时仍能保持原有形状。羊毛与三聚氰胺缩甲醛纤维混纺织物，其阻燃性能优良，穿着舒适性好，且生产成本较低。
目前，有一些学者开展了织物疏水拒油功能的研究。大连轻工业学院纺织工程系的刘艳春等人对涤、棉织物进行疏水拒油多功能整理研究，直接采用浸一轧一烘方法进行疏水拒油处理，效果没有先经等离子处理再用有机拒水、拒油整理剂整理的效果好；赵玉萍等人针对纯棉织物进行疏水拒油处理，采用一浸一轧有机氟整理剂，轧液率为65％，没有将等离子处理与有机整理剂结合起来进行研究；苏州丝绸工学院的周向东等人在对涤纶细旦丝织物的有机氟树脂耐久性进行疏水拒油整理时，采用二浸二轧工艺，轧余率为70％。研究工艺虽采用二浸二轧，但效果没有等离子与有机溶剂共同处理后的织物疏水疏油效果明显。据资料显示，目前很少有人通过选择特定织物组织结构来增强疏水拒油性能。与此同时，很多人只采用等离子处理来增强织物或纤维的疏水拒油性，没有采用与随后进行的有机溶剂整理相结合的工艺技术。到目前为止，大部分人采用CF4或C2F4进行疏水拒油处理，未见采用C3F6/CF4进行处理的相关报道。C3F6中所含的F元素更多，疏水拒油处理效果更加优越。
在阻燃面料的研发方面，苏州大学曾翠霞等人采用芳纶1313混纺纱进行阻燃面料的研发，但芳纶1313价格昂贵且耐光性能不好，受光照时物理性质不稳定。很多学者在进行阻燃材料、面料的研发，然而对同时兼备拒水、拒油和阻燃性能的面料研发较少，尤其是通过织物原料及其组织结构的选择以增强和改善阻燃及疏水拒油性质的研究更是少有报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱织成织物；对此织物进行疏水拒油整理，所述的疏水拒油整理包括：将所述织物先用常压等离子体处理装置进行等离子体处理，再将等离子体处理过的织物在疏水拒油整理剂中浸轧，最后依次进行预烘和焙烘。
优选地，所述的羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱中羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺比为50∶50～80∶20，混纺纱的细度为60～120英支，捻系数为330～360，混纺纱织成高支高密的府绸结构织物。
更优选地，所述的高支高密的府绸结构织物的经纱细度为60～120英支，纬纱细度为60～120英支，经纱密度为490根/10cm～550根/10cm，纬纱密度为280根/10cm～320根/10cm，织物紧度为80％～90％。
优选地，所述的常压等离子体处理装置包括至少一组方式或圆式喷头，织物连续通过方式或圆式喷头的下方，方式或圆式喷头到织物的距离为0.1～40毫米，常压等离子体处理装置所用的气体为载气和反应性气体的混合气体，射频范围为10～20兆赫兹，等离子体处理时间0.1～300秒，处理功率0.1～200瓦。
更优选地，所述的载气为氦气和氩气中的一种或两种，反应性气体为C3F6、C2F4、CF4和O2中的一种或几种，载气和反应性气体的流量比例为0～30L/min：0～0.3L/min。
优选地，所述的疏水拒油整理剂为有机氟系和有机硅系疏水拒油整理剂中的一种或几种；所述浸轧工艺采用二浸二轧法，第一次浸轧轧液率为70～80％，第二次浸轧轧液率为40～50％。
优选地，所述的预烘的温度为80～90℃，时间4～5min；焙烘温度为150～160℃，时间2～3min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所使用的羊毛具有自熄性，三聚氰胺缩甲醛纤维耐高温，碳化时无毒气产生，发烟量小，遇火时不收缩，不熔滴，至400℃时仍能保持原有形状；羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱织物制成的防护面料具有阻燃性且有良好的穿着舒适性；
2、本发明混纺纱织成的高支高密府绸结构织物表面形成了由经纱凸起部分构成的菱形粒纹，通过增加织物的表面粗糙度来提高织物的疏水疏油性能。
3、本发明所使用的常压等离子体预处理织物技术，属于干式清洁生产加工技术，节能高效，绿色环保，无污染，织物经过等离子体处理后，其表面粗糙度及疏水疏油性效果明显增加；
4、本发明所涉及的六氟丙烯(C3F6)等离子体处理织物，其表面粗糙度及疏水拒油性效果明显优于一般所用的四氟乙烯或其他气体。
5、本发明所使用的有机氟或有机硅疏水拒油整理剂性能优越，处理效果明显；浸轧工艺采用二浸二轧法，使溶液与织物充分接触。
6、本发明操作方法简单，设备投资和运行费用低，便于推广应用；效果明显，具有阻燃性且疏水拒油效果优越。
附图说明
图1为疏水拒油且阻燃的防护服面料制备过程图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
如图1所示，为疏水拒油且阻燃的防护服面料制备过程图，所述的疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，具体步骤为：
将羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱织成高支高密的府绸结构织物，所述的羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱中羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺比为50：50，混纺纱的细度为60英支，捻系数为330，所述的高支高密的府绸结构织物的经纱细度为60英支，纬纱细度为60英支，经纱密度为520根/10cm，纬纱密度为310根/10cm，织物紧度为87％。
对此织物进行疏水拒油整理，所述的疏水拒油整理包括：将所述织物先用常压等离子体处理装置进行等离子体处理，所述的常压等离子体处理装置包括一组方式喷头，织物连续通过方式喷头的下方，方式喷头到织物的距离为2毫米，常压等离子体处理装置所用的气体为载气和反应性气体的混合气体，所述的载气为氦气，反应性气体为C3F6，载气和反应性气体的流量比例为100∶1，射频范围为13.65兆赫兹，等离子体处理时间10秒，处理功率40瓦；再将等离子体处理过的织物在疏水拒油整理剂中浸轧，所述的疏水拒油整理剂为Teflon有机氟疏水拒油整理剂(上海齐耐润工贸有限公司生产)，整理剂用量为45g/l；所述浸轧工艺采用二浸二轧法，第一次浸轧轧液率为74％，第二次浸轧轧液率为45％；最后依次进行预烘和焙烘，所述的预烘的温度为80℃，时间5min；焙烘温度为150℃，时间2min。
表1：实施例1中制备的疏水拒油且阻燃的防护服面料与其他织物性能对比：
Figure BDA00003186435100041
实施例2
如图1所示，为疏水拒油且阻燃的防护服面料制备过程图，所述的疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，具体步骤为：
将羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱织成高支高密的府绸结构织物，所述的羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱中羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺比为为50∶50，混纺纱的细度为60英支，捻系数为330，所述的高支高密的府绸结构织物的经纱细度为60英支，纬纱细度为60英支，经纱密度为520根/10cm，纬纱密度为310根/10cm，织物紧度为87％。
对此织物进行疏水拒油整理，所述的疏水拒油整理包括：将所述织物先用常压等离子体处理装置进行等离子体处理，所述的常压等离子体处理装置包括一组圆式喷头，织物连续通过圆式喷头的下方，圆式喷头到织物的距离为2毫米，常压等离子体处理装置所用的气体为载气和反应性气体的混合气体，所述的载气为氦气，反应性气体为C3F6与CF4，He、C3F6与CF4体积流量比为100∶1.5∶0.5，射频范围为13.65兆赫兹，等离子体处理时间15秒，处理功率40瓦；再将等离子体处理过的织物在疏水拒油整理剂中浸轧，所述的疏水拒油整理剂为Teflon有机氟疏水拒油整理剂(上海齐耐润工贸有限公司生产)，整理剂用量为50g/l；所述浸轧工艺采用二浸二轧法，第一次浸轧轧液率为77％，第二次浸轧轧液率为46％；最后依次进行预烘和焙烘，所述的预烘的温度为80℃，时间5min；焙烘温度为150℃，时间2min。
表2实施例2中制备的疏水拒油且阻燃的防护服面料与其他织物性能对比
Figure BDA00003186435100052
Figure BDA00003186435100061
实施例3
如图1所示，为疏水拒油且阻燃的防护服面料制备过程图，所述的疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，具体步骤为：
将羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱织成高支高密的府绸结构织物，所述的羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱中羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺比为60∶40，混纺纱的细度为80英支，捻系数为350，所述的高支高密的府绸结构织物的经纱细度为80英支，纬纱细度为80英支，经纱密度为530根/10cm，纬纱密度为320根/10cm，织物紧度为89％。
对此织物进行疏水拒油整理，所述的疏水拒油整理包括：将所述织物先用常压等离子体处理装置进行等离子体处理，所述的常压等离子体处理装置包括一组圆式喷头，织物连续通过圆式喷头的下方，圆式喷头到织物的距离为2毫米，常压等离子体处理装置所用的气体为载气和反应性气体的混合气体，所述的载气为氦气，反应性气体为C3F6，He与C3F6体积流量比为100∶2，射频范围为13.65兆赫兹，等离子体处理时间20秒，处理功率40瓦；再将等离子体处理过的织物在疏水拒油整理剂中浸轧，所述的疏水拒油整理剂为Teflon有机氟疏水拒油整理剂(上海齐耐润工贸有限公司生产)和八甲基环四硅氧烷有机硅疏水拒油整理剂(淄博宏远化工有限公司生产)，Teflon有机氟疏水拒油整理剂的用量为55g/L，八甲基环四硅氧烷有机硅疏水拒油整理剂的用量为35g/L；所述浸轧工艺采用二浸二轧法，第一次浸轧轧液率为80％，第二次浸轧轧液率为47％；最后依次进行预烘和焙烘，所述的预烘的温度为90℃，时间4min；焙烘温度为150℃，时间2min。
表3实施例3中制备的疏水拒油且阻燃的防护服面料与其他织物性能对比
Figure BDA00003186435100062
实施例4
如图1所示，为疏水拒油且阻燃的防护服面料制备过程图，所述的疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，具体步骤为：
将羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱织成高支高密的府绸结构织物，所述的羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱中羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺比为60∶40，混纺纱的细度为80英支，捻系数为350，所述的高支高密的府绸结构织物的经纱细度为80英支，纬纱细度为80英支，经纱密度为530根/10cm，纬纱密度为320根/10cm，织物紧度为89％。
对此织物进行疏水拒油整理，所述的疏水拒油整理包括：将所述织物先用常压等离子体处理装置进行等离子体处理，所述的常压等离子体处理装置包括一组圆式喷头，织物连续通过圆式喷头的下方，圆式喷头到织物的距离为2毫米，常压等离子体处理装置所用的气体为载气和反应性气体的混合气体，所述的载气为氦气，反应性气体为C3F6与CF4，He、C3F6与CF4体积流量比为100∶1∶1，射频范围为13.65兆赫兹，等离子体处理时间20秒，处理功率40瓦；再将等离子体处理过的织物在疏水拒油整理剂中浸轧，所述的疏水拒油整理剂为Teflon有机氟疏水拒油整理剂(上海齐耐润工贸有限公司生产)与乙烯基三硅烷有机硅疏水拒油整理剂(南京优谱化工有限公司生产)，Teflon有机氟疏水拒油整理剂用量为45g/L，乙烯基三硅烷有机硅疏水拒油整理剂的用量为45g/L；所述浸轧工艺采用二浸二轧法，第一次浸轧轧液率为74％，第二次浸轧轧液率为50％；最后依次进行预烘和焙烘，所述的预烘的温度为90℃，时间4min；焙烘温度为150℃，时间3min。
表4实施例4中制备的疏水拒油且阻燃的防护服面料与其他织物性能对比
Figure BDA00003186435100072
Figure BDA00003186435100081
实施例5
如图1所示，为疏水拒油且阻燃的防护服面料制备过程图，所述的疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，具体步骤为：
将羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱织成高支高密的府绸结构织物，所述的羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱中羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺比为50∶50，混纺纱的细度为80英支，捻系数为350，所述的高支高密的府绸结构织物的经纱细度为80英支，纬纱细度为80英支，经纱密度为530根/10cm，纬纱密度为320根/10cm，织物紧度为89％。
对此织物进行疏水拒油整理，所述的疏水拒油整理包括：将所述织物先用常压等离子体处理装置进行等离子体处理，所述的常压等离子体处理装置包括一组圆式喷头，织物连续通过圆式喷头的下方，圆式喷头到织物的距离为2毫米，常压等离子体处理装置所用的气体为载气和反应性气体的混合气体，所述的载气为氦气，反应性气体为C3F6与C2F4，He、C3F6与C2F4体积流量比为100∶1∶1，射频范围为13.65兆赫兹，等离子体处理时间20秒，处理功率40瓦；再将等离子体处理过的织物在疏水拒油整理剂中浸轧，所述的疏水拒油整理剂为Teflon有机氟疏水拒油整理剂，Teflon有机氟疏水拒油整理剂用量为55g/L；所述浸轧工艺采用二浸二轧法，第一次浸轧轧液率为80％，第二次浸轧轧液率为43％；最后依次进行预烘和焙烘，所述的预烘的温度为90℃，时间4min；焙烘温度为160℃，时间3min。
表5实施例5中制备的疏水拒油且阻燃的防护服面料与其他织物性能对比
Figure BDA00003186435100082
Figure BDA00003186435100091

Claims (7)

1.一种疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱织成织物；对此织物进行疏水拒油整理，所述的疏水拒油整理包括：将所述织物先用常压等离子体处理装置进行等离子体处理，再将等离子体处理过的织物在疏水拒油整理剂中浸轧，最后依次进行预烘和焙烘。
2.如权利要求1所述的疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，其特征在于，所述的羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺纱中羊毛和三聚氰胺缩甲醛纤维的混纺比为50∶50～80∶20，混纺纱的细度为60～120英支，捻系数为330～360，混纺纱织成高支高密的府绸结构织物。
3.如权利要求2所述的疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，其特征在于，所述的高支高密的府绸结构织物的经纱细度为60～120英支，纬纱细度为60～120英支，经纱密度为490根/10cm～550根/10cm，纬纱密度为280根/10cm～320根/10cm，织物紧度为80％～90％。
4.如权利要求1所述的疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，其特征在于，所述的常压等离子体处理装置包括至少一组方式或圆式喷头，织物连续通过方式或圆式喷头的下方，方式或圆式喷头到织物的距离为0.1～40毫米，常压等离子体处理装置所用的气体为载气和反应性气体的混合气体，射频范围为10～20兆赫兹，等离子体处理时间0.1～300秒，处理功率0.1～200瓦。
5.如权利要求4所述的疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，其特征在于，所述的载气为氦气和氩气中的一种或两种，反应性气体为C3F6、C2F4、CF4和O2中的一种或几种，载气和反应性气体的流量比例为0～30L/min：0～0.3L/min。
6.如权利要求1所述的疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，其特征在于，所述的疏水拒油整理剂为有机氟系和有机硅系疏水拒油整理剂中的一种或几种；所述浸轧工艺采用二浸二轧法，第一次浸轧轧液率为70～80％，第二次浸轧轧液率为40～50％。
7.如权利要求1所述的疏水拒油且阻燃的防护服面料的制备方法，其特征在于，所述的预烘的温度为80～90℃，时间4～5min；焙烘温度为150～160℃，时间2～3min。
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