CN105648757B - 一种棉织物层的拒水整理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种棉织物层的拒水整理方法，包括棉织物预处理、二元酸溶胶整理液整理、拒水整理液整理和焙烘等步骤。通过采用衣康酸预处理、C4～C5二元不饱和羧酸作为硅溶胶交联剂及拒水剂相结合的方式，可在棉织物表面形成通过之间交联的具有复杂三维网状结构的疏水层，结构稳定，所得织物白度预处理前相差不大，且拒水处理后的棉织物强力有所增加，手感柔软，水滴接触角大，拒水性能优良。

Description

一种棉织物层的拒水整理方法

技术领域

本发明涉及面料技术领域，具体涉及一种棉织物层的拒水整理方法。

背景技术

棉服在日常的穿着过程当中，会经常遇到水分滴到棉服上的情况，普通的棉服是不具有拒水功能的，当水分接触到棉服时，棉服会吸水，影响人们的正常穿着。改进的技术方案采用拒水整理的方法，在布面形成疏水表层，水滴接触到疏水材料构成的粗糙表面,被限制在表面的凹陷部分的空气会增大接触角，水滴滑落的同时即可带走表面的污染物，从而可以达到自清洁的效果。

现有技术中的拒水整理加工主要包括三类：聚四氟乙烯覆膜、氟碳拒水剂浸轧、涂层整理。聚四氟乙烯覆膜需要专用设备，设备投资大、成本高，且需要考虑到覆膜材质与被覆材质的粘接稳定性；织物涂层整理剂主要有聚丙烯酸醋、聚氨酯、有机硅弹性体和聚氯乙稀树脂等类型，涂层整理的缺陷在于会对布面的视觉效果产生影响，一般施加于布面内表面。现有技术多直接采用丙烯酸酯单体作为拒水组分，通过在棉织物表面形成一层丙烯酸酯拒水层达到拒水效果。进一步改进的技术方案中采用含全氟基团的丙烯酸酯单体或在拒水整理液中添加氟碳拒水剂优化拒水效果。但是，即使覆盖致密的低自由能单层-CF₃，水滴接触角也不会超过120℃。而且上述处理之后的棉织物经多次水洗之后拒水性能减退迅速，拒水持久性不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种成本低、反应过程易于控制、布面色泽白度优良的棉织物层的拒水整理方法。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种棉织物层的拒水整理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将棉织物浸入衣康酸溶液中预处理，经浸轧烘干后得到衣康酸预处理棉织物；

S2：将衣康酸预处理棉织物浸渍在二元酸溶胶整理液中，轧液至轧余率为75～85%，浸轧次数为1～2次；

S3：将S1所得棉织物置于85～95℃下烘干；

S4：将S2所得棉织物在含拒水剂的拒水整理液中两浸两轧，轧余率70～78%；

S5：室温自然干燥；

S6：将S4所得织物120～140℃下焙烘3～6min，得带拒水功能的棉织物层；

其中，所述二元酸溶胶整理液的主要组分为：纳米级酸性硅溶胶、C4～C5二元不饱和羧酸交联剂、碳化二亚胺和/或碳化二亚胺盐酸盐、pH调节剂和水；二元酸溶胶整理液的硅含量为1.5～3%，二元酸溶胶整理液的pH值为4.5～5.5，二元不饱和羧酸交联剂和碳化二亚胺的重量百分比分别为2～10%和0.05～1.5%。

棉织物表面的大量羟基与衣康酸酯化反应形成酯键交联，衣康酸的不饱和碳碳键在预处理的过程中与一分子的水加成，经衣康酸预处理之后的棉织物表面含有少量的C=C、羟基和羧基，亲水性优良，表面粗糙度增加，C=C进一步加成得端部羟基，表面的羟基可与二元酸进一步酯化交联形成酯键和游离羧基，碳化二亚胺脱水催化条件下硅溶胶的-OH与织物表面的羧基交联形成牢固的酯键，衣康酸、二元羧酸和硅溶胶在棉织物表面形成复杂的三维网状结构。由于空间位阻未与硅溶胶的-OH发生交联的羧基可与小分子的拒水剂发生反应，形成超疏水层。

而且，柠檬酸虽然同样可以达到上述技术效果，但是柠檬酸易分解，酸性较强，分解产物会对使棉织物色泽发黄，强力减弱，而经上述步骤处理后的棉织物白度预处理前相差更小，强力有所增加，原因在于二元不饱和羧酸、衣康酸和硅溶胶相交联形成的三维网状结构与柠檬酸和硅溶胶相交联形成的网状结构更复杂，空间中相邻的酯基之间的相互影响作用小于柠檬酸上相邻碳上的酯基，网状结构更稳定，表现为棉纤维强力一定程度上的增加。

C4～C5二元不饱和羧酸交联剂中的4和5指的是二元不饱和羧酸分子式中的C含量，与饱和二元羧酸相比，C4～C5二元不饱和羧酸中的羧基更活泼，更易于硅溶胶发生酯化交联接枝。

优选的技术方案为，衣康酸溶液中的组成按重量百分比计包括：衣康酸5～10%、水85～95%和次亚磷酸钠2～5%，S1中预处理温度为60～80℃。衣康酸的羧基与碳碳双键呈共轭关系，因此两个官能团均比较活泼，在亚次磷酸钠的催化作用下，衣康酸的羟基与棉纤维表面纤维素羟基酯化交联，交联温度决定酯化反应速率，在此温度下碳碳双键与水加成的速率也较高。

优选的技术方案为，所述碳化二亚胺和/或碳化二亚胺盐酸盐为选自N,N'-二异丙基碳二亚胺、N,N'-二异丙基碳二亚胺盐酸盐、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐中的至少一种。碳化二亚胺选择小分子的N,N'-二异丙基碳二亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺及盐酸盐可以活化二元不饱和羧酸和棉织物粗糙表面的羧基，避免棉织物的粗糙表面位阻阻碍酯键的生成，可使三维复杂网状结构更致密。疏水层中碳化二亚胺还可以增强酯基的耐水解稳定性。

优选的技术方案为，pH调节剂为乙酸、甲氧基乙酸中的至少一种。采用乙酸和甲氧基乙酸可以避免强刺激性气味甲酸的使用，另外无机酸如盐酸中的H-Cl可与棉织物表面的C=C加成生成结构更稳定的卤化物，进而影响棉织物的拒水性能，更优选的为乙酸，因为乙酸的沸点较低，经过焙烘后的棉织物中的乙酸可以彻底去除。

优选的技术方案为，二元不饱和羧酸交联剂为选自马来酸、富马酸和衣康酸中的至少一种。马来酸和富马酸的沸点较高，受热条件下不稳定的马来酸会异构生成稳定的富马酸，上述两种酸的分子链较短，可保证二元不饱和羧酸在棉织物表面的单层吸附并达到饱和覆盖，交联所得棉织物表面的网状结构厚度较小，可使拒水处理后的棉织物手感柔软。

衣康酸的不饱和碳碳双键易于与水加成生成亲水的羟基，衣康酸与马来酸、富马酸结合可形成结构更稳定且表面不含亲水基团的网状结构，为了控制网状结构的厚度，避免其在棉织物表面太厚影响面料的手感和视觉效果。优选的技术方案为，二元不饱和羧酸交联剂中衣康酸的重量百分比为5～15%。

优选的技术方案为，二元酸溶胶整理液还含有N-羟基琥珀酰亚胺和/或N-羟基硫代琥珀酰亚胺0.02～0.5%。N-羟基琥珀酰亚胺和/或N-羟基硫代琥珀酰亚胺可以进一步促进可逆的酯化反应向生成酯键交联的方向进行，减少棉织物烘干过程中酯键的水解量。

优选的技术方案为，拒水整理液中的拒水剂为含氟丙烯酸酯拒水整理剂。含氟丙烯酸酯拒水整理剂的拒水效果与长链烷基相比，碳链更短，易于形成具有一定粗糙度且粗糙凸起近似等高的Cassie-Baxter模型，限制在上述粗糙表面中的空气可进一步降低水滴的接触角。将该面料粘接制备双面面料，胶粘剂与整理剂同为丙烯酸酯相容性好，可以使面料与胶粘剂之间的粘接更紧密有效。

优选的技术方案为，酸性硅溶胶中的酸为有机酸，所述有机酸为选自马来酸和富马酸中的一种。采用与整理液相同的二元不饱和羧酸可避免其它酸影响三维网状结构的组成。衣康酸的使用则会在棉织物表面进一步引入亲水羟基，不利于拒水层的持久性。

本发明的优点和有益效果在于：

通过采用衣康酸对棉织物表面进行预处理接枝，增加纤维表面的粗糙度，衣康酸的不饱和键与水加成生成羟基直支链，与溶胶整理液中的不饱和二元羧酸酯化交联，纤维表面的粗糙度进一步增加，同时不饱和二元羧酸通过与溶胶中的活泼-OH酯化交联，在棉纤维表面形成复杂的三维网状结构，拒水剂进一步嵌在三维网状结构中，疏水基团暴露在织物表面，形成超疏水层；

由于网状结构更复杂，因此经多次水洗后拒水性能减退较慢；

采用酸性较弱的衣康酸预处理棉织物，所得织物白度预处理前相差不大，且拒水处理后的棉织物强力有所增加，手感柔软，水滴接触角大，拒水性能优良。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1：

实施例1（简称S1，下述实施例相同）的棉织物层的拒水整理方法包括如下步骤：

S1：将棉织物浸入衣康酸溶液中预处理，经浸轧烘干后得到衣康酸预处理棉织物，衣康酸溶液中含衣康酸15%、酯化促进剂1.5%和余量水，该酯化促进剂选择次亚磷酸钠；

S2：将衣康酸预处理棉织物浸渍在二元酸溶胶整理液中，轧液至轧余率为75%，浸轧次数为1次；

S3：将S1所得棉织物置于85℃下烘干；

S4：将S2所得棉织物在含拒水剂的拒水整理液中两浸两轧，轧余率70%；

S5：室温自然干燥；

S6：将S4所得织物140℃下焙烘3min，得带拒水功能的棉织物层；

其中，二元酸溶胶整理液的主要组分为：纳米级酸性硅溶胶、中康酸（C5）、N,N'-二异丙基碳二亚胺盐酸盐、甲酸和水；二元酸溶胶整理液的硅含量为1.5%，二元酸溶胶整理液的pH值为4.5，二元不饱和羧酸交联剂和碳化二亚胺的重量百分比分别为2%和1.5%。拒水剂为含氟丙烯酸酯拒水整理剂，酸性硅溶胶中的酸为富马酸。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：S2轧余率为85%，浸轧次数为2次，S3烘干温度为95℃，S4轧余率78%，S6焙烘处理工艺条件为：120℃下焙烘6min。

实施例3

实施例2与实施例1的区别在于：S2轧余率为80%，浸轧次数为2次，S3烘干温度为90℃，S4轧余率74%，S6焙烘处理工艺条件为：130℃下焙烘4.5min。

实施例4

实施例4与实施例3的区别在于：衣康酸溶液中的组成按重量百分比计包括：衣康酸5%、水95%和次亚磷酸钠5%，S1中预处理温度为60℃，pH调节剂为乙酸；碳化二亚胺和/或碳化二亚胺盐酸盐为N,N'-二异丙基碳二亚胺。二元不饱和羧酸交联剂为马来酸。

实施例5

实施例5与实施例3的区别在于：衣康酸溶液中的组成按重量百分比计包括：衣康酸10%、水85%和次亚磷酸钠5%，S1中预处理温度为80℃，pH调节剂为甲氧基乙酸；碳化二亚胺和/或碳化二亚胺盐酸盐为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐。二元不饱和羧酸交联剂为富马酸。

实施例6

实施例6与实施例3的区别在于：衣康酸溶液中的组成按重量百分比计包括：衣康酸7%、水91%和次亚磷酸钠2%，S1中预处理温度为70℃，pH调节剂为乙酸；碳化二亚胺和/或碳化二亚胺盐酸盐为N,N'-二异丙基碳二亚胺盐酸盐和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐1:1混合。二元不饱和羧酸交联剂为富马酸和衣康酸的混合物，其中衣康酸的重量百分比为5%。

实施例7

实施例7与实施例6的区别在于：二元不饱和羧酸交联剂中衣康酸的重量百分比为15%。

实施例8

实施例8与实施例6的区别在于：二元不饱和羧酸交联剂中衣康酸的重量百分比为10%，并且二元酸溶胶整理液还含有N-羟基琥珀酰亚胺0.02%。

实施例9

实施例9中二元酸溶胶整理液还含有N-羟基硫代琥珀酰亚胺0.5%。

对比例1（简称D1，下述对比例相同）：对比例1直接采用S4-S6步骤的整理方式进行拒水整理，工艺条件同实施例8。

对比例2：对比例2直接采用S2-S6步骤的整理方式进行拒水整理，工艺条件同实施例8。

实施例、对比例和原棉织物的性能检测：

1、织物白度测试：采用设备为Datacolor650型电脑测色配色仪按照GB/T 8424.2-2001纺织品色牢度试验相对白度的仪器评定方法进行测试；

2、拉伸强力测试：根据GB/T3932-1997纺织品织物拉伸性能第一部分：断裂强力和断裂伸长的测定-条样法测试，采用五组平行试样取平均值；

3、耐洗性能测试：按照AATCC61-2003洗涤不褪色，家用和商用：加速方法测定。

4、接触角测定：使用OCA40型视频接触角测量仪进行织物与水的接触角测试，水量为5μL，水滴与织物接触60s后读数。在同一样品的不同位置测量4次，取平均值。对棉织物洗前、洗15次、洗30次后分别进行检测。

上述1-4检测值见下表：

实施例1-3采用中康酸作为整理液的交联剂，基本可以达到与衣康酸、马来酸和富马酸相近的交联效果，但是中康酸末端甲基会增加织物表面的自由能，导致接触角有所降低。对于含有长碳链的交联剂，疏水碳链在纤维表面的倾斜和无序排布均会导致水滴接触角降低。

带有拒水性能的棉织物可以用于生产双面面料，双面面料包括表层和内层，表层和/或内层为上述实施例中的拒水棉织物层，表层和内层通过胶粘剂粘接，胶粘剂为丙烯酸酯胶粘剂。

双层棉织物胶粘复合而成的面料厚度比较薄，且手感较好，且可以将拒水棉织物层作为内层，外层选用羊毛或羊绒面料，增加保暖性能和视觉上的光泽度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种棉织物层的拒水整理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将棉织物浸入衣康酸溶液中预处理，经浸轧烘干后得到衣康酸预处理棉织物，衣康酸溶液中的组成按重量百分比计包括：衣康酸5～10%、水85～95%和次亚磷酸钠2～5%，各种成分之和等于100%，S1中预处理温度为60～80℃；

S2：将S1所得棉织物置于85～95℃下烘干；

S3：将衣康酸预处理棉织物浸渍在二元酸溶胶整理液中，轧液至轧余率为75～85%，浸轧次数为1～2次；

S4：将S3所得棉织物在含拒水剂的拒水整理液中两浸两轧，轧余率70～78%；

S5：将S4所得织物120～140℃下焙烘3～6min，得带拒水功能的棉织物层；

S6：室温自然干燥；

其中，所述二元酸溶胶整理液的主要组分为：纳米级酸性硅溶胶、C4～C5二元不饱和羧酸交联剂、碳化二亚胺和/或碳化二亚胺盐酸盐、pH调节剂和水；二元酸溶胶整理液的硅含量为1.5～3%，二元酸溶胶整理液的pH值为4.5～5.5，二元不饱和羧酸交联剂和碳化二亚胺的重量百分比分别为2～10%和0.05～1.5%。

2.根据权利要求1所述的棉织物层的拒水整理方法，其特征在于，所述碳化二亚胺和/或碳化二亚胺盐酸盐为选自N,N'-二异丙基碳二亚胺、N,N'-二异丙基碳二亚胺盐酸盐、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的棉织物层的拒水整理方法，其特征在于，pH调节剂为乙酸、甲氧基乙酸中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的棉织物层的拒水整理方法，其特征在于，二元不饱和羧酸交联剂为选自马来酸、富马酸和衣康酸中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的棉织物层的拒水整理方法，其特征在于，二元不饱和羧酸交联剂中衣康酸的重量百分比为5～15%。

6.根据权利要求所述1所述的棉织物层的拒水整理方法，其特征在于，二元酸溶胶整理液还含有N-羟基琥珀酰亚胺和/或N-羟基硫代琥珀酰亚胺0.02～0.5%。

7.根据权利要求所述1所述的棉织物层的拒水整理方法，其特征在于，拒水整理液中的拒水剂为含氟丙烯酸酯拒水整理剂。

8.根据权利要求1所述的棉织物层的拒水整理方法，其特征在于，酸性硅溶胶中的酸为有机酸，所述有机酸为选自马来酸和富马酸中的一种。