CN109423887A - 无氟拨水组成、无氟拨水组件及无氟拨水纱 - Google Patents

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Abstract

一种无氟拨水组成、无氟拨水组件及无氟拨水纱，该无氟拨水组成包含无氟拨水剂、聚胺基硅氧烷化合物及水，且以所述无氟拨水组成重量百分比为100wt％计，所述聚胺基硅氧烷化合物的含量介于0.04wt％至94.5wt％。此外，本发明还提供一种包含由所述无氟拨水组成为材料构成的无氟拨水层的无氟拨水组件及无氟拨水纱。该无氟拨水组件由基材和无氟拨水层构成，本发明利用聚胺基硅氧烷化合物作为无氟拨水剂与基材间的架桥剂，让无氟拨水剂与基材间可具有极佳的结合性，而有效提升所制得组件的防泼水持久性。

Description

无氟拨水组成、无氟拨水组件及无氟拨水纱
技术领域
本发明涉及一种拨水组成、拨水组件及拨水纱，特别涉及一种无氟拨水组成、无氟拨水组件及无氟拨水纱。
背景技术
防泼水处理是目前常见用于需要防泼水用品或一般强调功能性衣物的表面处理。以衣物的防泼水而言，其目的是要让外界的水气或雨滴不易渗入衣物，且轻轻抖动后即可让水滴滑落，而让穿戴者可随时保持干燥温暖，而提供良好的舒适性。
目前常用于防泼水处理的防泼水剂大都为含氟化合物，然而，因为含氟化合物不仅对人体有致癌的风险，且会对环境造成破坏不符合环保的要求，因此，寻求防泼水性持久且可取代含氟的无氟防泼水剂，已经是相关领域业者积极努力开发的方向。
此外，防泼水剂一般是利用后处理方式形成于基材的表面，而让基材具有防泼水性质。再以衣物的防泼水处理为例，通常是先利用将织物浸置到含有拨水剂的工作液体，使其均匀的吸附在织物表面然后再以滚轮压吸，使所吸附的拨水剂稳定的与织物结合后，再将吸附有拨水剂的织物进行烘烤，而于所述织物表面形成一层防泼水层。然而，因为防泼水层与基材的结合性不佳，不耐水洗，因此，其防泼水特性并无法持久。
为了改善防泼水层与基材结合性不佳的问题，因此，一般会再添加架桥剂，利用架桥剂增加防泼水层与织物的结合性，以提升防泼水的耐水洗性/持久性。但是，一般热交联型架桥剂的交联温度较高，因此，并无法适用于高温易变形(例如羊毛类织物)的织物，此外，不同材质的织物其所适用的架桥剂也不相同，使得架桥剂的种类繁多，也增加制程操作的复杂度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不含氟，且泛用于不同基材的无氟拨水组成。
于是，本发明无氟拨水组成包含无氟拨水剂、聚胺基硅氧烷化合物及水，且以所述无氟拨水组成重量百分比为100wt％计，所述聚胺基硅氧烷化合物的含量介于0.04wt％至94.5wt％。
较佳地，所述无氟拨水组成，其中，所述无氟拨水剂选自无氟亚克力聚合系统、聚丙烯酸酯迷你乳液与有机硅烷溶胶系统及硅树脂系统的其中至少一种。
较佳地，所述无氟拨水组成，其中，以所述无氟拨水组成重量百分比为100wt％计，所述无氟拨水剂的含量介于5wt％至20wt％。
较佳地，所述无氟拨水组成，其中，所述聚胺基硅氧烷化合物是由具有氨基硅氧烷官能基团的反应单体，经过水解反应及缩合反应后而得。
较佳地，所述无氟拨水组成，其中，所述具有胺基硅氧烷官能基团的反应单体选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、三氨基官能基丙基三甲氧基硅烷、双[3-(三乙氧基硅基)丙基]胺、二氨基烷基官能基硅氧烷、阳离子苯氨官能基硅烷、阳离子乙烯基苯氨官能基硅烷、2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-脲丙基三乙氧基硅烷，或前述的其中一组合。
此外，本发明的另一目的，在于提供一种不含氟且具有持久防泼水特性的无氟拨水组件。
于是，本发明无氟拨水组件，包含基材，及无氟拨水层。
所述无氟拨水层形成于所述基材表面，且所述无氟拨水层是由如前所述的无氟拨水组成为材料构成。
较佳地，所述无氟拨水组件，其中，所述基材选自无机材料、合成高分子材料，或天然高分子材料。
再者，本发明的又一目的，在于提供一种不含氟且具有持久防泼水特性的无氟拨水纱。
于是，本发明无氟拨水纱包含纱线及无氟拨水层。
其中，所述无氟拨水层形成于所述纱线，且是由前所述的无氟拨水组成为材料构成。
较佳地，所述无氟拨水纱件，其中，还包含形成于所述无氟拨水层上的染色层。
较佳地，所述无氟拨水纱件，其中，所述纱线为色纱。
本发明的有益的效果在于：利用聚胺基硅氧烷化合物作为无氟拨水剂与基材间的架桥剂，让无氟拨水剂与基材间可具有极佳的结合性，而有效提升组件的防泼水持久性。
附图说明
图1是说明以本发明所述无氟拨水组成制得的无氟拨水布的拨水性照片；及
图2是说明以本发明所述无氟拨水拨水组成制得的无氟拨水布经染整后的拨水性照片。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
本发明无氟拨水组件的一实施例包含一基材及一无氟拨水层。
所述基材可选自无机材料、合成高分子材料，或天然高分子材料。例如玻璃、陶瓷、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚亚酰胺(PI)、聚乙烯环己烷(polyvinyl cyclohexene)、非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯(APET)复合材料、聚丙烯(PP)、三聚氰胺-甲醛树脂(melamine resin)、ABS树脂、甲基丙烯酸甲酯与聚碳酸酯复合材料、聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA，如耐隆)、聚丙烯腈(PAN)，或是棉、麻、羊毛、纤维素等，且所述基材的形状也无限制，可以是具有不同的立体外观形状产品、片状产品，或是织布、纺丝纤维等。
所述无氟拨水层可以是利用涂布或浸润方式将一无氟拨水组成形成于所述基材表面后干燥而得。
所述无氟拨水组成是利用将无氟拨水剂、聚胺基硅氧烷化合物及水混合后而得，且以所述无氟拨水组成重量百分比为100wt％计，所述无氟拨水剂的含量介于5至20wt％，且所述聚胺基硅氧烷化合物的含量介于0.04wt％至94.5wt％。
由于一般无氟拨水剂是以不同固含量形式存在，因此，在一些实施例中，以所述无氟拨水剂的固含量为15wt％至30wt％，所述无氟拨水剂于所述无氟拨水组成的含量为5wt％至20wt％。
详细的说，所述无氟拨水剂选自改质无氟亚克力聚合系统、聚丙烯酸酯迷你乳液(miniemulsion)与有机硅烷溶胶系统、硅树脂系统，或是市售无氟拨水剂的其中至少一种。
所述聚胺基硅氧烷化合物是由具有氨基硅氧烷官能基团的反应单体，于含有微量水的有机溶剂中经过水解反应及缩合反应后而得，其中，所述有机溶剂为选自含氧基或氢氧基的有机溶剂。
于一些实施例中所述含氧基或氢氧基的有机溶剂选自异丙醇、乙醇、甲醚、三丙烯乙二醇、聚氧乙烯烷基醚，或丙酮的其中至少一种。以所述无氟拨水组成重量百分比为100wt％计，所述含氧基或氢氧基的有机溶剂的含量总合介于0.5wt％至94wt％。
于一些实施例中所述含氧基或氢氧基的有机溶剂选自异丙醇或乙醇。
于一些实施例中，所述具有胺基硅氧烷官能基团的反应单体选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、三氨基官能基丙基三甲氧基硅烷、双[3-(三乙氧基硅基)丙基]胺、二氨基烷基官能基硅氧烷、阳离子苯氨官能基硅烷、阳离子乙烯基苯氨官能基硅烷、2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-脲丙基三乙氧基硅烷，或前述的其中一组合。
于一些实施例中，所述具有胺基硅氧烷官能基团的反应单体选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷。
于一些实施例中，以所述无氟拨水组成重量百分比为100wt％计，所述聚胺基硅氧烷化合物的含量总合介于0.08wt％至94.5wt％。
此外，要说明的是，所述无氟拨水剂可以是在所述具有氨基硅氧烷官能基团的反应单体，经过水解反应及缩合反应得到所述聚胺基硅氧烷化合物后再加入混合形成无氟拨水组成；也可以是在聚合水解前即先加入所述具有氨基硅氧烷官能基团的反应单体，而在所述反应单体水解聚合后即同步形成所述无氟拨水组成。
以所述基材为板状物为例，所述无氟拨水组成可以是利用涂布方式形成于所述板状物表面，再经干燥(25℃至300℃)后而得。而以所述基材为纱线为例说明，所述无氟拨水组成则可以是利用直接添加在纺丝过程的纺丝油剂/或化纤油剂或/制棉油剂中，因此，可在纺丝制程完成后即直接在纱线表面形成所述无氟拨水层，而得到无氟拨水纱。由于纺丝的细部制程步骤及相关操作条件为技术领域者所周知，且非为本发明的重点因此于此不再多加说明。
本发明利用以聚胺基硅氧烷化合物作为无氟拨水剂与基材的架桥剂，由于聚胺基硅氧烷化合物与不同材料间均具有极佳的结合性，因此，当所述基材为纱线时，无论所述纱线的构成材料是一般人造纤维，例如聚酯、尼龙、纤维素纤维、嫘萦，或是天然纤维，例如棉、麻、毛等，或是已经过染整的有色纱线，均可与所述无氟拨水层有良好的结合性，而得到具有极佳且持久的防泼水性的无氟拨水纱。
此外，值得一提的是，本发明所述无氟拨水层并不会影响制得的所述无氟拨水纱的表面特性或影响后续织成的织物的触感，更特别的是，本发明所述无氟拨水纱并不影响染整性，还可直接进行染整，于所述无氟拨水层上进行染色而形成色纱，且于染整后得到的色纱也同时还可保有防泼水性质。因此，可不同传统制作流程，于抽纱过程中即可完成拨水色纱的制作，而不需先将纱线或纺织品经过染整，再以浸泡或喷涂方式涂布拨水剂后干燥处理。不仅可缩短费时、耗能的制作工艺，更颠覆与解决传统经过拨水处理的纺纱与织品无法进行染整与有效附着或经染整后拨水效果失效的问题。
接着，以下列具体例及比较例说明本发明所述无氟拨水组成的制备，及无氟拨水层的防泼水性质。
具体例1
无氟拨水组成制备
首先，将3-氨基丙基三甲氧基硅烷(3-aminopropyltrimethoxysilane，AMEO)加入含水量为0.01％的IPA(异丙醇，Isopropylalcohol)，令所述反应单体进行水解反应(hydrolysis)与缩合反应(condensation)，而得到聚胺基硅氧烷化合物混合液。
上述水解缩和反应过程中，亦可添加酸或碱，用以调整其PH值于2至14范围。
接着以水为稀释液，稀释所述聚胺基硅氧烷化合物混合液而得到一稀释液，令所述聚胺基硅氧烷化合物混合液的重量百分比为所述稀释液的5wt％，然后再加入与所述稀释液的重量比为1:10(无氟拨水剂：稀释液)的市售亚克力系无氟拨水剂(品名：XF-5020、厂牌：大金工业、固成分含量：10至15％)，即可得到所述无氟拨水组成。
无氟拨水布制备
以100％聚酯布为基材，将所述基材浸润于所述具体例1制得的所述无氟拨水组成中，然后将吸附所述无氟拨水组成的基材经过压吸、干燥(25℃至300℃,至少3sec)，得到表面形成有所述无氟拨水层的无氟拨水布。
具体例2
所述具体例2的无氟拨水组成及无氟拨水布的制备方法与所述具体1大致相同，不同处在于所述具体例2是以2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷((2-aminoethyl)-3-aminopropyl-trimethoxysilane，DAMO)反应单体进行水解聚合反应。
比较例1
所述比较例1的无氟拨水组成及无氟拨水布的制备方法与所述具体例1大致相同，不同处在于所述比较例1是以水取代异丙醇进行水解与缩合反应而得到聚胺基硅氧烷化合物混合液。
比较例2
无氟拨水组成为市售的亚克力系无氟拨水剂(品名：XF-5020、厂牌：大金工业)。
无氟拨水布制备
所述比较例2的无氟拨水布的制备是以100％聚酯布为基材，将所述基材浸润于所述亚克力系无氟拨水剂(品名：XF-5020、厂牌：大金工业)，再将吸附所述无氟拨水剂的基材经过压吸、干燥，得到表面形成有所述无氟拨水层的无氟拨水布。
比较例3
所述比较例3的无氟拨水组成为市售的亚克力系无氟拨水剂(品名：T50A-1、厂牌：森仁有限公司)。其无氟拨水布的制备与所述比较例1相同。
接着，将前述制得的所述无氟拨水布分别经过水洗50次(水洗条件按照AATCC135)后进行拨水性测试，其结果如表1所示。
所述拨水性测试结果是依据FTTS FA011泼水纺织品验证规范进行评估，其中：
ISO 5：100，表示表面完全没有湿润。
ISO 4：90，表示表面稍有湿润。
ISO 3：80，表示表面有分散水滴状的湿润。
ISO 2：70，表示表面大部分有湿润。
ISO 1：50，表示表面全部均有湿润。
ISO 0：0，表示完全湿润。
表1
无氟拨水布 防泼水結果
具体例1 ISO 5
具体例2 ISO 5
比较例1 ISO 0
比较例2 ISO 1
比较例3 ISO 1
由前述表1的测试结果可知，利用本发明聚胺基硅氧烷化合物作为无氟拨水剂与基材的架桥剂，由于聚胺基硅氧烷化合物与不同材料间均具有极佳的结合性，因此，可具有极佳且持久的防泼水性。
无氟拨水纱制备
将Fiber chip(高分子粒子、聚酯粒)送入烘干箱，经过压出机入纺丝箱，再由纺嘴喷出，透过冷却成丝后经卷取机卷成丝饰，透过拉伸加捻机(draw twister)延伸四倍左右，绕于丝管上成为聚酯全延伸丝(FOY,Fully oriented yarn)、聚酯半延伸丝(POY,Partially oriented yarn)、纺延丝(SDY,Spin drawn yarn)等，再经假捻(false twist)过程即制成聚酯加工丝(DTY,Draw texturing yarn)，且于前述纺丝过程中将所述具体例1制得的所述无氟拨水组成与纺丝过程(FOY,POY,DTY)中使用的纺丝油剂或化纤油剂或制棉油剂混合(10:1)，即可得到无氟拨水纱。且所述无氟拨水纱可先进行染整，使得纱线具有所需的颜色并同时保有防泼水效果，或是可先将纱线制成纺织品后再进行染整亦可有防泼水效果。
借由将本发明的所述无氟拨水组成与纺丝过程(FOY,POY,DTY)中使用的纺丝油剂或化纤油剂或制棉油剂混合(10:1)，借此除了可改善纤维加工过程中静电的累积与增加纤维柔顺平滑特性外，还可同时赋予制得的纤维具有拨水的效果。
参阅图1、2，图1、2是利用前述所述具体例1的无氟拨水组成制得的无氟拨水布，及将所述无氟拨水布进一步经过染整后，再将前述经过染整的无氟拨水布经过水洗20次后(水洗条件按照AATCC135)，进行拨水性测试。由于纤维的染整处理为本领域技术人员所熟知，与此不另行说明。由图1、2可明显得知，所述无氟拨水布无论是否经过染整，其防泼水性仍维持在ISO 5，显示，本发明所述防泼水纱/布无论是否经过染整，均可维持良好且持久的防泼水性。
综上所述，本发明利用以聚胺基硅氧烷化合物作为无氟拨水剂与基材的架桥剂，由于聚胺基硅氧烷化合物与不同材料间均具有极佳的结合性，因此，本发明所述无氟拨水层与各式基材均具有良好的结合性，而可令制得的所述无氟拨水组件具有极佳且持久的防泼水性，此外，特别是，本发明所述防泼水层不会影响染色性，因此，当应用于织物的防泼水处理时，可先制成防泼水纱后直接于所述无氟拨水层上进行染色而形成色纱，不仅不会影响染整性且于染整后得到的色纱也同时还可保有防泼水性质，故确实可达成本发明的目的。
惟以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明申请权利要求及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种无氟拨水组成，其特征在于：包含：无氟拨水剂、聚胺基硅氧烷化合物、水，且以所述无氟拨水组成重量百分比为100wt％计，所述聚胺基硅氧烷化合物的含量介于0.04wt％至94.5wt％。
2.根据权利要求1所述的无氟拨水组成，其特征在于：所述无氟拨水剂选自无氟亚克力聚合系统、聚丙烯酸酯迷你乳液与有机硅烷溶胶系统及硅树脂系统的其中至少一种。
3.根据权利要求1所述的无氟拨水组成，其特征在于：以所述无氟拨水组成重量百分比为100wt％计，所述无氟拨水剂的含量介于5wt％至20wt％。
4.根据权利要求1所述的无氟拨水组成，其特征在于：所述聚胺基硅氧烷化合物是由具有氨基硅氧烷官能基团的反应单体，经过水解反应及缩合反应后而得。
5.根据权利要求4所述的无氟拨水组成，其特征在于：所述具有胺基硅氧烷官能基团的反应单体选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、三氨基官能基丙基三甲氧基硅烷、双[3-(三乙氧基硅基)丙基]胺、二氨基烷基官能基硅氧烷、阳离子苯氨官能基硅烷、阳离子乙烯基苯氨官能基硅烷、2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-脲丙基三乙氧基硅烷，或前述的其中一组合。
6.一种无氟拨水组件，其特征在于：包含：
基材；
无氟拨水层，形成于所述基材表面，且所述无氟拨水层是由如权利要求1所述的无氟拨水组成为材料构成。
7.根据权利要求6所述的无氟拨水组件，其特征在于：所述基材选自无机材料、合成高分子材料，或天然高分子材料。
8.一种无氟拨水纱，包含纱线及无氟拨水层，其特征在于：所述无氟拨水层形成于所述纱线表面，且是由如权利要求1所述的无氟拨水组成为材料构成。
9.根据权利要求8所述的无氟拨水纱，其特征在于：还包含形成于所述无氟拨水层上的染色层。
10.根据权利要求8所述的无氟拨水纱，其特征在于：所述纱线为色纱。
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