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含氟防水防油劑的基礎理論知識分享
來源:鑫盛洋功(gong)能(neng)性(xing)面料助(zhu)劑 瀏(liu)覽 1080 次 發布時間:2021-08-08
1.1、防水防油機理
從表(biao)面(mian)化學分析(xi),要使液體(ti)(包括(kuo)水(shui)、油(you)、油(you)性污垢等)不(bu)能潤(run)濕(shi)(shi)固(gu)體(ti)表(biao)面(mian)纖(xian)維(wei),則固(gu)體(ti)的臨界表(biao)面(mian)張力必須小(xiao)于液體(ti),也(ye)就是θ>90°,液體(ti)不(bu)能潤(run)濕(shi)(shi)固(gu)體(ti)表(biao)面(mian);反之θ<90°,固(gu)體(ti)表(biao)面(mian)被(bei)潤(run)濕(shi)(shi)。
含氟整(zheng)(zheng)理(li)劑(ji)(ji)之(zhi)所以具有(you)(you)優異的防水、防油(you)(you)、防污(wu)的性(xing)能,是因為含氟整(zheng)(zheng)理(li)劑(ji)(ji)可使被整(zheng)(zheng)理(li)織物表(biao)面具有(you)(you)非常低的表(biao)面張力,不僅低于水,而且低于各種有(you)(you)機液體,因而使其具有(you)(you)防水防油(you)(you)性(xing)。
如圖1所(suo)示。有(you)(you)機硅系列(lie)防水(shui)劑結(jie)構中Si—O主鍵上接有(you)(you)甲基(—CH3),因而其不具(ju)備防油性。
圖2中展示了,含氟(fu)防(fang)水(shui)防(fang)油(you)劑(ji)(ji)通(tong)過降低纖(xian)(xian)維表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li),達(da)(da)到(dao)優(you)異的防(fang)水(shui)防(fang)油(you)效果。如通(tong)常棉的臨界表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)為(wei)γc≈200 mN/m,而常溫下水(shui)、果汁、油(you)的表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)分別為(wei)72、50、30mN/m,所以(yi)棉很容易被以(yi)上液體潤濕。經過含氟(fu)整理劑(ji)(ji)處理后,棉纖(xian)(xian)維表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)下降至約10 mN/m,呈現出(chu)良(liang)好的防(fang)水(shui)防(fang)油(you)性(xing)(xing)。而無氟(fu)防(fang)水(shui)劑(ji)(ji)本身的表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)比較高(gao),只(zhi)能防(fang)水(shui)或者防(fang)部(bu)分水(shui)溶性(xing)(xing)液體(如牛奶、果汁等(deng)),達(da)(da)不到(dao)防(fang)油(you)的效果。
1.2、防水防油劑的結構
含氟(fu)防水(shui)防油劑是由一種(zhong)(zhong)或幾種(zhong)(zhong)氟(fu)代(dai)單(dan)體(ti)(ti)和一種(zhong)(zhong)或幾種(zhong)(zhong)非氟(fu)單(dan)體(ti)(ti)共(gong)聚(ju)而(er)成。氟(fu)代(dai)單(dan)體(ti)(ti)一般為含氟(fu)烷基丙(bing)烯酸酯單(dan)體(ti)(ti),提(ti)供防水(shui)、防油性(xing)(xing)(xing);非氟(fu)單(dan)體(ti)(ti)則提(ti)供聚(ju)合物成膜性(xing)(xing)(xing)、柔軟(ruan)性(xing)(xing)(xing)、耐洗性(xing)(xing)(xing)、交聯性(xing)(xing)(xing)等(deng)。
如圖3,其(qi)代表性(xing)(xing)結構示意。其(qi)中功能基(ji)團為含氟防(fang)水防(fang)油劑的(de)主體,提(ti)供防(fang)水防(fang)油性(xing)(xing);成(cheng)膜基(ji)團賦(fu)予(yu)成(cheng)膜性(xing)(xing)、柔軟性(xing)(xing);耐久(jiu)基(ji)團可賦(fu)予(yu)與纖(xian)維的(de)接(jie)合(he)性(xing)(xing)(特(te)別是滌(di)綸(lun)、尼龍)、耐磨性(xing)(xing)、耐洗滌(di)性(xing)(xing);交(jiao)聯(lian)基(ji)團根據(ju)自交(jiao)聯(lian)和與纖(xian)維的(de)交(jiao)聯(lian),形(xing)成(cheng)強韌(ren)的(de)皮(pi)膜后,賦(fu)予(yu)耐久(jiu)性(xing)(xing)等目的(de)。
1.3、易去污機理
如(ru)圖4,從表面化學因素分(fen)析,要(yao)使油(you)污易去除,紡(fang)(fang)織品必須有(you)低的γwf(水-織物相(xiang)的界面張力)和較高的γo(f油(you)-織物相(xiang)的界面張力),即紡(fang)(fang)織品必須具有(you)高的親水性能。
根據(ju)以上原理,為解決在(zai)空(kong)氣與水(shui)中易去(qu)污性和(he)防水(shui)防油性的(de)相互(hu)矛盾(dun),要求整理劑(ji)應(ying)含有防水(shui)性部(bu)分(fen)(fen)和(he)親水(shui)性部(bu)分(fen)(fen)兩種性質截(jie)然不同(tong)的(de)結構成分(fen)(fen),從(cong)而使整理織物在(zai)空(kong)氣和(he)水(shui)中表現出不同(tong)的(de)界面特(te)征,以滿足空(kong)氣中防水(shui)防油而水(shui)中又具有高親水(shui)性。
圖5為含氟易(yi)(yi)去污(wu)(wu)劑的(de)主(zhu)要結構含氟易(yi)(yi)去污(wu)(wu)整理劑分子(zi)中既含有防(fang)水(shui)(shui)防(fang)油(you)基團——全(quan)氟烷基丙烯酸(suan)酯聚合物(wu),又含有親(qin)水(shui)(shui)基團——聚氧乙烯鏈(lian)等。織物(wu)經整理后全(quan)氟烷基鏈(lian)段(duan)(duan)定向排(pai)(pai)列在纖(xian)維表面(mian),排(pai)(pai)斥水(shui)(shui)性和油(you)性污(wu)(wu)物(wu),使其(qi)不易(yi)(yi)沾(zhan)污(wu)(wu)。如(ru)果織物(wu)被污(wu)(wu)物(wu)沾(zhan)附(fu),在水(shui)(shui)洗(xi)(xi)液(ye)洗(xi)(xi)滌時,親(qin)水(shui)(shui)性鏈(lian)段(duan)(duan)定向排(pai)(pai)列在纖(xian)維與液(ye)體的(de)界面(mian)上,吸引(yin)水(shui)(shui)分子(zi),提高其(qi)易(yi)(yi)去污(wu)(wu)性能(也叫Filp-Flop,反轉凈洗(xi)(xi)效(xiao)應)。織物(wu)水(shui)(shui)洗(xi)(xi)后烘干,親(qin)水(shui)(shui)鏈(lian)段(duan)(duan)脫水(shui)(shui),氟烷鏈(lian)段(duan)(duan)重回其(qi)主(zhu)導地位,再(zai)度呈現良(liang)好的(de)防(fang)水(shui)(shui)防(fang)油(you)性能。
圖6為含氟易去污(wu)整理劑在空氣和(he)水中的表(biao)面變(bian)化。
含氟易去(qu)污整理(li)劑按功(gong)能(neng)可分為:易去(qu)污(Stain Release),三防易去(qu)污(Dual Action)和親水易去(qu)污(Hydrophilic Stain Release)。