新皮革表面处理药剂的研究与制备澳门新葡萄京

2019-10-03 作者:纺织皮革   |   浏览(65)

户外运动作为一项时尚的大众性运动,已成为一种新的生活方式。作为户外服装功能设计的重要组成部分,防水性能成为考量户外服装性能优劣的重要指标。

众所周知,皮革表面处理方式根据实际所需不同而不同,其中皮革表面防水是皮革表面处理的一个大的分支。所谓皮革防水是指皮革表面或皮革纤维不为水所润湿及渗透的性能。由于皮革胶原纤维上含有许多亲水基团,且在制革过程中由于使用了带亲水基团的原料,使得皮革对水有较强的亲和力,这就很大程度地影响其使用性能和适用性。在很早以前人们就试图将大量的油脂热填充于革纤维空隙,在经过一系列处理达到皮革防水的目的,但现已很少使用。随着人们生活水平和生活质量的提高,对皮革制品的防水性提出了更高的要求。因此,防水材料逐渐兴起。

户外出行应对多变天气,防水的冲锋衣、冲锋裤甚至鞋子都是非常重要的,但是相信很多人对于面料防水与面料防泼水这两个概念并不是特别清楚,面对日渐增多宣称自己产品具有防水功能的户外品牌时多少会有些疑虑,到底采用哪些面料的服装是真正防水,为什么本身已经采用防水面料的产品还要强调经过了防泼水处理?小编就为大家进行一个简单的区别介绍。

碳氟化合物的表面能低,具有良好的防水、防污和防油性能,尤其是含有8个氟化碳原子侧链的聚合物,具有化学稳定性高、耐热、耐久等特点,且耐洗涤效果良好,尤其适用于纺织品的防水处理。C8氟系化合物作为防水整理剂在纺织品上的应用由来已久,经过几十年的改进,质量与性能趋于完美。

目前皮革表面处理所使用的皮革防水材料可以分为:长链脂肪酸金属络合物、特殊羧酸及其衍生物、不溶于水的油脂、蜡、树脂、聚合物等、烷基磷酸酯、有机硅、含氟聚合物。其中含氟聚合物是由有机氟发展而来的。近年来,人们对环保越来越重视,含氟聚合物乳液的研究逐渐成为重点。将具有防水防油功能的全氟丙烯酸酯/丙烯酸酯共聚物用作皮革表面防水整理剂用在皮革表面处理上,不仅具有防水性能,而且还具有防油性,并且由于它具有低浓高效的特点,所需附着能低,经其整理后的皮革仍可保持原有的手感和透水透汽的卫生性,使人们穿着舒适,因此,成为当今皮革防水剂的主流。

面料防水通常是指面料本身具有防水的功能性,防水面料在经历了最初的紧密型面料、涂层防水面料之后,现在以粘贴薄膜型面料为主,发挥防水作用的关键就在于面料中所使用的功能性薄膜。

  1. C8氟系防水剂大限将至

近来有研究人员以丙烯酸全氟辛基乙酯为主要单体,采用溶液聚合法制备了含氟丙烯酸酯皮革防水剂,采用多种手法对聚合物进行了表征,研究了聚合方法、氟单体含量对聚合物性能的影响,分析了整理后皮革样品的防水防油性、耐洗性和柔软性。随后将该研究继续拓展,以丙烯酸全氟辛基乙酯为主要单体,采用乳液聚合法制备了含氟丙烯酸酯共聚物,测试了共聚物乳液的稳定性,研究了单体含量和交联剂对共聚物性能的影响,测定了共聚物于皮革表面的防水、防油性能。最后,研究人员制备了氟硅树脂,他们将氯铂酸在乙醇、碳酸氢钠、加热的作用下,与相关物质反应生成铂硅氧烷络合物,制得 Karstedt 催化剂,并用制得的催化剂制备氟硅共聚物,随后优化了氟硅树脂的制备工艺,并测定了树脂于皮革表面的防水防油性。最终取得较好效果。

最初占据市场份额最多的粘贴薄膜型面料所采用的基本都是PTFE类的薄膜,这类薄膜属于微孔膜,防水性能以所能其承受的水压值表示,并非100%的防水,并且根据欧洲环保研究表示,PTFE材料在制造、填埋和焚烧时会产生有害环境的化合物。近些年,环保界对PTFE材料的质疑声音越来越多,部分国家开始限制使用PTFE材料。填埋和焚烧是全球主要的生活垃圾处理方式,而这两种处理方式在处理PTFE材料时会产生全氟化合物,氟化物会污染大气和土地,由于氟化物被自然分解的长周期性,所以PTFE材料产生的环境污染会是持久而漫长的。相较而言,另外一种在近年来被越来越多品牌所采用的薄膜-无孔亲水膜不仅本身无孔达到了100%防水使产品防水性能更加可靠,一些无孔亲水膜更因为其本身环保及对人体无害的特性而被更多业内人士看好,如SympaTex?薄膜,是由聚醚和聚酯的分子化合物,绝对不含PTFE成分,可直接接触皮肤,对身体无害,并可以像回收PET塑料甁一样重新循环使用。

C8氟系化合物优异的疏水性源于化学结构,而产生氟化功能性的工艺主要有两种:电化学氟化工艺和调节聚合工艺。电解法生产会产生全氟辛烷磺酰基化合物,调聚法生产会产生微量的全氟辛酸,并以痕量存在于C8防水剂中。PFOS是目前已知最难降解的有机污染物之一,PFOA被怀疑有与PFOS大致相似的危害性。世界各国不断加强对PFOS和PFOA的监管,C8氟系化合物功能整理剂终将退出市场。

目前,随着皮革表面处理技术要求的增高,防水革的市场需求正在逐渐增大,而我国仅有很少一部分企业可以生产防水革,使用的防水剂大都来自国外。随着经济的发展,人们的消费水平不断提高,防水革的市场会越来越大。在这方面,国内皮化企业涉足较晚,投入不多,与国外相比差距颇大。上述研究人员意在通过含氟丙烯酸酯和丙烯酸酯类单体共聚合、在分子设计的基础上优化其性能,制备一种新型高效的含氟皮革防水剂以更好得达到皮革表面处理的效果。

通常,这些拥有薄膜科技的面料商并不会直接售卖薄膜给服装品牌,他们通过粘贴工艺将薄膜与其他材质面料复合,形成复合面料(如上图所示,中间一层为薄膜),品牌只需购买这些复合面料即可直接制作防水服装产品。这些用来与薄膜复合的面料本身并不防水,如聚酯纤维、锦纶等,所以当我们穿着防水服装遇到淋水天气时,会看到水渗入到服装里面,就像普通面料的服装一样,但是服装的内层却是干燥的,并没有水渗进来,这便是复合面料中间的那层防水薄膜发挥了作用。

2.生态环保的替换物

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而我们所看到的水在服装上分散成小水珠然后滑落的情况通常是因为所采用的面料经过了防泼水的处理,防泼水处理其实就是覆盖在面料表面的一层特殊处理,通常是在面料成品定型时加入DWR(DurableWaterRepellency),从而获得耐久防泼水性能。使用DWR涂层的目的是水在滴落到服装表面的时候可以形成小水珠或者直接从服装表面滑落从而阻止面料吸收水分,同时,也使得附着在服装表面的油污等更容易被除去。大多数的防水服装都采用了这种DWR防泼水性处理,而采用DWR处理的好处是可以使服装表层不吸收水分,从而保证防水面料能够实现良好的透气性,从而使人体有非常好的穿着感受。

2.1短链碳氟化合物含有6个氟化碳原子的较短氟烷基侧链。C6防水剂的主要成份为PFHS(全氟已烷磺酰化合物或磺酸盐),是C8防水剂的理想替代品。短链碳氟化合物已被EPA、加拿大环境和健康署等确认为可接受的替代品,按要求使用时对环境无害。目前,已经进入商业使用阶段并逐渐被下游接受。

DWR技术从相关性能进行分类的话,一般可以分为两种类型:含氟化物类DWR及无氟化物类DWR。含氟化物类DWR是指基于含氟聚合物的DWR表面处理,如PFOA,目前大量被服装行业普遍使用,虽然可以提供了高度防泼水、防油、抗污性能,但是氟化物类元素具有不易降解的问题,并且可以通过受热,水浸泡,紫外线等多种因素被释放到水源和大气之中,对人类和其他动植物造成危害。目前科学家们就已经在世界各地的人类和动物血样标本中,抽检出发现这种化合物的存在。虽然迄今为止暂时还没有依据指出PFOA致癌风险以及针对PFOA限制的相关法规,但是德国联邦环境局已经提出了将PFOA列入对生殖系统有毒害嫌疑的化学物质列表之中。

C6防水剂的防水效果与C8防水剂存在较大差距,成本远高于C8防水剂。只针对一般用途,短链碳氟化合物能提供良好的整理效果。目前市面上已有多种此类整理剂。

目前常见不含氟化碳的DWR:蜡,石蜡,聚氨基甲酸乙酯,树枝状聚合物或硅氧烷等来取代碳氟化合物为基础元素作为户外产品的防泼水恢复用剂。而自SympaTex?从2008年中旬开始,就已经开始为消费者提供一款环保、无氟化碳化合物的DWR防泼水产品。这种产品是与合作伙伴鲁道夫化学共同开发的针对纺织品的环保产品:BIONICFINISHECO?。其实,SympaTex?也是第一家对纺织品进行无氟化碳类环保DWR防泼水技术产品研发的企业。

Archroma的新一代氟碳化工品Nuva®N系列能够显著提升织物的防水抗污性能,兼容性好。Nuva®N1811适用范围广泛,性价比高;Nuva®N2155为高端防水防油产品,适用于对颜色敏感的织物。Huntsman Textile Effects推出的PHOBOL®CP-DP和PHOBOL®CP-DL将拒油拒水功能与去污功能相结合。德美化工的防水剂Furex-616E、Furex-308E和Furex-1688B不含PFOA和PFOS,防水性、耐洗性优良。Furex-616E主要用于棉、涤棉织物环保“三防”整理;Furex-308E主要用于化纤等织物的普通防水整理;Furex-1688B主要用于棉等织物的普通防水整理。

在美国EPA2010/2015年PFOA监管程序,主要的化学品制造商,包括杜邦,科莱恩,也自愿承诺到2015年彻底消除在生产中的PFOA有毒类化学品,并且使用更环保低排放的产品的来代替。

2.2无氟防水整理剂

澳门新葡萄京app下载,值得一提的是,DWR防泼水性处理并不具有永久性,但是正确的洗涤方式和熨烫方式可以延长DWR防泼水处理的效果,而且如果你的服装失去了防泼水效果也不必着急,目前市场上可以买到DWR涂层恢复剂。

树状聚合物和有机硅均不含氟,可作为C8防水剂的替代解决方案。树状聚合物具有良好的耐磨性。经特殊树状聚合物整理后的防护产品表面,整理剂分布均匀,即使表层受到摩擦,仍具有一定的防水性能。有机硅除具有防水功能,还能赋予织物卓越的柔软性。

所以大家可以看出,采用了防水面料的服装基本都可以达到100%防水(PTFE薄膜产品在一定条件下,无孔亲水膜在任何条件下)的功能要求,但是为了获得更加舒适的穿着体验,使这些防水面料发挥很好的透气效果,DWR防泼水的处理也是必要的。

Purtex®WR是德国Freudenberg推出的环保型聚氨酯拒水剂,可赋予织物持久的拒水效果、出色的耐洗和耐磨性以及柔软舒适的手感。在水硬度9.1°dH、水温20℃的条件下,邦迪斯门淋雨法测试结果表明,织物的吸水率从整理前的90%下降到25%,聚氨酯整理剂可在聚酯纤维间或纤维束间形成粘结作用,从而对耐磨性产生积极影响。马丁代尔测试证实,经Purtex®WR整理后织物的耐磨性平均能够提高3-4倍。

另外,服装的完全防水与接缝处采用的压胶条、拉链的防水性能也有很大关系,因为面料的防水与防泼水都是指面料本身的功能性,接缝处的针眼或者拉链的缝隙如果没有经过处理服装也无法达到100%的防水。

亨斯迈纺织染化推出的PHOBOTEX®是高级无氟水基聚合物系列产品,可显著提高纺织品的防水、防污性,同时赋予纺织品吸湿快干等功能和舒适的手感。可灵活应用于各种纺织品。Tanatex Chemical推出的3D生态无氟防水整理新技术,融合了3D分子技术,可确保处理织物即使在极端环境下也能保持极佳的防水性能。其中,Baygard®WRS适用于合成纤维;Baygard®WRC适用于棉纤维及棉与合成纤维的混纺面料。传化化工的TranWR 5910A不含PFOA、PFOS,具有环保、耐洗、柔软、防水的优点,烘干温度在100℃以上就具有优良的防水效果,耐洗性可达到30次。

德美化工的无氟防水剂DM-3616不含氟、PFOA及其它禁用物质和特殊监管物质,用于涤纶、棉、尼龙等机织物,防水性能优异。昂高的Arkophob®FFR无氟防水产品,将无氟化学和持久防水结合在一起,并可使织物具有柔软的手感。3.新型防水整理剂的发展前景与C8氟系防水剂相比,短链氟碳化合物或无氟防水整理剂在对人体和环境的生态友好性方面得到了提升,但在防水性等技术指标上尚存一定的不足,此外,耐洗涤性、耐漂白性等指标也有待提升。从市场接受的角度来看,新型防水剂的价格远高于传统的C8氟系整理剂。然而,在美国和欧盟相关政策法规、认证标准的影响下,ZDHC等品牌商组织和消费者的高度关注下,几乎可以肯定,户外服装行业终将会推动生态环保型整理剂在印染行业的应用普及。

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