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1、精品论文拒水整理对纯棉织物舒适性的影响1梁亮，郑今欢 浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，杭州（310018） E-mail：摘要：本文测试并分析了三种不同类型的拒水整理剂（Repellent ZN、HC305VP、Grafted Polyacrylate）对纯棉织物的拒水性、柔软性、抗静电性、透气性、透湿性和热传递性等与其 舒适性密切相关的性能指标的影响。结果表明，纯棉织物经拒水整理后，原有的各项性能会 产生一定的变化，例如：整理剂Repellent ZN使得整理后的织物手感发硬，随着浓度的增加， 织物柔软性、抗静电性下降，透气透湿性先上升后下降，而热传递性有所提升。因此拒水
2、整 理时需要针对各方面影响因素进行综合分析，确保在织物原有的优良性能不受明显影响甚至 改善的基础上达到理想的拒水效果。 关键词：拒水；柔软性；抗静电性；透气性；透湿性；热传递性中图分类号：1引言功能整理能够赋予织物某些特殊性能，但同时也会对其原有性能造成许多负面影响，尤 其是对服用舒适性，从而导致功能性织物性能的顾此失彼。部分功能整理对服用舒适性的影响见表1-1。1表1-1 部分功能整理对服用舒适性的影响 整理类型服用舒适性的变化 防水整理不透气，更不透湿拒水、拒油整理手感变硬，透气、透湿性下降，有的导致皮肤不适 阻燃整理透气性、柔软性降低，燃烧有毒性抗静电整理透气性、悬垂性降低 易去污整理透
3、气性，柔软性略有降低 柔软整理织物易发黄，悬垂性、强力下降 抗皱整理柔软性下降防紫外线整理色泽、色牢度、透气性、吸湿性有所降低因此，保护纺织品原有性能，将成为功能整理今后的一个主要研究方向。即在不影响或较少影响织物原有良好性能的情况下，赋予织物特殊性能，以达到织物功能性与舒适性之间 的平衡。对于拒水整理，以往的研究主要侧重于探讨机理、增强功效等方面，很少有人对整 理后纺织品性能进行全面的评价和分析。进入21世纪以来，所有基于服装面料的研发无不着 眼于织物的舒适性，而发达国家消费者把服装舒适性的要求放在首位已经是个不争的事实。 因此，本文测试了三种不同类型拒水剂整理后织物与舒适性密切相关的性能指
4、标：拒水、柔 软性、抗静电性、透气性、透湿性、热传递性等，并就拒水整理对纯棉织物舒适性的影响进 行了较为全面的比较分析，为更好的发展拒水整理技术提供参考。1 本课题得到美国宝洁公司项目的资助。- 8 -2. 试验21 试验材料及药品织物：12860/21 S16 S 纯棉斜纹织物药品：拒水剂Repellent ZN（石蜡-锆聚合物乳液），HC305VP（偶联3-(2-氨乙基)氨丙 基)的聚二甲基硅氧烷乳液），Grafted Polyacrylate（含氨乙基的丙烯酸酯接枝二甲基硅氧烷 聚合物）22 设备P-A0/A1 型小轧车、DHG-9076A 型电热恒温鼓风干燥箱、织物表面沾水性测试仪 L
5、LY-13（山东）、LLY-01 型电子硬挺度仪、YG-461D 型织物透气量仪、YG(B)606D 型平板 式保温仪等。23 测试方法2.3.1 拒水性（AATCC 22-1996）在织物表面沾水性测试仪LLY-13上进行，测两次平均值，0-100分，100分为完全不沾水。2.3.2 柔软性（GB/T 18318 ）在LLY-01型电子硬挺度仪上测定织物的弯曲长度，测5次取平均值，弯曲长度越短，说 明柔软性越好。2.3.3 抗静电性（FZ/T 010421996） 在YG(L)342D型织物抗静电仪上测定半衰期(S)，测三次取平均值。2.3.4 透气性(GB/T 5453-1985)采用Y5
6、61织物透气性测试仪，按规定测试方法测试透气量，透气量越大透气性越好。2.3.5 透湿性（GB/T 5453-1997） 利用透湿杯法，测量织物透湿量WVP。实验条件：温度（T0）：380.5；湿度：22%R.H.；风速：0.030.02米/秒。织物透湿量WVP计算：WVP=24W/A （W=W1-W2 ） 式中，W1：透湿杯放置于实验环境条件中一小时的重量，单位克；W2：透湿杯放置于实验环境条件中2小时的重量，单位克；A：织物实验面积，单位平方米；WVP：织物透湿量，单位 克/平方米24小时，2.3.6 热传递性（GB 11048 -1989） 用YG(B)606D型平板式保温仪测定织物的传
7、热系数（当纺织品表面温差为1时,通过单位面积的热流量叫做传热系数,单位为W/m2）。3. 结果与讨论31 拒水整理剂在不同浓度下的拒水性能各整理剂按其活性成分用量：0 g/L，0.5 g/L, 2g/L, 5g/L 和 10g/L针对纯棉斜纹织物进 行拒水处理，并测试其拒水性能（AATCC淋水法）, 测试结果见表3-1。表3-1 三种拒水整理剂不同浓度下的拒水性能比较浓度（g/L）Repellent ZNHC305VPGraftedPolyacrylate000.50002.05050505.080706010.0907070注：整理工艺为：用五档浓度（包括空白样）的拒水整理液二浸二轧（带液率
8、80%）处理70下烘40min恒温恒湿环境稳定24小时后待测。从表3-1可以看出，纯棉斜纹织物经三种不同整理剂处理后，拒水性均随整理剂浓度的 增大而提高。三种整理剂在低浓度下的拒水效果比较相近，随着整理剂用量的增加Repellent ZN拒水效果要明显好于HC305VP和Grafted Polyacrylate。这一方面受整理剂固有性能的影响，另外织物表面的粗糙程度也影响拒水效果。 首先从三种整理剂与织物结合方式来看：Repellent ZN是石蜡-锆聚合物乳液，石蜡一部分是通过物理作用附着在织物表面，一 部分通过锆盐形成O=Zr+-OH，一端与石蜡的COO- 相连，另一端与纤维上的羟基连接，
9、从而 使非极性的长链烷烃一致向外排列；HC305VP主要是聚二甲基硅氧烷，整理后在纤维表面覆盖了聚硅氧烷薄膜，其氧原子 指向纤维表面，而非极性的甲基远离纤维表面排列，使水分子难以与亲水的氧接近，从而产 生拒水效果；Grafted Polyacrylate是一种接枝有聚二甲基硅氧烷的聚丙烯酸酯固态物质，难溶于水， 易溶于异丙醇。Grafted Polyacrylate的异丙醇溶液浸轧到织物上后，经过焙烘，高聚物在纤 维上形成一层连续光滑的拒水性薄膜。因此，从理论上来说，经三种整理剂处理后的织物均能达到拒水的目的。而低浓度处 理的织物，由于整理剂未能完全覆盖，织物中很大一部分区域仍能被水润湿并通过
10、毛细作用 迅速扩散，拒水效果较差。随着整理剂用量的增加，纤维被整理剂完全覆盖，此时其表面粗糙程度成了影响拒水 效果的重要因素。图3.1-图3.4为纯棉织物经三种整理剂处理前后的电镜图。图3.1 0g/L(清水)处理样图3.2 Repellent ZN 10 g/L处理样图3.3 HC305VP 10 g/L处理样图3.4 Grafted Polyacrylate 10 g/L处理样一般来说，一个水不能润湿的光滑表面，如果它的表面变得越粗糙则水更不容易润湿； 而一个水能润湿的光滑表面，如其表面粗糙则水更易润湿。从电镜图中我们可以看到，纯棉 织物经三种整理剂处理之后，其纤维表面的粗糙程度有着明显差
11、异，Repellent ZN处理后纤 维表面最为粗糙，HC305VP相对要光滑许多，而Grafted Polyacrylate处理后的纤维变得非常 光滑。因此较高浓度处理条件下，Repellent ZN的拒水性要明显好于HC305VP和Grafted Polyacrylate。32 拒水整理对纯棉织物柔软性的影响测试了拒水整理后织物的弯曲长度（试样大小25cm2.5cm，测5次取平均值），弯曲长 度越长说明织物越硬挺，柔软性越差，结果见表3-2。浓度（g/L）表3-2 拒水整理对纯棉织物抗弯长度（cm）的影响Repellent ZNHC305VPGrafted Polyacrylate0经3.
12、47纬2.10经3.47纬2.10经3.47纬2.100.53.452.103.352.263.132.032.03.582.263.302.083.122.025.03.652.213.332.043.171.8610.03.772.333.282.033.101.77从表 3-2 可以看出，总体上三类拒水整理剂对柔软性影响不大，但相对比较，RepellentZN 处理后织物的柔软性变差，手感发硬，HC305VP 对织物柔软性有一定提升，手感变得滑 爽，而 Grafted Polyacrylate 处理后弯曲长度最小，柔软性是最好的。这是由于Repellent ZN处理后的织物表面覆盖了一层
13、长链烷烃，石蜡-锆聚合物乳液固化后增加了织物之间的交联程度，使得硬挺度提高，柔软性开始下降，并随处理浓度的增加而 下降。而HC305VP由于偶联了氨基，增加了与纤维的亲和力，改善了HC305VP在纤维上的 取向排列，同时有机硅优异的润滑作用赋予织物较好的柔软平滑的效果；随着浓度的增加， 过多的HC305VP在织物上沉积后，对分子链自由滑动的能力反而有一定的不良影响，同时 纤维之间的联结变多，改善柔软性的作用反而不明显。而Grafted Polyacrylate由于含有一个 仲氨基（氨乙基），仲氨基的柔软效果要好于伯氨和叔氨，因此其柔软效果优于同时含有氨 乙基氨丙基的HC305VP。233 拒水
14、整理对纯棉织物抗静电性的影响取每种试样4.5cm4.5cm各3块，测试空白样和用不同浓度的各种整理剂处理后织物的半 衰期，半衰期越长，说明织物导电性越低，抗静电性越差，结果见表3-3。表3-3 拒水整理对纯棉织物半衰期（s）的影响浓度（g/L）Repellent ZNHC305VPGraftedPolyacrylate00.660.50.660.670.652.00.690.710.675.00.730.770.7310.00.820.780.82由表3-3数据可见，经以上拒水剂整理后，织物的电荷半衰期均有所增加，即抗静电能力均有所下降，并随着拒水剂用量的增加，抗静电能力逐渐下降。其中Repe
15、llent ZN处理后 的织物抗静电性能略差于HC305VP和Grafted Polyacrylate。这是由于经这些拒水整理剂处理后，相当于纤维表面覆盖了一层非极性基团，使纤维表 面导电性降低，当摩擦产生静电荷时在织物表面不易传导逸散，造成静电积聚，抗静电性下 降。而Repellent ZN是长链烷烃化合物，覆盖在织物表面的非极性基团多于HC305VP和 Grafted Polyacrylate，因此抗静电性能又略差于其他两者。34 拒水整理对纯棉织物透气性的影响各种拒水整理剂对织物透气性的影响见表3-4。Repellent ZNHC305VPGraftedPolyacrylate80.96
16、88.5684.7383.0982.1364.3176.8381.4667.0772.0271.1371.9667.75表3-4 拒水整理对纯棉织物透气量（L/m2s）的影响浓度（g/L）00.52.05.010.0从表3-4可发现，经Repellent ZN和Grafted Polyacrylate处理后，透气性有这样的变化规律：用低浓度整理剂处理织物后，透气量有一定程度的上升，随着浓度的增加，透气量逐渐下降； 而经HC305VP处理的织物，在一定浓度后，随着整理剂浓度的增加，透气量不再下降，甚 至又略微的提高。这是由于影响织物透气性的因素是多方面的。首先，拒水整理后，可能使织物中纱线间 的
17、毛羽和环圈这类阻碍空气对流的结构被整理剂束缚到了纱线上，这一因素将导致处理后的 织物透气量较未处理的更高，因此，表3-4中三类整理剂在0.5g/L的低用量处理后，透气量均 比原样高；随着处理剂浓度的增加，织物上由于覆盖了整理剂，纤维可能略微变粗，纱线密 度增加，直通气孔变小，3结果使得气体通过织物的阻力变大，织物透气性下降，因此上述 三类整理剂均出现了随着整理剂浓度的增加而透气性下降的现象。上述两方面对透气性的较为复杂，影响程度随浓度和成膜状态的不同而不同。Grafted Polyacrylate整理后透气量持续下降而且下降幅度相对较大，是因为Grafted Polyacrylat在高浓 度下
18、比另外两者更易形成连续的高聚物薄膜（见图3.1-3.4）而阻碍气体通过，使透气性下降。 而HC305VP在用 5.0 g/L以上用量整理时却出现了透气量又有所回升的现象。35 拒水整理对纯棉织物透湿性的影响因素分析各种拒水整理剂对织物透湿性的影响见表3-5。Repellent ZNHC305VPGraftedPolyacrylate4178.784404.574359.384221.224318.834314.394189.984194.064526.794042.973962.334610.834182.17浓度（g/L）表3-5 拒水整理对纯棉织物透湿量（g/m224h）的影响00.52.
19、05.010.0由表3-5可见，拒水处理后的织物透湿性变化规律与透气性十分接近.。 透湿性也就是水蒸气在织物中的转移速度，是取决于通过纤维、纱线间微孔的水蒸气转移速度与纤维内部 的水蒸气转移速度之和。一般情况下，透气性越好，则通过纤维、纱线间孔隙的水蒸气转移越快；而纤维吸湿能 力越强，水蒸气吸收速度越高，水蒸气压力上升速度越慢（水蒸气被纤维吸收，蒸汽压下降）， 通过织物中纤维之间以及纱线之间的空隙的水蒸气转移速度就越慢；同时织物的润湿度严重 影响着湿量转移，润湿度越高，湿量转移性越好。4纯棉织物经拒水处理之后，其透气性遵 循一定的变化规律，而回潮率和润湿度均有所下降，使得湿度影响因素较小，因此
20、，拒水整 理后的纯棉织物与其透气性密切相关。36 拒水整理对纯棉织物热传递性的影响因素分析各种拒水整理剂对织物热传递性的影响见表3-6。试验中用传热系数来表征织物的热传 递性，它是指纺织品表面温差为1时，通过单位面积的热流量，传热系数越大，则织物的 传热性能就越好。表3-6 拒水整理对纯棉斜纹织物传热系数(W/)的影响浓度（g/L）Repellent ZNHC305VPGraftedPolyacrylate044.20.545.453.843.22.045.954.040.45.051.055.037.010.052.956.335.5由表3-6可见，织物经Repellent ZN和HC305
21、VP处理之后，其传热系数比未加整理剂处理的空白样均有一定幅度上升，且随着整理剂用量的增加，传热系数继续有所提高；而GraftedPolyacrylate处理后织物的传热系数正好相反，随着整理剂用量的增加，传热系数相应下降。 由于织物和织物中的聚合物都是易导热物质，而唯一阻碍传热的就是织物内部的空气。经拒水处理后，纤维表面都覆盖了拒水整理剂的高聚物，它们部分填补了纤维中的孔穴，并 且使得纤维与纤维之间以及纱线与纱线之间的空隙有所减小，从而减少了织物内部的静止空 气含量，使得织物的传热系数上升。另外可能还存在着伴随水汽传输而发生的潜热传递。回 潮率越低的织物，潜热传递能力越差，这一因素对传热系数的
22、提升有抑制作用。4因此，织 物热传递性的变化同样需要考虑几个因素的综合作用。而导致 Grafted Polyacrylate 处理织物传热系数下降的原因可能是 Grafted Polyacrylate 附 着到织物上后，完全包裹了纤维，甚至在纤维与纤维之间也联结成膜，从而可能使织物内部 的部分空气被封闭，形成较多的静止空气，同时潜热传递也被大大削弱，传热系数呈下降趋 势。4. 结论1）三类拒水整理剂整理后，纯棉织物的舒适性与拒水整理剂种类以及用量有关，而与织物 拒水效果的关系相对不大。2）总体上三类拒水整理剂对织物柔软性有着不同的影响，Repellent ZN处理后织物的柔软性 变差，HC30
23、5VP处理后织物柔软性有一定程度提高，而Grafted Polyacrylate处理后织物弯曲 长度最小，柔软性最好。3）随着各拒水整理剂用量的增加，织物抗静电能力逐渐下降。其中Repellent ZN处理后的织 物抗静电性能略差于HC305VP和Grafted Polyacrylate。4）三类拒水整理剂对透气性和透湿性的基本影响规律为：用低浓度的Repellent ZN和Grafted Polyacrylate处理织物后，透气透湿量有一定程度的上升，随着浓度的增加，透气透湿量逐渐 下降。而对于HC305VP整理，经5.0 g/L以上HC305VP处理后，织物的透气透湿又略有回升。5）织物经
24、 Repellent ZN和HC305VP拒水处理后，其传热系数比未加整理剂处理的空白样均有一定幅度上升，且随着整理剂用量的增加，传热系数继续有所提高；而Grafted Polyacrylate则呈现完全相反的趋势。参考文献1胡守忠,王黎明,周静.织物功能整理舒适性的分析及对策J.纺织导报,2006(12),28-30 2罗巨涛,姜维利.纺织品有机硅及有机氟整理M.中国纺织出版社,1999 3戴晋明,任玉杰.防水透气织物舒适性M.中国纺织出版社,20034张毅, 李伟.织物透气性能与温湿度关系的探讨J. 天津纺织工学院学报, 第19卷第1 期,58-60Effect of Water Repe
25、llent Finishing on Comfort Property ofCotton FabricLIANG liang, ZHENG jin-huanKey Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology, Ministry ofEducation， Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou, Zhejiang (310018)AbstractThis paper tests and analyzes the influence of three types o
26、f different repellent agents (Repellent ZN、HC305VP、Grafted Polyacrylate) on softness, antistatic, breathability, water vapour permeability,thermal transmissivity of 100% cotton twill, which have correlated with the comfort property of fabric. The results indicate that water repellent finishing may a
27、ffect comfort of cotton fabric. So it is necessary to systematically analyze the influence factors to the comfort property of fabric, insure to obtain ideal water repellency and not worsen the original properties of fabrics.Key words：water repellent; softness; antistatic; breathability; water vapour permeability; thermaltransmissivity作者简介：梁亮（1983），男，浙江宁波人，硕士研究生在读，主要从事染整理论与染整新 技术研究。