防水剂互配试验成果展示，给予芳纶拒水拒油性能
一、概述
芳纶作为高性能纤维，在超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、良好的绝缘性和抗衰老化等性能方面有着其他纤维无可比拟的优势，曾被称为“全能纤维”，应用领域十分广泛。主要在航天航空、橡胶、电子通讯、汽车和运动器材等工业方面应用。
芳纶纤维分子中含有大量苯环，化学稳定性好，耐腐蚀，比强度高，轻而坚牢，可用于制造海轮用和石油深井用缆绳。利用芳纶纤维耐高温、耐疲劳等特性，以制作档次较高的球拍、钓鱼竿、雪橇、滑雪板、滑雪杆、弓箭、赛艇、高尔夫球杆等，还可用于制作运动条件苛刻的登山鞋靴、拳击手套、赛车头盔、赛车车体等。由于石棉对人体呼吸道有严重危害，可由芳纶替代石棉制成增强橡胶密封板等密封件，用于汽车制动器的衬垫和衬圈。
二、拒水拒油-功能性简介
市面上现已成功开发出数款适合于不同行业应用的环保型C6拒水拒油整理剂，对芳纶进行拒水拒油整理，能赋予该织物更多的功能性，拓展其应用领域。实验表明，XSY-C605、XSY-C606、XSY-C607、XSY-C608能赋予芳纶超强的拒水拒油性能，复配使用性能更优良，并用交联剂后耐洗效果显著。
2.1拒水拒油理论
防水和拒水是两个不同的概念，防水是指织物完全不透水，不管是液态水还是气态的水，而拒水是指液态的水不能通过但允许气态的水通过，即不改变织物原有的透气性。在我国纺织印染行业习惯称的防水整理其实为拒水整理。面料的防水防油整理是将纺织品用低表面能的物质整理后使其表面张力小于水（72.6mN/m）和其他各种油污（20-40mN/m）从而不被润湿，达到防水防油的目的。
当一滴液体滴在固体表面，可能会完全铺展，也可能会形成水滴。如下图所示：
一般液体润湿固体表面的能力用接触角表示，根据Young-Dupre方程式:
如图1（c）所示，当液体在固体表面接触角大于90时，液体就不能润湿固体的表面，在固体的表面形成液珠。液体为水或油时，称为拒水或者拒油。
2.2常用拒水剂分类
常用的拒水剂分为：石蜡-铝皂类、有机硅类、含氟类。普通的拒水整理剂只能将物体表面张力降低到30mN/m左右，而有机氟拒水拒油整理剂可使表面张力降低到10-15mN/m，从而表现出优异的疏水疏油性能。同时有机氟拒水拒油整理剂由于其高度的化学稳定性，织物经整理后具有耐酸和耐碱的特性，因而适用于多种使用环境，此外，其在低浓度时也有很好的效果，同时还可以保持织物良好的手感和优异的透气、透湿性。
2.3芳纶拒水拒油性能的附加
由于芳纶独特的物理和化学性能，使得其广泛用于耐高温、阻燃、耐磨及高强度的功能性织物。世界各国对此研究也方兴未艾，新型功能织物层出不穷，应用领域不断拓展。芳纶与其他普通纤维混纺，解决了芳纶功能单一，价格昂贵等缺陷。同时，对芳纶进行类似于普通纤维一样的功能整理赋予芳纶相应的功能也是重要的手段之一，对芳纶进行拒水拒油整理，扩展芳纶的应用领域，进一步提升芳纶的附加值。
三、芳纶拒水拒油实验部分
3.1实验材料及试剂
棕色芳纶面料，拒水拒油整理剂：XSY-C605、XSY-C606、XSY-C607、XSY-C608，交联剂XSY-A系列：几款不同结构类型的交联剂
3.2实验设备
表2.1实验仪器
3.3实验方法
配制不同浓度的整理液，对芳纶织物进行拒水拒油整理。具体步骤为：配制整理液浸渍整理液，一浸一轧（轧液率70%～80%）焙烘（170，90s）。
3.4性能测试
3.4.1织物沾水（防水）性能
织物的沾水性能（即防水等级）根据AATCC 22-2010《拒水性：喷淋试验》进行测试，试样大小为20cm20cm，喷淋时间为25-30s，轻敲试样两端后与标样对照评级。
3.4.2织物抗碳氢化合物（防油）性能
织物的耐碳氢化合物（即拒油性能）根据方法：AATCC 118-2013《防油性：耐碳氢化合物测试》，从低级油到高级油依次测试，每级油测试五滴，从45角方向观察30s内织物是否有润湿现象或滴液周围有芯吸现象。
3.4.3织物耐洗性能测试
已进行防水处理的织物根据AATCC 135-2012《织物尺寸变化的测定》方法进行洗涤。试样大小为20cm20cm，一个完整的洗涤流程为洗涤漂洗脱水烘干。重复上述洗涤流程五次后测试织物的拒水拒油性能。
4实验结果与讨论
4.1交联剂对耐洗性能的影响
大多数整理后的织物经水洗，由于防水剂脱落，表面张力又升高，逐渐失去拒水拒油的性能，要使织物具有较好的耐洗性，需要在整理溶液中加入交联剂，与有机氟整理剂或者织物反应，在纤维表面形成三维网状结构，从而提高拒水拒油效果的耐久性。有必要首先通过实验寻找适合用于芳纶的交联剂，结果如下表所示：
表4.1交联剂对芳纶拒水拒油性能的影响
该实验选用具有优异的拒水拒油性能的XSY-C606作为考察对象，几款不同类型的交联剂中，以三聚氰胺类交联剂耐水洗效果最佳。三聚氰胺甲醛树脂，在高温焙烘条件下，有高的反应活性和交联性，形成三维网状的结构，其空间立体间隙能有效的支撑起全氟烷基链。同时三嗪环上—CH2OH基团中的羟基和芳纶纤维中大分子链上的酰胺基进行脱水反应，以化学键结合形成交联，也会与拒水拒油整理剂发生反应，从而提高洗涤牢度。后续实验中选用三聚氰胺类XSY-A作为交联剂。
4.2不同防水剂的拒水拒油性能
选用几款代表性的防水剂XSY-C605、XSY-C606、XSY-C607和XSY-C608同时具有拒油和拒油的性能，在芳纶织物上的性能表现如下表所示：
4.2防水剂对芳纶拒水拒油性能的影响
从结果可以看出：XSY-C608具有其他防水剂无可比拟的拒油性能，而XSY-C607在拒水方面表现优异，XSY-C605和XSY-C606的拒水拒油性能比较均衡。
4.3不同防水剂的协调效应
实验中选用的几款防水剂在拒水拒油方面分别有所侧重，如果复配使用的话，同样会产生很好的协同效应。实验配方及结果如下表所示：
表4.3防水剂复配使用对芳纶拒水拒油性能的影响
从结果可以看出，XSY-C605、XSY-C606和XSY-C607与XSY-C608复配后拒水性能没有下降，初期的拒油等级提升了1级，水洗五次后拒水性能提升了1-2级。可以选用XSY-C607与XSY-C608复配对芳纶进行拒水拒油整理。
5、结论及展望
拒水拒油整理提高了芳纶的服用性能，大大提升了产品附加值。我们针对拒水拒油功能进行了讨论，选用XSY-C607与XSY-C608复配对芳纶进行拒水拒油整理，大大满足了客户对拒水拒油等级以及耐洗方面（添加剂交联剂实现）的要求，为客户成功开发出了具备拒水拒油功能的芳纶。
不同的面料对于防水防油剂的需求不一致，一款产品不可能适用于所有的面料。通过试验和互配能够将不同的防水剂优点集结，扬长避短的满足不同的需求。
