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C6,C8,无氟防水剂的发展现状
更新时间:2023-01-16 点击:474

面料的润湿性一般是用液滴与固体的接触角来说明的,当接触角为0°时,面料表面被完全润湿;接触角<90°时,面料表面被部分润湿;接触角>90°时,面料有拒水的作用。所以液体对面料的润湿程度与液体和面料两种物质的表面张力相关,一般来说表面张力大的液体在表面张力小的面料表面是不容易润湿的。雨水的表面张力是73mN/m,油类的表面张力是20~30mN/m所以面料要具有较好的防水、防油效果,其表面张力应小于20mN/m,这样水、油等物质就难以渗入面料内部,从而起到对面料的防护效果。


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氟碳类防水整理剂的防水、防油性能取决于其碳链的长短(也就是氟化物含量),嵌入到碳链上的氟化物越多,碳链就越长,分子之间的稳定性就会越好,防水、防油的效果也就随之增强。


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C8防水剂的特点与问题

C8防水剂经过几十年的发展,质量与性能日趋完美,应用领域也十分广泛C8类含氟防水整理剂的碳链较长,分子稳定性好,产品的防水、防油、耐洗涤性能等方面的指标优异,一度成为防水剂市场的主打产品。尽管C8防水剂的防水、防油效果好,但在其生产中必不可少地会添加含有PFOS(全氟辛烷磺酰基化合物)与PFOA(全氟辛酸)等的化学物质。PFOS作为生产氟碳防水、防油剂的重要单体,可以达到很好的防水、防油性能,其分子式为CF3(CF27SO3,由17个氟原子和8个碳原子组成烃链(简称C8),在烃链末端连接一个磺酰基。



PFOS


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PFOA


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但是人们发现PFOS在受热、水浸泡、紫外线照射等条件下就会被释放出来,具有很强的迁移性,防水产品若接触人体,有害物质可能会迁移侵入。目前研究人员在世界各地的水源、人体和其它动物血样标本中均发现这种物质的存在,涉及范围之广令人惊讶。当PFOS沾附到人体皮肤或动物体表后,其中大部分会与血液中的血浆蛋白结合,其余则累积于肝脏和肌肉组织中。PFOS很难被降解,目前只有通过高温处理才能将其破坏。因PFOS对人类安全和生态环境具有严重的危害性,从而引起了国际社会的广泛关注。


PFOA作为疏水基碳链全氟化的含氟表面活性剂,其分子式为C7F15COOH,是类似于PFOS的物质,同时也是防水整理剂中仅次于PFOS的重要原材料。PFOA通常是用于生产高效能氟聚合物时所不可或缺的加工助剂,相对PFOS而言,其半衰期要稍短,但也具有与PFOS相似的各种生物毒性,而且有持续性的生物积累性,所以一些国家陆续出台了关于PFOA的限制性法规。


因此,在世界各国重视环保与可持续发展趋势中,纺织品采购及生产方都出台了限制纺织品含有PFOS和PFOA的实施办法。国外化学品制造商DuPont(杜邦)、Clariant(科莱恩)等公司在2015年就承诺彻底禁止生产C8防水整理剂,并以环保低排放的产品来取代,目前主推的C6防水剂就是代表性产品之一

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C6防水剂的特点与问题

是以六碳含氟树脂合成的,不含APEO、PFOA、PFOS的环保型产品。C6防水剂化学成分中的PFBS(全氟丁烷磺酸盐或磺酰化物)与PFOS相比,由于氟碳链短,毒副含量比PFOS和PFOA小,能随人体新陈代谢排出体外,无明显持久性生物累积,且其降解物无毒无害。


但C6防水剂在推向市场的初期也非一帆风顺,主要存在以下5个方面问题:

(1)用于高支高密产品时难以取得很好的防水效果;

(2)使用量大于C8产品,因而增加了生产成本;

(3)当布面清洗不干净或者采用回用水配料时,防水效果下降;

(4)若和柔软剂、硬挺剂、抗静电剂等助剂并用,防水效果下降;

(5)因表面张力低于C8产品,定向排列和结晶度较差,耐洗涤性差。


但是随着继PFOS和PFOA被国际社会淘汰或者限制使用之后部分学者和公众人物如今开始将火力瞄准全氟或多氟烷基物质(PFAS)整个一大类物质如果一切顺利,含氟防水防油剂很可能在2025年以后在欧洲被全面禁止使用。

无氟防水剂的分类,特性以及问题

为了配合绿色和平组织的“去毒”行动,以Nike、Adidas等服装及鞋类行业主要品牌和零售商组成的ZDHC的最终目标之一是去PFCs,即使用无氟防水剂



传统的无氟防水剂类型


石蜡-金属盐类


反应性脂肪族类,又分为:吡啶季铵类金属络合物类羟甲基类三嗪类


有机硅类,又分为:聚二甲基硅氧烷聚甲基含氢硅氧烷(或反应性聚硅氧烷)


随着去PFCs的加速,各大公司围绕着新时代服装的环保和性能需求,开发出了新一代无氟防水剂。



新型的无氟防水剂类型



石蜡类改性物一般和丙烯酸或者三聚氰胺树脂进行复配,提升环保性、稳定性、防水性、加工性等


改性有机硅类新型改性有机硅商品化较少


改性丙烯酸类改性的长链丙烯酸树脂成本低廉,但是手感较硬,手抓痕较重


聚氨酯类防水效果佳,面料通用性好,耐水洗性能佳,手抓痕尚可。但是成本很高)


纳米SiO2改性(多次洗涤仍具有较强的防水性能,但是纺织上商品化较少。



无氟防水剂存在的主要问题及原因


目前的无氟防水剂概念炒作元素较多,性能和加工性存在诸多问题




迄今为止还没有找到能够替代氟碳化合物的新型无氟防水剂。目前的无氟防水剂性能宣传有多好,其实都是表象,除了是无氟外,在性能方面要想达到含氟防水防油剂的水平,还为时过早。


前的含氟防水剂还可以提供防油防污性、耐水压性、抗血液性、抗酒精性、抗酸碱性、易去污性等高性能,这些也是未来需要去开发完善的功能,难度非常大。因此开发功能更全、性能更高的无氟防水剂,特别是表面张力更低的新型聚合物,是未来的主要方向


张工:17721696892