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氟系防水防油剂

Fluorocarbon Water and Oil Repellent
氟系防水防油剂
代际C8(全氟辛基,已淘汰)→ C6(全氟己基,过渡)→ C4/短链(受限)→ 无氟
优势同时拒水拒油、耐洗、低用量、不影响手感与透气
问题PFOA/PFOS 为持久性有机污染物(POPs),生物累积、难降解
法规欧盟 POPs 法规、REACH、ZDHC MRSL、美国 EPA
替代C6(过渡)、无氟防水剂(丙烯酸/硅/聚氨酯)
工艺浸轧 → 烘干 → 焙烘(150~170 ℃ × 1~3 min)
含氟碳链(全氟烷基)的防水防油整理剂,凭借极低表面能同时实现拒水、拒油与防污("三防"),性能最优但长链全氟化合物(PFOA/PFOS/C8)因持久性与生物累积性正被全球淘汰。

为什么氟最防水防油

拒液的关键在于降低织物表面能:表面能越低,液体越不容易铺展(接触角越大)。

水的表面张力约 72 mN/m,油(如矿物油、食用油)约 20~35 mN/m。

普通硅系与丙烯酸类防水剂表面能约 24~30 mN/m,能拒水但不能拒低表面张力的油。

全氟烷基(-CF₃、-CF₂-)的表面能极低(约 10~18 mN/m),低于绝大多数油类,因此能同时拒水与拒油。

此外 C-F 键极强(键能约 485 kJ/mol),赋予优异的耐热、耐化学与耐候性。

C8 到无氟的演变

  • C8(全氟辛基,C₈F₁₇-):性能最好,但在环境中会降解生成 PFOA(全氟辛酸),PFOA 具有持久性、生物累积性与毒性,被列入《斯德哥尔摩公约》POPs 名单,全球禁用。
  • C6(全氟己基,C₆F₁₃-):降解产物为 PFHxA,生物累积性显著低于 PFOA,是目前法规允许的主流过渡方案;但拒油与耐洗性不如 C8,且也面临越来越严的审查(部分国家已开始限制)。
  • C4 与短链:环境风险更低,但防水防油性能进一步下降。
  • 无氟防水剂:丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅、树枝状聚合物等,完全不含氟,是最终方向;缺点是拒油性差(一般只能拒水)。

工艺要点

  • 布面必须绝对干净:残留的精练剂、皂洗剂、柔软剂(特别是亲水硅油)会严重削弱防水效果。
  • 工作液 pH 5~6(醋酸),硬水会降低效果,需用软水。
  • 配方:防水剂 20~60 g/L(视要求)+ 交联剂(提高耐洗,如封闭异氰酸酯 5~15 g/L)+ 催化剂(可选)+ 渗透剂(选防水型,不可用普通亲水渗透剂)。
  • 浸轧(带液率 50%~70%)→ 预烘 100~120 ℃ → 焙烘 150~170 ℃ × 1~3 min。
  • 焙烘必须充分:氟碳链需要高温才能取向排列、形成规整的低表面能表面。
  • 焙烘后建议放置 24 h 再测(防水效果会随结晶取向继续提升)。

性能评价

  • 拒水性:喷淋法(AATCC 22 / GB/T 4745),评级 0~100 分(100 分完全不润湿)。
  • 拒油性:AATCC 118,用 8 种不同表面张力的标准液测试,评级 1~8 级。
  • 耐洗性:水洗 5/10/20/30 次后复测(AATCC 135 或 GB/T 8629)。
  • 耐水压与透湿:涂层或贴合产品还需这两项。
  • 易去污性(AATCC 130):注意防水与易去污是一对矛盾功能。
  • 环保检测:PFOA/PFOS 含量需符合法规限值(一般 <1 μg/m² 或更低)。

相关词条

  • 防水剂(water-repellent)
  • 无氟防水剂(aux-pfc-free)
  • 有机硅防水剂(aux-silicone-water-repellent)
  • 易去污整理剂(aux-soil-release)

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