含氟化合物及其在制革工業(yè)中的應(yīng)用
1.含氟表面活性劑
含氟表面活性劑具有許多普通表面活性劑不具有或者更優(yōu)的性能,如表面活性高、 用量少,具有優(yōu)良的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性,能明顯改善介質(zhì)的濕潤(rùn)、滲透、乳化及流平性能,同時(shí)還具有卓越的憎水、憎油及防污功能,廣泛應(yīng)用于消防、化工、農(nóng)藥、選礦、造紙、皮革、紡織等各個(gè)領(lǐng)域,是特種表面活性劑中的重要的品種之一。
氟碳表面活性劑的高表面活性,來源于其極低的表面能由于鏈具有柔順性,內(nèi)聚能小,與極性分子作用力弱,而鏈鍵能大,極化率小,鍵距短,故其耐熱性強(qiáng)氟碳表面活性劑之所以穩(wěn)定,一是氟碳鍵能高,二是直鏈的全氟烷烴的分子骨架是一條鋸齒形碳鏈,四周被氟原子包圍,帶有多余的負(fù)電性的氟原子形成一種負(fù)電荷保護(hù)層,使氟原子對(duì)鏈有屏蔽。氟碳表面活性劑作為高效乳化劑,與普通的碳?xì)浔砻婊钚詣┫啾?,具有很高的效能,且用量少,可以有效的防止水性分散體系粒子的凝膠和沉淀。
在皮革制造加工工藝中,氟碳表面活性劑可以作為潤(rùn)濕、分散乳化和勻染助劑使用,可以提高效率減少操作時(shí)間,提高皮革產(chǎn)品的質(zhì)量。作為浸水劑,可大大提高干皮的潤(rùn)濕滲透性,縮短浸水時(shí)間,利于出去皮上的各種雜質(zhì);作為勻染劑,則是利用氟碳表面活性劑的滲透性分散性緩染性和移染性,達(dá)到勻染和助染的目的;用作填充劑,在填充的同時(shí),可以是皮革具有優(yōu)異的防水防油性能。用含氟鉻配合物代替鉻鹽做固定劑進(jìn)行防水處理,可在皮革表面上形成氟樹脂薄膜,使革具有保濕透氣耐擦耐干洗等性能;作為流平劑具有流平快的特點(diǎn),還可以得到更均勻的涂膜,對(duì)皮革傷殘能起到很好的遮蓋作用,提高皮革的耐磨性。帶有碳?xì)渫榛挠腿苄苑急砻婊钚詣┳鳛槿旧鷦?,可很好的提高顏料涂料的分散性和載色體的均勻性,防止顏料結(jié)塊,使顏色更加鮮艷。此外,還可以作為,增加涂層的防水性能,同時(shí)提高涂層的爽滑程度。
然而,含氟表面活性劑由于其超高的穩(wěn)定性,在各種環(huán)境理化條件下幾乎不被分解,對(duì)環(huán)境有著高持續(xù)性的污染,在歐盟全面禁止在商品中的使用后,我國(guó)皮革制品的出口受到了很大的影響。所以,開發(fā)新的環(huán)保型的替代產(chǎn)品就受到了重視。3M公司在年研發(fā)了全氟丁基磺酸,其氟碳鏈短,在生物體內(nèi)無明顯的累積性,可隨著新陳代謝排除體外,且降解物對(duì)環(huán)境無毒。
2.防水、防油、防污整理劑
皮革是多孔性物質(zhì),容易被水等液體潤(rùn)濕。在涂飾工序中常在皮革表面噴涂疏水疏油有機(jī)物,使其覆蓋在膠原纖維表面,疏水疏油材料取代膠原纖維與空氣、液體接觸,達(dá)到皮革防水、防油、防污的目的。將有機(jī)氟產(chǎn)品用于皮革表面處理,由于其臨界表面張力很低,在皮革纖維表面做定向排列時(shí),可將皮革表面張力降低到20mN/m左右,遠(yuǎn)低于水及油類的表面張力,賦予皮革表面優(yōu)異的防水、防油和防污性能、保持良好的手感及優(yōu)異的透氣性、潤(rùn)濕性,且不會(huì)改變皮革表面的組織結(jié)構(gòu)。
皮革防水防油的處理機(jī)理一般分為三種:一是經(jīng)皮化材料處理后,是皮革纖維的毛孔堵塞,從而使水或油類物質(zhì)難于透過皮層,達(dá)到防水防油的目的;二是皮革經(jīng)處理機(jī)處理后,皮化材料與皮革表面纖維發(fā)生作用,大大降低了革纖維的表面張力,使水或油脂的各類塵埃不易附著于革纖維的表面,使水或油脂污物呈珠狀物從革纖維表面滑落,達(dá)到防水防油的目的;三是以某種特定的皮化材料處理皮革,在皮革表面纖維形成一種致密的表面層,阻止水或油進(jìn)一步向皮層滲透,達(dá)到防水防油的目的。早使用的有機(jī)氟皮革整理劑是含有六個(gè)碳原子以上的全氟羧酸類,它與處劑中的三價(jià)鉻離子形成鉻鹽絡(luò)合物,三價(jià)鉻離子又是皮革鞣劑,可與皮革膠原纖維中的氨基等基團(tuán)形成配位鍵,從而使全氟烷基牢固地“種植”在皮革表層上,使皮革表面形成憎水、憎油、防污膜,使皮革表面變得柔軟,豐滿,有彈性,具有防水、防油、防污、防霉、防化學(xué)腐蝕等功能。
美國(guó)3M公司申請(qǐng)了一種含氟烴類縮合物的皮革防水防油劑專利,該產(chǎn)品由羥甲基化胺或烷氧基化衍生物、至少含6個(gè)碳原子的醇、酰胺或脂肪酸和含全氟碳鏈的乙烯基單體縮合而成。作為理想的防水防油劑,含氟防水防油劑可降低表面張力、使皮革表面纖維和內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變,從而達(dá)到防水、防油、防污“三防”的目的,并使皮革保持自身的天然特性。
含氟材料的性能在防水防油抗污方面的優(yōu)勢(shì),是其他材料所不能媲美的。有筆者認(rèn)為,未來幾年我國(guó)含氟皮化材料發(fā)展方向?yàn)椋?/p>
(1)加強(qiáng)對(duì)含氟材料與無氟材料的復(fù)配增效及其它低氟量高效能的含氟材料的研究;
(2)通過少用或不用有機(jī)助劑,實(shí)現(xiàn)含氟皮化材料的綠色化生產(chǎn)與應(yīng)用;
(3)開發(fā)多功能型含氟皮化材料,使含氟材料不僅具有較突出的三防性能,而且還具備較好的附屬性能。
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