我國是一個草原大國，草原面積居世界第二位。牧區(qū)是我國少數(shù)民族主要聚居區(qū)，有蒙古族、藏族、維吾爾族、回族、滿族、朝鮮族、哈薩克族、柯爾克族等40個少數(shù)民族，總?cè)丝跒?052萬[1]。

    自古以來，廣大牧民群眾“逐水草而居”，帳篷是牧民最常見的住宅。由于帳篷在使用過程中，一般情況下是處于野地露營狀態(tài)，需承受日曬雨淋，而篷布是帳篷的主體部分，所以，如何提高牧區(qū)帳篷篷布的防水性能和降低篷布的成本顯得尤為重要[2]。但目前國內(nèi)外對游牧用帳篷的研究幾近空白，對游牧用帳篷篷布的防水性能研究也未見報道。

    帳篷篷布發(fā)展到今天，主要是通過采用涂層技術(shù)來達到防水效果，主要是在織物表面均勻地涂上一層能形成薄膜的高分子化合物，由于它既能賦予織物各種功能，又能賦予織物以獨特的風格手感和外觀，且能大大地提高產(chǎn)品的附加值，其效果是一般印染整理所難以達到的。目前篷用織物已是產(chǎn)業(yè)用涂層織物中消耗量最大的品種。涂層劑按化學結(jié)構(gòu)分類主要有：聚丙烯酸酯類(PA)、聚氨酯類(PU)、聚氯乙烯類(PVC)、有機硅類、合成橡膠類，還有含氟類、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯和蛋白質(zhì)類[3-4]。表一為各種常用的四種涂層劑性能的比較。

    表1常用涂層劑性能比較 

    聚四氟乙烯是唯一集防水、拒油、防污三種功能于一體的樹脂，它耐熱、耐

    氧化、耐氣候性好，不霉變，彈性好，無粘搭現(xiàn)象，是一種理想的涂層劑，但價

    格非常高，這限制了它的使用。為了使帳篷篷布具有良好的防水性能，本文擬采用不同整理工藝，含氟拒水整理劑對篷用織物進行整理，并對其性能進行測試，為研究出防水性能優(yōu)異、成本合理的游牧用帳篷篷布提供依據(jù)。 

2 實驗部分

    2.1實驗材料

    整理劑：含氟拒水整理劑；交聯(lián)劑：三聚氰胺和乙二醛，實驗中交聯(lián)劑的作用是與含氟拒水整理劑反應，在纖維表面形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使拒水劑的脫落受阻，提高織物的整理效果與耐水洗性。

    催化劑：冰醋酸，分析純。

    2.2試驗步驟

    拒水功能整理（除油漂白→染色→烘布→浸軋樹脂→烘干→浸軋→焙洪定型→冷卻→出布→成卷）→樣品測試。

    2.3實驗儀器及測試方法

    2.3.1實驗儀器

    5101-3E電熱鼓風干燥箱；MP502B型電子天平；55YH不銹鋼恒溫水浴鍋；YG812N型織物滲水性測試儀；燒杯；量筒。

    2.3.2測試方法

    （1）耐靜水壓測試

    試樣夾頭面積：l00cm2，水壓上升速率：l000Pa/min~20000Pa/min數(shù)字設定。

    測試前的準備工作：在做增壓、定壓計時、定壓定時、撓曲松弛實驗前，測

    試前需將下夾頭里加滿水后，夾好試樣，按←鍵，進入校正狀態(tài)清零。

    本儀器工作模式有5種分別是：1)增壓法；2)定壓計時；3)定壓定時法；4)撓曲松弛法；5)滲水漏水法(恒速)。本實驗采用增壓法：測試準備好后，進入設定中方法選擇項，設定好上升速率。按啟動鍵開始測試，當試樣上面出現(xiàn)第三滴水珠時按停止鍵，儀器自動保存測試數(shù)據(jù)，測試完畢，活塞自動回位。  

 3 結(jié)果與討論

    影響有機氟整理織物防水性能的因素很多，如紗線性質(zhì)、粗細、織物密度、緊度、厚度、坯布前處理工藝、整理劑、助劑性能、用量、酸堿度、軋余率、加工流程、溫度、時間等等。本項目研究人員在參閱大量國內(nèi)外資料的基礎上，重點針對織物緊度、坯布前處理工藝、整理劑、酸堿度、助劑配方、浸軋流程、軋余率等七大因素開展了系列工藝試驗，并對拒水原因進行了測試分析。

    3.1織物緊度對防水性能的影響

    織物的緊密度是防水的基礎，松弛的結(jié)構(gòu)顯然難以做到有效的防水。對3種普通T/3×3坯布和特制的T/3×3坯布（4#樣品）統(tǒng)一用普通有機氟整理工藝進行試驗，結(jié)果見表2。

    表2織物緊度與靜水壓測試結(jié)果 

    由表2可以看出，織物緊度與防水性能關(guān)系顯著，緊度越高，防水性能越好。但在實際生產(chǎn)中，受設備條件的限制，不可能將織造緊度無限制提高。我們專門試織的4#樣品緊度已經(jīng)接近設備極限，但靜水壓指標距牧區(qū)新型帳篷面料標準仍然有相當大的距離，不過與市銷有機氟防水布指標（以3.45kPa計，下同）相比，有了18.8%的提高。  

    3.2坯布前處理工藝對防水性能的影響

    盡管牧區(qū)新型帳篷采用白色面料，可以省略染色過程，但由于生坯上難以避免的油漬、污漬，除油、漂白工藝是無法省略的。在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，同樣規(guī)格的坯布做防水整理，染色布防水效果普遍好于漂白布。因此，采用特制T/3×3坯布（以后試驗均采用此坯布，不再復述），確定了3套工藝方案進行試驗，分別為：

    1#方案：普通95℃雙氧水漂白＋有機氟整理；

    2#方案：130℃高溫染色＋有機氟整理；

    3#方案：130℃高溫漂白＋有機氟整理。

    試驗結(jié)果為：1#方案樣品，靜水壓4.1kPa；2#方案樣品，靜水壓4.54kPa；3#方案靜水壓4.43kPa。

    可以看出，3#方案靜水壓指標比1#方案提高了8%。分析其原因，估計是坯布在高溫水浴作用下，纖維產(chǎn)生了重新分布，結(jié)構(gòu)變得更為緊密、均勻，從而提高了防水效果。

   3.3有機氟整理劑對防水性能的影響

    采用不同品種的有機氟整理劑處理織物，防水指標的差異是很大的。本次研究先后共采購了產(chǎn)自國內(nèi)外5批不同廠家型號的有機氟（廣州聯(lián)莊有）進行比較試驗，試驗結(jié)果見圖1。

    需要說明的是，1#、2#、3#為國產(chǎn)有機氟整理劑，4#、5#為進口有機氟。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，進口整理效果明顯好于國產(chǎn)，但用普通工藝仍然達不到牧區(qū)新型帳篷面料標準要求。因此篩選出4#繼續(xù)進行下一步試驗。  

    3.4有機氟整理液酸堿度與靜水壓的關(guān)系

    在其他條件不變的情況下，我們配制出不同酸堿度的有機氟整理液進行試驗，測試結(jié)果見圖2。

    據(jù)資料介紹，有機氟分子構(gòu)成一般由4部分組成：氟碳鏈節(jié)、緩沖鏈節(jié)、高分子鏈節(jié)、其它的改性基團。氟碳鍵的強極性會降低整個分子的穩(wěn)定性，通過緩沖鏈節(jié)與主鏈相連來提高單體的穩(wěn)定性。在酸性條件下，對第二個組成部分造成影響，使其緩沖鏈節(jié)穩(wěn)定。如果在堿性條件下或酸性不是很強的情況下，就會破壞其緩沖鏈節(jié)，單體不穩(wěn)定，防水效果就會變差。圖2的試驗結(jié)果驗證了這一理論：pH值越高，靜水壓指標越低；pH值越低，靜水壓指標越高；隨著PH值不斷降低，靜水壓指標提升趨緩。  

 3.5有機氟整理液配方研究

    通過采取以上諸多措施，靜水壓指標提升至5.41kPa，比普通有機氟防水布提高了56.8%，但單一措施對防水指標的影響均有限，因此嘗試重點對有機氟整理液配方進行攻關(guān)，以期在防水指標上有所突破。

    首先，以上述4#、硬挺劑、抗靜電劑、弱酸作為基本配方，分別加入A、B、C、D、E五種不同型號樹脂進行試驗，結(jié)果見表3。

    表3不同樹脂整理織物的靜水壓值

  

    由上表可知，加入A、B、C型樹脂不僅未改善織物防水性能，反而使其變差；加入D型樹脂對防水指標影響不大；加入E型樹脂使靜水壓指標提高了6.5%。于是，單獨針對E型樹脂制訂了下列4套方案進一步試驗，結(jié)果見表4。

    1#方案：基本配方＋E型樹脂＋交聯(lián)劑A；

    2#方案：基本配方＋E型樹脂＋交聯(lián)劑A＋催化劑；

    3#方案：基本配方＋E型樹脂＋交聯(lián)劑B；

    4#方案：基本配方＋E型樹脂＋交聯(lián)劑B＋催化劑。

    表4交聯(lián)劑、催化劑對防水性能的影響

    由表4可知，交聯(lián)劑A對防水性能的影響不顯著（加不加催化劑都一樣），交聯(lián)劑B可略微改善防水性能，而加入催化劑后，防水指標顯著提高。在此基礎上又調(diào)整了配方比例，靜水壓指標基本可穩(wěn)定在6.1kPa左右，已經(jīng)超過了牧區(qū)新型帳篷面料標準要求。  

    3.6 軋余率、浸軋流程對防水指標的影響

    考慮到實際生產(chǎn)過程中會有一定波動，決定進一步尋找提高織物防水性能的途徑。在浸軋工藝流程方面，可分為一步法和兩步法。所謂一步法即為有機氟整理劑、樹脂、硬挺劑等助劑同浴浸軋、烘干，企業(yè)常用的即為這種方法；兩步法即為整理劑、助劑分別按先后次序浸軋、烘干。為探索這兩種工藝對織物防水性能的影響，依據(jù)上述4#方案配方制定了兩步法工藝：

    第一步：樹脂＋交聯(lián)劑＋催化劑＋硬挺劑，浸軋烘干；

    第二步：＋抗靜電劑＋弱酸，浸軋烘干，焙烘。

    一步法樣品靜水壓僅為5.95kPa，而兩步法樣品靜水壓達到6.49kPa。可以看出，采用兩步法工藝能明顯提高織物防水性能。因為這一工藝能使有機氟整理劑分子基團更完整地包覆于織物纖維表面，從而提高了織物防水效果。

    關(guān)于軋余率——這一以往不被重視的工藝參數(shù)，我們也進行了一些探索。試驗結(jié)果見圖3。

    由圖3可以看出，軋余率越高，靜水壓指標越好，而且實測數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較好。分析原因為：在高軋余率條件下，更有利于有機氟整理劑、樹脂、助劑在織物纖維表面均勻分布、充分反應，從而提高了防水性能。不過考慮到耗能的問題，本文沒有用更高的軋余率進行試驗。  

    4結(jié)論

    通過以上系列工藝措施，可以得出以下提高有機氟防水布防水效果的結(jié)論：

    1）高密織物是防水性能提高的基礎，必須采用較高的經(jīng)緯向緊度；

    2）高溫漂白工藝比普通漂白工藝效果更佳；

    3）進口效果好于國產(chǎn)，建議選用；

    4）較低的有機氟整理液pH值可使防水指標提高；

    5）整理液配方是提高防水性能的關(guān)鍵，宜反復試驗篩選出最佳方案；

    6）采用兩步法工藝、較高的軋余率，能有效提高防水性能。