摘要：利用市售的防污整理剂与浸轧工艺对汽车内饰织物面料进行处理，并阐述了防污机理，以改善织物面料的防污性能。结果表明：经过整理剂处理后，织物面料具备优异的防污性能与防污耐久性，其中最优配方的防水等级为90分、防油等级为6级、防水和醇溶液等级为5级、耐生活污渍等级为5级；通过该项研究，解决了内饰织物面料易脏污、脏污后不易清理的问题，可有效减少客户对车辆内饰织物易脏污的抱怨，提升车辆内饰的感知品质。
关键词：汽车；织物面料；内饰；防污性能
汽车内饰面料分为织物、合成皮革、天然皮革等，其中织物面料占比在50%以上。一般而言，织物面料主要用于汽车座椅、顶棚、门板、立柱饰板、地毯、遮阳板等零部件。织物面料使用的场景与位置不同，其性能要求各异，如座椅面料对拉伸力、撕裂力、缝合力、耐磨损性能、耐摩擦色牢度、抗静电性能、燃烧特性等有较高要求，顶棚面料对耐湿性、耐水解性、耐热性、抗霉性能、燃烧特性、耐剥离性、弯曲弹性力等性能有较高要求[1]。
相对于合成皮革与天然皮革，织物面料在长期使用过程易脏污，脏污后难以清理。此外，共享车、网约车等新型出行方式行驶区域、驾乘人员复杂，其应用推广也对汽车材料的防污性能提出新的要求。根据权威的市场研究与咨询服务商J.D.Power(君迪)调查数据显示，内饰易脏污问题在近3年一直处于排名前10内的问题，且客户特别关注汽车内饰面料易脏污的问题[2]。
提升织物面料防污能力，一方面可有效解决车辆内饰易脏污技术痛点和现实需求，减少客户抱怨；另一方面有利于塑造车辆全新技术亮点，提升车辆内饰感知品质，增加消费者对产品认可度，提升品牌价值。本文以市售的防污整理剂为材料，通过改善织物表面的亲疏水、亲疏油特性，从而改善织物面料的防污性能。处理后面料具备优异的防水、防油、防水和醇溶液性能、耐生活污渍性能和防污耐久性能，可满足长期防污要求。
1.1 试验材料
面料：涤纶织物面料(市售)。试剂：防污整理剂[C6型防水防油整理剂，包含5%TG-5601型整理剂和1%BI交联剂，大金氟化工(中国)有限公司]，海天酱油、亨氏番茄酱、可口可乐、鲁花花生油(市售)，液体石蜡、正十六烷、正十四烷、正十二烷、正癸烷、正辛烷、正庚烷(分析纯，国药试剂有限公司)。
1.2 参考标准
相关性能测试参考AATCC标准、ISO标准、国家标准以及纺织行业标准，具体标准见表1。
1.3 试样准备与处理
结合实验室条件，采用浸轧-焙烘工艺，首先将待处理织物面料置于处理液中浸泡处理，其中处理液中包含质量浓度为5%的TG-5601型整理剂和1%的BI交联剂。待织物完全润湿后取出，经立式轧车辊轧，轧辊压力为0.03MPa，最后将面料置于130℃烘箱中处理300s定形。
1.4 防污机理
本文利用市售的含氟交联型整理剂处理织物，通过在织物表面增加低表面能的功能层，降低织物的表面能，使得液体污渍在接触织物时形成液珠而非直接浸润织物，则污渍即可通过干毛巾、干纸巾等直接吸附擦除，从而提升面料的防污性能。
其中，试验所用整理剂为嵌段型含氟聚合物，整理剂的化学结构如图1a所示；试验所用的面料为PET面料，其化学结构如图1b所示。由于PET与整理剂的分子链段中均含有酯基官能团，因此面料浸润在整理剂中时整理剂与PET纤维可通过氢键、色散力、诱导力等分子间作用力形成相对较强的相互作用。因而，整理剂可以较为容易地黏附在纤维的表面。这也是形成抗污层的前提。
在随后的热处理过程中，整理剂分子链段中的交联官能团在交联剂的作用下，相互之间发生交联反应。而面料的防污性能与整理剂分子间的交联反应密不可分。由于交联反应的发生，纤维表面的抗污层可以具有更加优异的耐磨性，保证了长期使用过程中的防污性能。进一步利用扫描电镜对比分析了整理剂处理前后织物面料纤维表面的微观形貌，如图2所示。整理前PET纤维表面相对较为光滑；相比之下，经过整理剂处理以后，PET纤维的表面变得相对粗糙。整理剂处理前后纤维表面形态的变化间接地证明了纤维表面形成了抗污功能层。此外，PET纤维之间的孔隙并没有因为整理剂的处理而发生明显变化。所以，整理剂功能层主要是通过分子间作用力结合形成于纤维的表面，并在交联剂的作用下相互之间发生交联反应。因此，整理剂功能层并不会影响织物面料的透气性能进而对面料舒适性产生影响，这也是织物面料舒适性的重要保障。
由于织物面料在浸渍与热处理的过程中，整理剂中的含氟聚合物与交联剂在织物纤维的表面发生交联反应，形成了含氟聚合物抗污层，所以经过防污整理后面料具有较低的表面能，仅为10mN/m。相比之下，水、乙醇、植物油的表面能分别为72、24、20mN/m。如图3所示，当水、醇、油等液体接触到处理后的织物面料时，其无法浸润并铺展在织物的表面，因而也无法进一步从织物的表面进入内部[3]。因此，污渍可以通过干毛巾、纸巾等吸附进行擦除，保证了长期使用过程中面料表面的清洁。
综合上述分析，经过处理后，面料的防污性能来自于整理剂在织物纤维表面形成的低表面能的含氟功能层，液体污渍在接触织物表面时无法浸润进入纤维的表面，而是以液滴的形式存在。因此，污渍可以通过干毛巾等进行快速清除和打理，赋予了织物面料优异的防污性能。
2.1 防水性能
本文参照AATCC22低速喷淋试验模拟内饰织物面料的防水性能，性能评价指标见表2。
经过防污处理的织物面料，喷淋试验后，织物表层仅有少量水滴黏附，织物无浸润情况，其防水等级为90分；作为对比，未经处理的织物面料，经过喷淋试验后，织物表面完全浸润，无任何防水性能。由以上测试结果可知，普通织物面料在经整理剂处理后，其防水性能明显提升。因此，水性脏污，如：果汁、可乐、咖啡等，在沾污采用该工艺处理后的面料时，可通过干毛巾、纸巾等快速擦拭移除，增强车辆织物内饰抵御水性污渍的能力，可有效提升汽车内饰的防污水平。
2.2 防油性能
驾乘人员在车内餐饮，如食用油炸食品，容易造成织物面料沾染油污。此外，车辆在4S店维修时，维修人员佩戴的手套表面易沾上机油等油污，在接触车辆内饰过程中易将油污转移至内饰织物表面。然而车辆内饰一般情况下是无法进行拆卸洗涤的。因此，为保证内饰织物长期使用下具有防污性，有必要提升面料的防油性能。防油性能测试参照AATCC118开展，测试标准溶液见表3。
如表3所示的标准试液，等级越高代表防油性能越好[4]。一般而言，有防油性能要求的产品，其防油等级不小于4级。经过前述防污处理的面料，其防油等级可达6级；相比之下，未经处理的面料，其防油等级仅为1级。因此，经过防污处理后，织物面料的防油性能也有大幅提升，可满足日常驾乘、车辆维护使用要求，植物油、矿物油等油性污渍相对不易沾污在织物的表面，对于改善车辆内饰的防污水平有较大帮助。
2.3 防水和醇溶液性能
醇类化合物是化妆品主要成分之一，为研究处理后的面料抵御化妆品的沾染能力，参照AATCC193模拟内饰面料耐醇溶液的性能，测试标准试液成分与配比详见表4。
由表4可知，等级越高代表其防醇溶液性能越好。防污处理后的织物面料，其防水和醇溶液等级达到5级，相比之下未经处理的织物面料无防水和醇溶液性能(0级)。因此，经过该工艺处理的织物面料，防醇溶液性能明显提升，初步具备抵御醇类污染物的能力。
2.4 耐生活污渍性能
为进一步模拟面料与常见生活污物如成品油、酱油、可乐等接触后污渍的沾染性能，本文参照GB/T30159.1要求，测试了面料的耐生活污渍性能，相关耐生活污渍等级见表5。
如表5所示的耐生活污渍等级标准，等级越高代表面料的耐生活污渍性能越好，耐生活污渍性能一般要求在4级或以上[5]。防污处理后的织物面料，其耐生活污渍等级达到5级，相比之下未经处理的织物面料无耐生活污渍的性能(1级)。因此，经过该工艺处理的织物面料耐生活污渍的性能明显提升，污渍接触织物面料后，不易沾染织物，可通过纸巾、毛巾等直接擦拭移除，如图4所示。
2.5 防污耐久性
为模拟处理后的面料防污性能的使用耐久性，本文采用马丁代尔仪按照ISO12947-2的要求使用干摩擦布摩擦处理后的面料5000次，并按照2.1—2.4的要求，分别评定试样的防水性能、防油性能、防水和醇溶液性能，以及耐生活污渍性能(见表6)。其中，经历马丁代尔干摩擦布模拟耐久测试后，防污处理的织物面料防水性能仍达到80分、防油性能为5级、防水和醇溶液性能为3级、耐生活污渍等级为5级。
在汽车内饰面料长期使用过程中，一般而言，面料是无法进行拆卸并进行水洗清理的。考虑到实际使用场景，一般消费者有可能使用湿布、湿纸巾等对脏污的地方，特别是干污进行擦拭清理。为模拟处理后面料耐湿布擦拭性能，采用马丁代尔仪按照ISO12947-2的要求使用湿润的摩擦布摩擦处理后的面料500次，并按照上述2.1—2.4的要求，分别评定试样的防水性能、防油性能、防水和醇溶液性能和耐生活污渍性能。其中，经历马丁代尔湿摩擦布模拟耐久测试后，防污处理的织物面料防水性能仍达到80分、防油性能为5级、防水和醇溶液性能为4级、耐生活污渍等级为5级。
因此，防污处理的织物面料具有相对优异的防污耐久性能。
3、结论
3.1 经过防污处理后的织物面料防水、防油、防水和醇溶液性能、耐生活污渍性能明显提升，其中防水等级为90分，防油等级为6级，防水和醇溶液等级为5级，耐生活污渍等级为5级，可有效抵御常见生活污渍对织物面料的沾污。
3.2 经历马丁代尔仪干摩擦5000次以后，防污处理的织物面料防水性能仍达到80分、防油性能为5级、防水和醇溶液性能为3级、耐生活污渍等级为5级；马丁代尔仪湿摩擦500次以后，防污处理的织物面料防水性能仍达到80分、防油性能为5级、防水和醇溶液性能为4级、耐生活污渍等级为5级；防污处理后的面料具备优异的防污耐久性，在正常使用情况下，可提供更长久的防污防护性能。
3.3面料的防污性能与整理剂在面料表面形成的低表面能的交联型防污层密切相关，污渍无法浸润并铺展在织物表面，而是以液滴形式存在并可通过简单擦拭去除。
参考文献
[1]倪冰选.汽车装饰用织物新国标解读[J].纺织导报，2017(9)：86-88.
[2]贺丽丽，桑嫘嫘，李龄，等.聚丙烯材料防污性能研究[J].汽车工艺与材料，2016(2)：50-54，58.
[3]金鹏.一种抗菌性防水、防油、防污面料复合功能整理技术[J].山东纺织经济，2014(12)：26-28.
[4]党敏，陆雅芳，王建平.国内外功能性家用纺织品测试技术及标准的发展与应用[J].纺织导报，2014(10)：106-112.
[5]晋加伟.汽车内饰件的材料性能及试验方法研究[J].汽车零部件，2015(5)：79-80.
免责声明
本篇内容来源于期刊--纺织工业，作者--俞雁1，方基永2，李波1(1.广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院；2.广东工业大学材料与能源学院)，文中观点仅供分享交流，不代表本网站立场。如涉及版权等问题，请您告知，我们将及时处理。
| 更多相关内容可关注本网站和公众号AutoNewTech
扫码添加客服微信