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导报课堂 | 剪不断理还乱的PFAS —— PFAS在纺织防水防油整理中的应用历程

6月2日


与早期采用高分子材料涂层整理的方法不同,现代纺织产品的防水、防油和防污整理通常使用特殊的高分子整理剂对纤维材料进行改性处理,使之兼有拒水和拒油性能,经整理的织物表面不会形成连续的高分子涂层膜,具有良好的防水透湿功能。被污物,尤其是油性污物沾污后也极易洗去。而在这类特殊的高分子整理剂中,PFAS类聚合物的应用性能最佳。


最早应用含氟聚合物赋于纺织品防水拒油性能的是杜邦公司,其于1950年申请的超高分子量聚乙烯(PTFE)乳液处理纺织品专利中显示使用了含氟聚合物。但由于PTFE成膜温度远超常用纤维的分解温度而未能真正进入商业化的开发。1951年,3M公司合成了PFOA与三氯化铬的络合物,继而在1951到1953年又合成了全氟辛烷丙烯酸酯的乳液。1955年后,商品化的防水防油整理剂正式推向市场,如Sctochgaurd FC-208等。之后,德国的Höechst(赫斯特)、法国的Atochem(阿托)、日本的大金(Daikin)和旭硝子(AG)、瑞士的Ciba(汽巴)和英国的ICI等都先后推出了同类产品,风靡市场。到上世纪90年代,通过一系列的收购兼并,杜邦、3M、大金、旭硝子、赫斯特和阿托这6大含氟防水防油剂的生产商都形成了从含氟单体开始一直到聚合物乳液全产业链的生产能力。采用的工艺路线包括电解法(3M)和调聚法,但其合成工艺并非直接使用PFOS和PFOA,它们只是这些单体合成过程中的副产物,并不是目标产物。


我国染整行业规模化使用含氟防水防油整理剂始于上世纪的70年代末至80年代初。随着我国纺织工业的快速发展和市场需求的迅速增加,这类高端的含氟功能性整理剂的耗用量急剧增长。2006年我国“三防”整理剂的耗用量已达1.1万t以上,其中95%源自进口,制成的纺织品服装大部分出口欧美市场。

为了适应市场的变化和满足市场的需求,从上世纪70年代中期起,我国的科技工作者开始了对含氟织物整理剂的协同攻关研究,并取得了不少阶段性的成果,但一直未能在国产化和产业化方面取得突破性的进展。直到2009年,山东中氟率先实现了C8单体的国产化,但后因装置发生爆炸,再未重开,留下的四川西艾氟、福建三农和浙江巨化等成为国内仅有的几家防水防油剂单体的生产商,单体总产能达3000t以上。但此时,全球对C8全氟烷基化合物的禁用已经提上了议事日程。事实上,当国内还在为突破C8防水防油剂国产化的关键技术障碍苦苦探寻时,因预计到C8全氟化合物很快就将在全球范围内被以立法的形式禁止生产和使用,欧美日等国的全氟化合物生产商从2003年就开始转向生产和销售C6的短链防水防油剂,并迅速占领了国内外市场。等国内意识到这个发展趋势转而将目光放到C6上时,也早已错失“良机”。2017年,四川西艾氟率先实现了C6单体的国产化,但此时,国际社会全面禁止生产和使用PFAS的呼声已经一浪高过一浪,C6的PFAS终究也将难逃被禁止生产和使用的“厄运”。


下期将带来“PFAS危害的研究与事件阐述”,敬请期待!

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