長(zhǎng)期以來(lái)，棉織物的防皺整理劑主要使用N-羥甲基化合物，但存在甲醛釋放的問(wèn)題。多元羧酸作為一種無(wú)甲醛防皺整理劑，已受到普遍關(guān)注。其中，檸檬酸作為一種多元酸防皺整理劑，與其它多元酸相比，因其價(jià)格低廉、毒性低等優(yōu)點(diǎn)受到人們的廣泛關(guān)注。但是檸檬酸的缺點(diǎn)是整理后織物的折皺回復(fù)角與2D樹(shù)脂相比較小，而且在焙烘后織物泛黃比較嚴(yán)重，這些缺點(diǎn)限制了檸檬酸在棉織物防皺整理中廣泛應(yīng)用[1-3]。
乙二醛也是一種無(wú)甲醛整理劑，能夠提高棉織物的折皺回復(fù)角，但是低濃度的乙二醛會(huì)對(duì)棉織物造成很大的強(qiáng)力損失，并且價(jià)格比較高[5-10]。但乙二醛的醛基比較活潑，在一定的條件下可以與檸檬酸上的羥基發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生新的交聯(lián)劑用于防皺整理。這樣不但能夠降低檸檬酸上的羥基在焙烘時(shí)引起的泛黃程度，還可以大幅度提高織物的折皺回復(fù)角。
本實(shí)驗(yàn)擬討論乙二醛-檸檬酸作為混合交聯(lián)劑對(duì)棉織物進(jìn)行防皺整理。分析了多種因素對(duì)棉織物防皺整理工藝及其他性能的影響，并測(cè)試織物的耐洗性能。
1試驗(yàn)
1-1材料、藥品及儀器
材料：經(jīng)退煮漂的斜紋棉機(jī)織物，規(guī)格為50tex×62.5tex，500根/dm×240根／dm
藥品：檸檬酸、乙二醛、硝酸鈉、次亞磷酸鈉、氯化鎂(MgCl2·6H20)，均為分析純；JFC（工業(yè)級(jí))。
儀器：ZBD型白度儀，YG026A型電子織物強(qiáng)力機(jī)，YG(B)54lD-I型全自動(dòng)數(shù)字式織物折皺彈性?xún)x。
1-2實(shí)驗(yàn)方法
1-2-1反應(yīng)機(jī)理
乙二醛的兩個(gè)醛基是個(gè)強(qiáng)極性基團(tuán)，碳顯較強(qiáng)的正電性，因而易與親核試劑反應(yīng)，而檸檬酸中羥基上的氧具有孤對(duì)電子，有較強(qiáng)的親核性，氧以及孤對(duì)電子進(jìn)攻羰基碳形成半縮醛，或進(jìn)一步反應(yīng)形成縮醛。這樣檸檬酸上的羥基與乙二醛反應(yīng)會(huì)形成一種新的交聯(lián)劑。
1-2-2檸檬酸-乙二醛整理劑的制備
分別稱(chēng)取一定質(zhì)量的檸檬酸與乙二醛(檸檬酸與乙二醛的摩爾比為4:1)，置于50℃的恒溫水浴鍋中，進(jìn)行4h的反應(yīng)，使反應(yīng)充分，即得到檸檬酸-乙二醛
1-2-3工藝流程
浸軋工作[自制的檸檬酸-乙二醛無(wú)甲醛整理劑(41.9％)，硝酸鈉0～4g／L]→浸軋(二浸二軋，軋余率80％)→預(yù)烘(100℃，3min)→焙烘。
1-3測(cè)試方法
斷裂強(qiáng)力：按GB／T3923.1-1997法測(cè)試：折皺回復(fù)角(T+W)：按CB／T3819—1997法測(cè)試；白度：采用白度儀測(cè)試。
2結(jié)果與討論
2-1催化劑的選擇
表1不同催化劑對(duì)整理織物性能的影響
試驗(yàn)編號(hào) | 催化劑名稱(chēng) | 回復(fù)角（°） | 白度 | 強(qiáng)力/N | 強(qiáng)力保留率% |
1 | 硝酸鈉 | 208 | 78.4 | 834 | 58 |
2 | 次亞磷酸鈉 | 199 | 59.2 | 904 | 63 |
3 | 氯化鎂 | 205 | 72.8 | 36.5 | 26 |
4 | 檸檬酸鈉 | 190 | 79.0 | 914 | 64 |
5 | 多聚磷酸鈉 | 182 | 77.3 | 949 | 67 |
注：交聯(lián)劑用量為6％、JFC0.2％、焙烘溫度為160℃、焙烘時(shí)間為90s
由表1可以看出，使用次亞磷酸鈉整理后織物的強(qiáng)力保留率較高，但是白度較差。次亞磷酸鈉的價(jià)格較高，而且作為含磷催化劑，對(duì)環(huán)境是有污染的，因此不考慮使用次亞磷酸鈉作為催化劑。使用氯化鎂后織物的折皺回復(fù)角較高，但是強(qiáng)力損失嚴(yán)重，僅剩26％，故不可使用。使用檸檬酸鈉和多聚磷酸鈉時(shí)，整理后織物的強(qiáng)力保留率和白度均較好，但是回復(fù)角太低，無(wú)法達(dá)到理想的防皺效果，所以也不能采用。使用硝酸鈉時(shí)，強(qiáng)力保留率稍低，但是整理后織物的防皺效果和白度均較好。所以采用硝酸鈉作為整理劑的催化劑。
2-2整理劑用量對(duì)織物性能的影響
表2不同用量的整理劑對(duì)整理織物性能的影響
整理劑% | 斷裂強(qiáng)力/N | 斷裂保留率% | 折皺回復(fù)角（°） | 白度 |
0 | 1428 | 100.0 | 125 | 81.9 |
3 | 923 | 64.6 | 168 | 79.8 |
5 | 850 | 59.5 | 196 | 79.6 |
6 | 830 | 58.1 | 201 | 79.4 |
7 | 816 | 57.1 | 206 | 79.0 |
8 | 810 | 56.7 | 216 | 78.8 |
9 | 808 | 56.6 | 214 | 78.6 |
10 | 806 | 56.5 | 212 | 78.5 |
注：催化劑用量為2％、JFC0.2％、焙烘溫度為160℃、焙
由表2可以看出，在整理劑用量為3％～8％時(shí)，隨著整理劑用量的增加，棉織物的折皺回復(fù)角得到了明顯的提高，整理織物的斷強(qiáng)保留率和白度有所下降。這是因?yàn)楹铣傻幕旌险韯┛膳c棉纖維大分子上的羥基發(fā)生酯化和醚化反應(yīng)，在纖維內(nèi)部形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，阻礙大分子間的相對(duì)滑動(dòng)，從而提高織物的折皺回復(fù)角。同時(shí)由于共價(jià)交聯(lián)，使纖維受外力后均勻分配外力的能力下降，易造成應(yīng)力集中，大分子鏈更容易斷裂，因而斷裂強(qiáng)力下降。其用量超過(guò)8％后，折皺回復(fù)角增加變小，原因可能是因?yàn)檫^(guò)量的整理劑會(huì)有一部分沉積在被整理織物表面，表面樹(shù)脂過(guò)多使彈性略有下降。綜合考慮，整理劑的最佳用量以8％為宜。
2-3催化劑的用量對(duì)織物性能的影響
表3催化劑的用量對(duì)織物性能的影響
硝酸鈉% | 斷裂強(qiáng)力/N | 斷裂保留率% | 折皺回復(fù)角（°） | 白度 |
0 | 840 | 58.8 | 205 | 79.8 |
2 | 810 | 56.7 | 220 | 78.8 |
3 | 798 | 55.9 | 222 | 78.4 |
4 | 790 | 55.3 | 224 | 77.4 |
5 | 800 | 56.0 | 221 | 75.2 |
注：交聯(lián)劑用量為8％、JFCO.2％、焙烘溫度為160℃、焙烘時(shí)間為150s
由表3可以看出，隨著硝酸鈉用量的增加，整理織物的的折皺回復(fù)角提高，當(dāng)用量達(dá)到4％時(shí)達(dá)到最大值，此后再增加催化劑的用量，折皺回復(fù)角幾乎維持最大值不再增加，而強(qiáng)力保留率卻有所增加，這是因?yàn)橄跛徕c在焙烘過(guò)程中，能釋放出堿性物質(zhì)，以中和多元酸高溫時(shí)釋放出的酸，減輕了對(duì)織物的損傷。白度隨著催化劑用量的增加而下降，主要原岡是因?yàn)檎韯┲械囊叶┡c硝酸鈉在焙烘過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生泛黃。通過(guò)綜合考慮各項(xiàng)性能，硝酸鈉的用量以3％為宜。
2-4焙烘溫度對(duì)織物性能的影響
表4焙烘溫度對(duì)織物的影響
焙烘溫度℃ | 斷裂強(qiáng)力/N | 斷裂保留率% | 折皺回復(fù)角（°） | 白度 |
- | 1428 | 100.0 | 125 | 81.9 |
150 | 860 | 60.2 | 201 | 80.0 |
160 | 810 | 56.7 | 219 | 78.7 |
170 | 780 | 54.6 | 220 | 73.2 |
180 | 747 | 52.3 | 224< |
注：交聯(lián)劑用量為8％、JFC0.2％、催化劑用量為3％、焙烘時(shí)間為150s
由表4可以看出，隨著焙烘溫度的升高，織物的折皺回復(fù)角提高，但斷裂強(qiáng)力和白度下降。但在160℃時(shí)白度還是很不錯(cuò)的，比單獨(dú)使用檸檬酸的白度要白(單獨(dú)使用檸檬酸的白度為77)。白度的變化趨勢(shì)為：隨著溫度的升高白度下降，160℃時(shí)，白度開(kāi)始下降，說(shuō)明高溫條件對(duì)于織物的泛黃起到促進(jìn)作用，尤其當(dāng)溫度到達(dá)180℃時(shí)，織物白度值很低。除高溫使纖維素氧化帶來(lái)織物白度的下降外，由于硝酸鈉是含氮催化劑，造成溫度較高時(shí)織物產(chǎn)生泛黃。綜合各項(xiàng)性能，焙烘溫度以160℃為宜。
2-5焙烘時(shí)間對(duì)織物性能的影響
表5焙烘時(shí)間對(duì)織物性能的影響
焙烘時(shí)間s | 斷裂強(qiáng)力/N | 斷裂保留率% | 折皺回復(fù)角（°） | 白度 |
- | 1428 | 100.0 | 125 | 81.9 |
90 | 900 | 63.0 | 190 | 81.4 |
120 | 828 | 57.9 | 195 | 80.8 |
150 | 800 | 56.0 | 219 | 79.4 |
180 | 754 | 52.8 | 224 | 78.8 |
注：交聯(lián)劑用量為8％、JFC0.2％、催化劑用量為3％、焙烘溫度為160℃
由表5可以看出，焙烘時(shí)間增加，織物的折皺回復(fù)角提高，而織物的白度和斷裂強(qiáng)力下降。這是因?yàn)楸汉鏁r(shí)間的增加，整理劑與纖維大分子的反應(yīng)也越充分，織物的防皺性能提高，但對(duì)織物的白度和斷裂強(qiáng)力有較大的影響，因而最佳的焙烘時(shí)問(wèn)以150s為宜。
2-6合成的整理劑與其它整理劑的比較
以上述優(yōu)化工藝對(duì)棉織物整理后與檸檬酸和2D樹(shù)脂整理的棉織物進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表6。
表6合成的整理劑與2D樹(shù)脂和檸檬酸的比較
整理劑類(lèi)別 | 斷裂強(qiáng)力/N | 斷裂保留率% | 折皺回復(fù)角（°） | 白度 |
未整理原布 | 1428 | 100.0 | 125 | 81.9 |
檸檬酸處理 | 1095 | 76.8 | 174 | 77.6 |
合成交聯(lián)劑 | 798 | 55.8 | 224 | 79.0 |
2D樹(shù)脂 | 789 | 55.3 | 222 | 79.3 |
注：交聯(lián)劑用量為8％、催化劑用量為3％、焙烘溫度為160℃、焙烘時(shí)間為150s
由表6可以看出，當(dāng)用
2-7織物的耐洗性能
以合成的整理劑在最佳工藝條件下整理的棉織物與經(jīng)檸檬酸酸整理的棉織物對(duì)比，測(cè)試耐水洗性，下表為水洗后使回復(fù)角降低20°的最少水洗次數(shù)。
表7使回復(fù)角降低20°的最少水洗次數(shù)
整理劑 | 折皺回復(fù)角（°） | 白度 | 最少水洗次數(shù) |
檸檬酸 | 174 | 77.6 | 18 |
合成整理劑 | 224 | 79.0 | 30 |
注：整理劑用量為8％、催化劑為3％、焙烘溫度為160℃焙烘時(shí)間為150s
由表7我們可以看出，在檸檬酸中加入乙二醛反應(yīng)后，能明顯提高棉織物的折皺回復(fù)角和耐水洗性能。原因是因?yàn)橐叶┡c檸檬酸中的羥基反應(yīng)，得到了一個(gè)更大的多元酸，這樣連續(xù)反應(yīng)的結(jié)果是得到一個(gè)具有更多反應(yīng)基團(tuán)的枝蔓狀產(chǎn)物，擴(kuò)大了與纖維的交聯(lián)，提高了織物的耐洗性能。
3結(jié)論
(1)用檸檬酸與乙二醛合成反應(yīng)后的混合整理劑對(duì)棉織物進(jìn)行防皺整理，其防皺效果比單獨(dú)使用檸檬酸效果要顯著得多，且白度、斷裂強(qiáng)力保留率和耐水洗性能良好。
(2)合成的自制整理劑的最佳整理工藝條件：整理劑用量為8％，硝酸鈉3％，JFCO.2％，焙烘溫度為160℃，焙烘時(shí)間為150s。
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