無甲醛襯布膠水的制備及其應用

鄭丹丹，周建鳳，張光先,張鳳秀

(1.西南大學 紡織服裝學院，重慶 400716；2.西南大學 化學化工學院，重慶 400715)

無甲醛襯布膠水的制備及其應用

鄭丹丹1，周建鳳1，張光先1,張鳳秀2

(1.西南大學 紡織服裝學院，重慶 400716；2.西南大學 化學化工學院，重慶 400715)

普通襯布主要用脲氰醛樹脂制備，易釋放甲醛。為此，用丙烯酰胺并輔以三聚氰胺和乙二醛合成了無甲醛襯布樹脂，并研究了襯布最佳制備工藝。結果表明，用丙烯酰胺、三聚氰胺和乙二醛合成的襯布膠水，因引入了自由基聚合反應，結合逐步縮合反應，能夠快速制備出具有良好硬挺度、折皺彈性和白度的無甲醛襯布。襯布的最佳制備工藝為：烘焙溫度150 ℃、烘焙時間2 min、過硫酸銨質量濃度2 g/L、硝酸鋅質量濃度15 g/L。

襯布；甲醛；丙烯酰胺；硬挺度；折皺彈性

服裝襯布是服裝制作中的重要輔料之一[1]，在服裝中具有造型、保型、加固的作用[2]。服裝襯布有毛麻襯(黑炭襯、馬尾襯)、塑料襯(硬領襯、賽璐珞襯)、樹脂襯和粘合襯等[3]。前2種襯布因為存在種種缺陷，現在幾乎不再使用，目前主要使用后2種襯布[4-6]。

目前市場上的襯布主要是使用脲氰醛樹脂制備，其硬挺度、折皺彈性較好，制備容易，成本低，所以使用廣泛，但其容易產生甲醛，而甲醛是致癌及刺激性物質，對消費者健康產生影響。鑒于此，發達國家均對此立法限定，如歐洲的Oeko-Tex Standard 100。我國從2003年1月起，對紡織品的甲醛含量也做了限定(GB 18401—2001《紡織品甲醛含量的限定》)，并強制執行[7]。在研究工作中，主要集中在如何降低襯布甲醛釋放量的問題上，如在整理劑中添加甲醛捕捉劑[8]，用各種醇醚化DMDHEU樹脂以降低甲醛釋放量[9-10]，或在整理劑中加入各種催化劑使反應程度提高來減少甲醛釋放量[11]等。這些研究都有效地降低了甲醛釋放量，但仍有甲醛釋放。在消費者追求穿著時尚且健康的今天，開發無甲醛襯布膠水的研究具有重要的意義。

樹脂中經常使用甲醛是因為它與胺類物質反應產生的羥甲基再與甲醇醚化生成的—CH2—OCH3有很高的反應活性，在短短幾十秒至幾分鐘內能逐步縮合形成高分子，因此在制備襯布時甲醛很難被取代。本文在襯布膠水的分子設計中，引入了具有高反應速度的自由基聚合反應形成大分子骨架，并配合逐步縮合反應以形成體型高分子，使在不使用甲醛的同時，也能快速制備襯布，并使制備的襯布也具有良好的硬挺度、白度、折皺彈性，以期能取代有甲醛的襯布。

1 試驗部分

1.1 試驗材料與儀器

試驗材料：滌綸織物(重慶永川盈力襯布廠，經緯密度為168根/10 cm×157根/10 cm，經緯紗線密度為25.5 tex×22.9 tex)，乙二醛、丙烯酰胺、三聚氰胺、硫酸、四硼酸鈉、硝酸鋅、過硫酸銨(分析純，成都市科龍化工試劑廠)，三乙醇胺、甲醇(分析純，重慶川東化工(集團)有限公司)

試驗儀器：HH-4型數顯恒溫水浴鍋(常州國華電器有限公司)；HL-3842自動定形烘干機(南通三思機電科技有限公司)；臥式氣壓電動小軋車(南通三思機電科技有限公司)；YG(B)541D-Ⅱ型全自動數字式織物折皺彈性儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)；LLY-01型電腦控制硬挺度儀(常州正大通用紡織品儀器有限公司)；Datacolor 650電腦測色配色儀(Datacolor公司)；FT-IR傅里葉變換紅外光譜儀(天津市科器高新技術公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 整理劑的制備

稱取74.8 g丙烯酰胺、14.96 g三聚氰胺，常溫下加入65 mL乙二醛，放入恒溫水浴鍋，水浴鍋溫度設置為65 ℃，用恒溫水浴自帶的磁力攪拌裝置攪拌，加入三乙醇胺調節pH值至8～9，攪拌反應15 min，再加入50 mL甲醇,用硫酸調節pH值至5.5，繼續攪拌反應10 min，取出加入少量四硼酸鈉，溶解完全，保存備用。

1.2.2 整理工藝

將滌綸織物放入無甲醛襯布膠水中，完全潤濕后，用軋車軋壓(室溫)，軋余率為95%左右，然后放入熱定型烘燥機在一定溫度下烘焙反應一定時間。

1.2.3 正交試驗設計

因為襯布的整理效果受溫度、時間、引發劑過硫酸銨的濃度、催化劑硝酸鋅的濃度和整理劑濃度5個因素的交叉影響，為探討襯布的最佳整理工藝，選用L25(55)正交表設計了正交試驗，如表1所示。

表1 因素水平設計表Tab.1 Factor level design

1.2.4 性能測試

硬挺度按GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測定 第1部分 斜面法》，用LLY-01型電腦控制硬挺度儀測定，測試角度取45°，測試3次取平均值。

白度按GB/T 17644—2008《紡織纖維白度試驗方法》，用Datacolor 650電腦測色配色儀測定，光源使用脈沖氙燈，過濾接近至D65光源，測試3次取平均值。

折皺回復角按GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復性的測定 回復角法》，用YG(B)541D-Ⅱ型全自動數字式織物折皺彈性儀測定，測試3次取平均值。

所有測試均在溫度為25 ℃，相對濕度為65%的條件下進行。

2 結果與討論

甲醛與胺類物質反應并與甲醇醚化產生的—CH2—OCH3，能夠在短時間內迅速逐步縮合而形成大分子。其他的非甲醛類物質如二醛類物質與胺類物質醚化產生的—CH(R1)OCH3與—CH2OCH3相比相差甚遠，而且二醛類物質容易泛黃，因此要設計一個能夠在短時間內迅速反應生成高分子同時能形成體型結構的化學反應非常困難，這也是在化學整理工藝中經常使用甲醛的原因。

本文選用一種含—NH2的水溶性烯烴類單體作為反應物，它既可以與醛類物質反應產生羥甲基類化合物，又可以在自由基引發劑的作用下迅速發生自由基鏈鎖反應，形成高分子鏈。同時三聚氰胺與乙二醛反應后與主鏈縮合使高分子鏈形成體型高分子，從而大幅度提高了樹脂產物的硬度。因此，本文研究的無甲醛整理劑配方引入了自由基聚合與逐步縮合2種反應路線，實現了無甲醛襯布整理劑的快速整理。

膠水制備：丙烯酰胺和乙二醛反應生成丙烯酰胺乙二醛縮合物，然后與甲醇反應生成丙烯酰胺乙二醛縮合甲醚化物(用A表示)；三聚氰胺與乙二醛反應生成三聚氰胺乙二醛縮合物，再與甲醇反應生成三聚氰胺乙二醛縮合甲醚化物(用B表示)。

襯布制備：將滌綸織物放入襯布膠水中，浸軋后烘焙過程中在織物表面反應生成了體型交聯結構的物質，如圖1所示。

2.1 紅外光譜圖分析

2.2 正交試驗分析

為確定襯布制備最佳工藝參數，進行了正交試驗。表2示出用合成膠水整理襯布的抗彎長度的正交試驗結果。由表可知，對襯布抗彎長度性能的影響程度排序為E>A>C>B>D，即整理劑質量濃度對襯布抗彎長度的影響最大，溫度次之，然后依次是引發劑過硫酸銨質量濃度、時間、催化劑硝酸鋅質量濃度。由表2可得最佳工藝條件為A3B3C4D5，即：烘焙溫度為150 ℃，烘焙時間為2 min，引發劑過硫酸銨質量濃度為2 g/L，催化劑硝酸鋅質量濃度為15 g/L。

在正交試驗得出的最佳條件下對襯布進行整理，測得襯布的各性能指標：抗彎長度為175.7 mm，白度為78.1%，急彈回復角為154.3°，緩彈回復角為201.8°。可以看出，最佳條件下整理的襯布各項性能優良。

2.3 不同整理劑質量濃度制備的襯布性能

實際應用中，不同的用途需要不同硬挺度的襯布，因此探討了不同濃度整理劑對襯布性能的影響，結果如表3所示。可看到，隨著膠水質量濃度的增加，襯布的抗彎長度基本上線性增加，與預期的完全一致。這說明不同硬挺度的襯布可用不同濃度的整理劑進行制備，以滿足不同用途的需要；白度則隨膠水濃度的增加緩慢下降，也與預期一致。由低濃度膠水制備的襯布折皺彈性比原坯布相比有所提高；隨著膠水濃度的增加，襯布的折皺彈性反而逐步下降。這是因為襯布上的樹脂越多，襯布越厚，在折皺時變形越大，所受損傷越大，所以，制備襯布膠水的濃度越高，襯布的折皺彈性下降幅度越大。

表2 正交試驗數據表Tab.2 Orthogonal experiment table

表3 不同質量濃度整理劑整理的襯布性能Tab.3 Properties of interlining finishing with finishing agents of different concentration

注：過硫酸銨2 g/L，過硫酸銨15 g/L，烘焙溫度150 ℃，烘焙時間2 min。

3 結 論

1)在襯布膠水的設計中引入碳碳雙鍵基團，利用雙鍵基團的快速自由基鏈鎖反應，輔以縮聚反應，成功設計并制備了無甲醛襯布膠水。襯布也能像含甲醛的膠水一樣，在短時間內制備出來，并具有良好的硬挺度、彈性和抗折皺性。

2)襯布制備最佳工藝為：烘焙溫度150 ℃，烘焙時間2 min，引發劑過硫酸銨質量濃度2 g/L，催化劑硝酸鋅質量濃度為15 g/L。

FZXB

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Preparation of formaldehyde free glue for lining and its application

ZHENG Dandan1，ZHOU Jianfeng1，ZHANG Guangxian1，ZHANG Fengxiu2

(1.CollegeofTextileandGarments,SouthwestUniversity，Chongqing400716,China; 2.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China)

Ordinary lining is mainly produced from urine melamine aldehyde resin,which has the disadvantage of releasing formaldehyde.Therefore,a new formaldehyde free lining resin was synthesized from acrylamide in combination with melamine and glyoxal,and the optimum preparation technology for lining was studied.The results showed that the lining glue synthesized from acrylamide,melamine and glyoxal could rapidly fabricate free formaldehyde lining with excellent stiffness,elastic wrinkle and whiteness,by virtue of the introduction of free radical polymerization with a stepwise condensation reaction.The optimum preparation process of lining was as followed.The baking temperature was 150 ℃,baking time was 2 min,ammonium persulfate mass concentration was 2 g/L,and zinc nitrate mass concentration was 15 g/L.

lining；formaldehyde；acrylamide；stiffness；crease elasticity

10.13475/j.fzxb.20141200305

2014-12-02

2015-08-28

中央高校創新團隊項目(XDJK2013A021)

鄭丹丹(1991—)，女，碩士生。主要研究方向為功能整理。張光先，通信作者，E-mail：zgx656472@sina.com。

TS 195.2

A