椰油基葡萄苷及在織物抗皺整理中的泡沫性能研究

金國標，劉建華

(1.浙江理工大學材料與紡織學院，杭州　310018；2.浙江傳化股份有限公司，杭州　311215)

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椰油基葡萄苷及在織物抗皺整理中的泡沫性能研究

金國標1，劉建華2

(1.浙江理工大學材料與紡織學院，杭州310018；2.浙江傳化股份有限公司，杭州311215)

摘要：以椰油基葡萄苷(APG0814)為抗皺整理用發泡劑，采用剪切法分析APG0814水溶液的泡沫(發泡及穩泡)性能，討論抗皺整理助劑(抗皺劑TF-650、催化劑TF-651、醋酸)對APG0814水溶液泡沫性能的影響，研究海藻酸鈉、陰離子表面活性劑對抗皺整理液(含APG0814、抗皺劑TF-650、催化劑TF-651、醋酸)的泡沫性能影響。結果表明：APG0814水溶液的發泡性及泡沫穩定性均隨其濃度的增加而增加，并最終趨于穩定值；抗皺劑TF-650的加入降低了APG0814的穩泡性，但對發泡性影響不大；催化劑TF-651或醋酸加入后顯著降低了APG0814水溶液的泡沫性能，但抗皺整理助劑濃度變化對APG0814水溶液的泡沫性能影響不大。海藻酸鈉加入抗皺整理液后泡沫穩定性提高，但對發泡性提升不大，繼續加入陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)后，抗皺整理液的發泡性及穩泡性均有提高。

關鍵詞：椰油基葡萄苷；泡沫性能；抗皺劑；海藻酸鈉；十二烷基硫酸鈉

泡沫染整是將通過發泡制成泡沫體系后施加于織物上的一種低給液染整工藝。泡沫染整具有節能節水、生產效率高、加工品質好等優點，正逐步應用于紡織品的功能整理[1]。目前，泡沫整理的研究多集中在泡沫加工的工藝因素對整理效果的影響[2-5]，而功能整理助劑對發泡劑性能(發泡性和穩泡性)的影響尚未引起重視。染整用功能整理助劑多為陰離子或非離子型，或與之配伍，泡沫整理用發泡劑也多為陰離子或非離子型表面活性劑。陰離子表面活性劑的發泡性能普遍優于非離子表面活性劑，但后者的穩泡性能更突出。已有研究表明，二者按照一定比例復配后可顯著提高泡沫性能[6]。烷基多苷(APG)又名烷基糖苷，由可再生資源(淀粉或葡萄糖和天然脂肪醇)為原料而制得，耐酸耐硬水性能優良，是一類環保型非離子表面活性劑[7]。

本文以椰油基烷基糖苷(APG0814)為抗皺整理用發泡劑，采用剪切發泡方式，以DFA100型泡沫視頻動態分析儀測試了其泡沫性能，并考察了抗皺劑TF-650、催化劑TF3651及醋酸對APG0814水溶液泡沫性能的影響；在此基礎上，考察了穩泡劑海藻酸鈉及陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDS)對抗皺整理液(含APG0814、抗皺劑TF-650、催化劑TF-651及醋酸)的泡沫性能影響。

1試驗部分

1.1試劑與儀器

試劑：抗皺劑TF-650(工業級，浙江傳化股份有限公司)，催化劑TF-651(工業級，浙江傳化股份有限公司)，醋酸(分析純，杭州高晶精細化工有限公司)，海藻酸鈉(化學純，南京化學試劑有限公司)，椰油基葡萄苷(APG0814，工業級，臨沂市蘭山區綠森化工有限公司)，十二烷基硫酸鈉(SDS，分析純，撫順利瑩化工有限公司)。

儀器：DFA100型泡沫視頻動態分析儀(德國Kruss公司)，HH-4數顯恒溫水浴鍋(常州國華電器有限公司)。

1.2試驗方法

采用DFA100型泡沫視頻動態分析儀，由剪切法分析發泡性及泡沫的穩定性。將待測溶液置于20℃數顯恒溫水浴鍋中平衡一段時間，然后取40mL放于DFA100型泡沫視頻動態分析儀的量杯中，以4000r/min的速度剪切20s，讀取不同時間的泡沫高度。

1.3泡沫性能測試

1.3.1發泡性

發泡性以FH0表示，其為發泡終結時的泡沫高度，本文指的是剪切停止后0min的泡沫高度讀數，其單位為mm。該數值越大，表示發泡性越好。

1.3.2泡沫穩定性

泡沫穩定性以R5表示，其為泡沫老化5min的泡沫高度占發泡結束時泡沫高度的百分比，其單位為%。R5=(FH5/FH0)×100%。式中，FH5為剪切停止后5min時的泡沫高度，FH0為剪切停止后0min時的泡沫高度。該數值越大，表示泡沫高度穩定性越好。

2結果與討論

2.1APG0814質量濃度對泡沫性能的影響

采用剪切法測定了不同質量濃度APG0814水溶液的發泡性及穩泡性，結果如表1所示。

表1APG0814質量濃度對其水溶液泡沫性能的影響

濃度/(g/L)26101418FH0/mm4961808182R5/%5158808182

從表1中可知，當APG0814質量濃度為10g/L時，達到其臨界膠束濃度，此時氣/液表面上吸附的APG0814已接近飽和，因此，溶液的發泡及穩泡性趨于穩定。本文試驗中APG0814的質量濃度選為10g/L。

2.2抗皺助劑對APG0814水溶液泡沫性能的影響

2.2.1抗皺劑TF-650質量濃度對APG0814水溶液泡沫性能的影響

抗皺劑TF-650的質量濃度決定了整理后織物的抗皺效果。實驗考察了TF-650不同質量濃度對泡沫性能的影響，結果見表2。

表2抗皺劑TF-650質量濃度對APG0814泡沫性能的影響

濃度/(g/L)050100200300FH0/mm8078828277R5/%8049505047

由表2可知，抗皺劑TF-650的存在對于APG0814的發泡性無顯著影響，但降低了泡沫穩定性。其原因可能是抗皺劑TF-650不帶電且黏度較低，發泡時不影響表面活性劑分子在氣/液界面的快速鋪展。而在泡沫老化過程中，抗皺劑TF-650因其分子量小且分子極性大，造成泡壁上APG0814分子排列不夠緊密，降低了膜的氣閉性和修復能力，從而造成泡沫穩定性下降。

2.2.2催化劑TF-651質量濃度對APG0814水溶液泡沫性能的影響

在織物的抗皺整理中，催化劑可提高抗皺劑與棉織物間的反應活性。用量一般為抗皺劑用量8%～15%，基于此配方，改變其質量濃度，試驗考察了APG0814水溶液泡沫性能，結果見表3。

表3催化劑TF-651不同質量濃度對APG0814泡沫性能的影響

濃度/(g/L)0510152025FH0/mm804645454646R5/%803938343433

由表3可知，催化劑TF-651的存在顯著降低了APG0814水溶液的發泡性和穩泡性，但濃度對其影響不大。分析認為APG0814作為一種非離子表面活性劑，其水溶性是借助親水端與水之間的氫鍵作用，而催化劑TF-651中多為金屬鹽，可破壞氫鍵，致使APG0814分子排列不夠緊密，降低液膜的氣閉性，最終引起泡沫穩定性下降。

2.2.3醋酸質量濃度對APG0814水溶液泡沫性能的影響

抗皺劑TF-650與纖維素在弱酸環境下有較好的交聯反應，因此常添加pH調節劑，賦予抗皺劑更好的反應性能，其中醋酸為常用的pH調節劑。考察了醋酸不同質量濃度對APG0814水溶液泡沫性能的影響，結果見表4。

表4醋酸不同質量濃度對APG0814泡沫性能的影響

濃度/(g/L)00.51.52.03.04.05.0FH0/mm80525352515453R5/%80464849514846

由表4可知，醋酸的加入對APG0814水溶液的發泡性和穩泡性下降較大，但其質量濃度變化卻影響不大。其原因可能是醋酸這種水溶性極佳的小分子會影響親水端對自由水的束縛力，造成泡壁中液體的流動性增加；此外，醋酸根離子帶負電荷降造成APG0814分子排列不夠緊密從而使降低液膜的氣閉性，從而造成泡沫穩定性下降。

2.3其他助劑對抗皺用發泡原液的泡沫性能的影響

添加單一抗皺助劑對APG0814泡沫性能影響較大，但其質量濃度變化對APG0814泡沫性能影響不大。而泡沫抗皺整理液為發泡劑APG0814、抗皺劑TF-650、催化劑TF-651、醋酸的混合液，考慮到浸軋抗皺整理效果與助劑質量濃度的關系，選定泡沫抗皺用整理液組成為：抗皺劑TF-650質量濃度為150g/L，催化劑TF-651質量濃度為15g/L，醋酸質量濃度為2g/L，APG0814質量濃度為10g/L，研究發現，該整理液雖沒有出現沉淀或者懸濁現象，但發泡原液的發泡高度僅為55mm，R5僅為49%，遠低于APG0814水溶液的發泡高度及其泡沫穩定性。因此研究了其他添加助劑對抗皺整理液泡沫性能的影響。

海藻酸鈉作為常用增稠劑可有效提升泡沫穩定性，因此考察了海藻酸鈉質量濃度對泡沫原液的發泡性及其泡沫穩定性的影響，結果見表5。

表5海藻酸鈉不同質量濃度對泡沫性能的影響

海藻酸鈉濃度/(g/L)00.10.30.51.0FH0/mm5556565654R5/%4953606264

注：APG0814質量濃度10g/L，抗皺劑TF-650質量濃度150g/L，催化劑TF-651質量濃度10g/L，醋酸質量濃度2g/L。

由表5可知，海藻酸鈉的加入對發泡原液發泡性提升不大，當質量濃度過高時，發泡性略有下降，但對泡沫穩定性提高較大，海藻酸鈉質量濃度在0.1g/L到1.0g/L之間變化時，R5從49%增加至64%。其原因可能是海藻酸鈉質量濃度的增加有利于泡壁間液體黏度的提高，降低泡沫排液的速率，從而延緩了液膜破裂時間，提高了泡沫的穩定性。但是黏度過高，不利于表面活性劑快速遷移到新生的氣/液界面。因此，為兼顧泡沫抗皺原液的發泡性及其泡沫的穩定性，選擇海藻酸鈉質量濃度為0.5g/L。

有文獻可知，陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑復配產生協同效應[6-8]。為使抗皺用發泡原液具有更好的發泡性，考察了常用陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)的加入對發泡原液性能的影響，結果見表6。

表6SDS不同質量濃度對發泡原液性能的影響

濃度/(g/L)02468FH0/mm5678808181R5/%6286888888

注：APG0814質量濃度10g/L，抗皺劑TF-650質量濃度150g/L，催化劑TF-651質量濃度10g/L，醋酸質量濃度2g/L，海藻酸鈉質量濃度0.5g/L。

由表6可知，APG0814復配陰離子表面活性劑SDS可有效提升發泡性及穩泡性。這是因為APG0814分子之間插入陰離子表面活性劑SDS，增加了原來的非離子發泡劑分子間的電斥性，增加了生成膠團的難度，使混合液的CMC值上升。發泡過程中，有利于表面活性劑從膠束中快速解離，并在有效降低新生界面的表面張力。泡沫老化過程中，陰離子表面活性劑SDS增加了液膜之間的電斥力，使液膜不容易破裂，因此增加了泡沫穩定性。綜合考慮，選擇SDS的濃度為4g/L。

3結論

a) APG0814水溶液的發泡性及泡沫穩定性均隨著其質量濃度的增加而增加，當達到10g/L時，趨于穩定；抗皺整理助劑的加入降低了APG0814水溶液的發泡性及其泡沫的穩定性，但在實驗研究的濃度范圍內，助劑質量濃度對APG0814泡沫性能影響不大。

b) 海藻酸鈉的加入對APG0814的發泡性影響不大，但是對穩泡性作用明顯；繼續添加SDS可進一步提升穩泡性且顯著提高發泡性。

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(責任編輯：陳和榜)

收稿日期：2015-06-04

作者簡介：金國標(1990-)，男，浙江上虞人，碩士研究生，主要從事生態紡織品染整加工方面的研究。

中圖分類號：TQ423.2

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X(2016)02-0022-04

Study on Coco-glucoside and Its Foaming Properties in Anti-wrinkle Finishing of Fabrics

JINGuobiao1,LIUJianhua2

(1.College of Materials and Textiles, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China;2.Zhejiang Transfar Co., Ltd., Hangzhou 311215, China)

Abstract：With coco-glucoside (APG0814) as foaming agent for anti-wrinkle finishing, this paper analyzes foaming (foaminess and foam stabilization) properties of APG0814 aqueous solution with shearing method, discusses the influence of anti-wrinkle finishing auxiliary (anti-wrinkle agent TF-650, catalyst TF-651 and acetic acid) on foaming properties of APG0814 aqueous solution and studies the influence of alginate sodium and anionic surfactant on foaming properties of anti-winkle finishing liquid (containing APG0814, anti-wrinkle agent TF-650, catalyst TF-651 and acetic acid). The result shows that foaminess and foam stability of APG0814 aqueous solution increase with the increase of concentration and finally approach a stable value; the addition of anti-wrinkle agent TF-650 reduces the foam stability of APG0814 but does not have great influence on foaminess; the addition of catalyst TF-651 or acetic acid significantly reduces foaming properties of APG0814 aqueous solution, but concentration variation of anti-wrinkle finishing auxiliary does not have great influence on foaming properties of APG0814 aqueous solution. After alginate sodium is added to anti-winkle finishing agent, foam stability increases but foaminess does not increase greatly. After the addition of anionic surfactant SDS, both foaminess and foam stability of anti-wrinkle finishing agent increase.

Key words：coco-glucoside; foaming properties; anti-wrinkle agent; alginate sodium; sodium dodecyl sulfate(SDS)