棉織物抗皺整理研究進展

涂 莉,孟家光

(西安工程大學(xué),陜西 西安710048)

一直以來,棉纖維在紡織行業(yè)中都占有重要地位。其主要組成物質(zhì)是纖維素,化學(xué)式為(C6H10O5)n,棉織物的各種物理化學(xué)性能都與其結(jié)構(gòu)息息相關(guān)[1-3]。棉織物因吸濕性好、柔軟性好等優(yōu)點,深受國內(nèi)外企業(yè)和大眾消費者的喜愛;但由于纖維素結(jié)構(gòu)中非結(jié)晶區(qū)的存在,棉織物經(jīng)洗滌后,容易起皺變形,影響穿著者的美觀和舒適感[4]。所以,棉織物抗皺整理成為其后整理中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

1 棉織物抗皺整理基本原理

在纖維素結(jié)構(gòu)中存在兩個區(qū)域,即結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)。在纖維的結(jié)晶區(qū),纖維素大分子鏈排列整齊,分子間作用力大,當(dāng)受到外力時,不易變形;而在纖維的非結(jié)晶區(qū),大分子鏈排列松散,且分子間作用力小,當(dāng)受到外力時,部分分子間的氫鍵會被拆散,在新的位置上重新形成新的氫鍵穩(wěn)定下來,即棉織物發(fā)生蠕變,受力大于蠕變恢復(fù)的能力,產(chǎn)生折皺。故棉織物折皺主要是發(fā)生在非結(jié)晶區(qū)[5-7]。而提高棉織物抗皺的基本原理主要有2種:樹脂沉積理論和共價交聯(lián)理論。分別是通過樹脂在一定條件自身縮合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)沉積在纖維的非結(jié)晶區(qū)和在纖維的非結(jié)晶區(qū)與纖維素分子形成共價鍵來達到抗皺目的[8]。通過這2種理論都可提高棉織物的抗皺性能,但會使棉織物機械強力下降,同時還會產(chǎn)生有毒物質(zhì)——甲醛。針對其一,可以在無定形區(qū)加入納米材料[9]、柔軟劑、樹脂等方法改善;其二可以使用不產(chǎn)生甲醛的整理劑,例如多元羧酸類整理劑,可以加入與甲醛發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì),例如:液氨,在工廠中應(yīng)用最多的就是水洗和皂洗,或者對纖維進行改性等方法。

2 棉織物抗皺整理劑研究進展

2.1 多元羧酸類整理劑

多元羧酸是指羧基數(shù)目在3個或3個以上的羧酸,其中丁烷四羧酸(BTCA)、檸檬酸(CA)、馬來酸(PMA)是應(yīng)用最多的3種羧酸[10]。其與纖維素的交聯(lián)機理有:催化成酐理論、催化成酯理論、催化成酐成酯理論及其他催化劑催化機理[11]。

潘俊兵等[12]以丁烷四羧酸為整理劑,綜合各種機械性能和免燙性能,得出在低溫長時間條件下,織物折皺回復(fù)角可由原來的184°提高到275.7°,抗皺效果突出,但其價格昂貴。王洪海[13]將檸檬酸(CA)和馬來酸(PMA)以5∶15的質(zhì)量比混合制成混合多元酸MPAC,經(jīng)測試得出其抗皺效果與BTCA相當(dāng),而且整理后的織物白度只有輕微下降。王海東等[14]將檸檬酸與環(huán)氧氯丙烷以1∶0.8的比例自制出多元羧酸抗皺整理劑PCA,與在相同工藝條件下單獨用檸檬酸整理的棉織物相比,折皺回復(fù)角和白度分別提高了16.33%和22.3%,且織物強降率減少了5.78%。田俊陽等[15]除了將檸檬酸與環(huán)氧氯丙烷混合,再加入了酒石酸自制成PCFA,經(jīng)其處理后的白度也遠(yuǎn)高于相同工藝條件下經(jīng)檸檬酸處理的棉織物,折皺回復(fù)角由161°提高到254°,強降率為39.28%。

綜上所述,丁烷四羧酸與檸檬酸(CA)、馬來酸(PMA)相比,其抗皺效果最好,但是其價格昂貴,且整理后織物強力損失大,一般不被企業(yè)接受,可通過加入多元醇擴鏈劑,以達到降低焙烘溫度,減少BTCA用量,降低成本的目的。單獨用馬來酸和檸檬酸整理棉織物,易使織物變黃,但是將兩者按一定比例混合,可制得與丁烷四羧酸抗皺效果相當(dāng)?shù)亩嘣人?還可解決其本身使織物變黃的缺陷。同時,將檸檬酸與環(huán)氧氯丙烷及酒石酸混合,也可得到較好抗皺效果和白度的棉織物。

2.2 乙二醛

乙二醛,因其成本低廉,能與纖維素分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),從而提高棉織物的抗皺性能,也成為無甲醛抗皺領(lǐng)域研究的熱點之一[16]。乙二醛在整理棉織物時,在預(yù)烘階段,并沒有與纖維素充分反應(yīng);高溫焙烘時,才充分反應(yīng)形成二縮醛化合物。

余燕平等[17]以其作為整理劑整理棉織物,證明用此是可行的,并且效果優(yōu)于其他樹脂整理。但是用乙二醛整理棉織物存在兩方面問題:一方面是整理后織物的濕折皺回復(fù)性差;另一方面是整理后織物的強力損失嚴(yán)重。王婧等[18]將明膠水解與乙二醛復(fù)配,具有很好的協(xié)同增效作用,經(jīng)過工藝優(yōu)化后,折皺回復(fù)角可提高30%～40%,同時還提高了織物的吸濕性,但織物的白度和強力都有所降低。郭靜娜等[19]將水解淀粉與乙二醛復(fù)配,發(fā)現(xiàn)不管是在氯化鎂還是在硝酸脲的催化劑作用下,整理后棉織物的強力都能提高10%左右,但是濕折皺回復(fù)性并不是很理想。

綜上所述,不管是將乙二醛與水解明膠復(fù)配,還是與水解淀粉復(fù)配處理棉織物,在催化劑的作用下加熱,纖維素和明膠或是纖維素和淀粉都會與乙二醛發(fā)生醇醛縮合反應(yīng),產(chǎn)生了半縮醛、雙-半縮醛、單乙縮醛和二乙縮醛等,這些化合物的增加,提高了織物的抗皺性,但是只能解決單獨使用乙二醛整理棉織物存在的一個問題,強力和濕折皺回復(fù)性不能同時提高,故應(yīng)該在保證其強力的同時盡量提高濕折皺回復(fù)性,或者在保證濕折皺回復(fù)性的同時盡量提高其強力。

3 棉織物抗皺整理工藝研究進展

傳統(tǒng)抗皺整理過程一般為:浸軋整理劑→預(yù)烘→焙烘→后處理。因為焙烘溫度高,難免會對織物白度以及強力造成損傷。王海英等[20]對棉織物進行軋-蒸潮態(tài)整理,整理后抗皺效果與傳統(tǒng)工藝整理效果相當(dāng),并且其機械性能如斷裂強力明顯優(yōu)于焙烘工藝整理織物的斷裂強力。張新海等[21]對棉織物進行微波輔助整理,與傳統(tǒng)工藝相比,具有較好的強力保留率。張佳佳[22]研究了浸軋-烘法、浸軋烘燥焙固法、浸軋快速烘焙法等工藝,浸軋快速烘焙法能較好地在纖維素內(nèi)部形成強交聯(lián)網(wǎng),從而獲得更好的抗皺效果。

張建娟[23]研究了泡沫抗皺整理工藝,整理后棉織物具有較佳的抗皺性和耐洗性,提高了抗皺面料的品質(zhì),整體上來說,此工藝略優(yōu)于傳統(tǒng)抗皺整理工藝。錢洪海等[24]利用電子束輻照加工技術(shù),用有機硅無甲醛抗皺整理劑整理棉織物,在改善棉織物抗皺性能的同時提高了耐久性能。

綜上所述,軋-蒸潮態(tài)整理、微波輔助整理、泡沫整理、電子束輻照整理等新型的抗皺整理工藝優(yōu)于傳統(tǒng)整理,在提高其抗皺效果的同時,解決了傳統(tǒng)整理工藝強力損失嚴(yán)重的問題,并且還可以提高其耐久性,從而改善棉織物面料的質(zhì)量。

4 結(jié)語

從低甲醛整理劑到超低甲醛整理劑,再到現(xiàn)在的無甲醛整理劑、聚氨酯整理劑[25-26],是從人類安全的角度出發(fā),不斷克服棉織物抗皺整理存在的缺陷;從浸軋抗皺整理工藝,到汽蒸工藝,再到泡沫工藝、電子束輻照整理的變化,是從織物本身的機械性能的角度出發(fā),不斷改進棉織物的服用性能。因此,安全、功能化及生態(tài)紡織品是棉織物抗皺整理今后發(fā)展的必然趨勢[27-29]。

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