真絲織物的檸檬酸-乙二醛-交聯劑新型防皺整理工藝

肖鵬業

（山東輕工職業學院淄博市生物基紡織新材料重點實驗室，山東淄博 255300）

真絲織物質地柔軟且具有優良的親膚性能，但容易起皺和收縮，應用受到限制。為了克服其服用缺陷，提高生產效率，真絲織物的抗皺整理已成為重要的后整理加工工藝。傳統的真絲織物抗皺整理劑主要是N-羥甲基酰胺類，效果較好，但會釋放對人體有害的甲醛。無醛抗皺整理劑成為近年來的研究熱點，研究較多的是多元羧酸類，其中丁烷四羧酸（BTCA）防皺效果最好，但因價格問題，無法在實際應用中推廣。檸檬酸有3 個羧基，比BTCA 少，抗皺效果稍遜于BTCA，整理后織物易泛黃，但勝在價格低、毒性小［1］；若能增加檸檬酸的交聯程度，改善易泛黃的缺陷，提高抗皺效果，可提高其潛在推廣價值［2］。

本實驗用乙二醛改性檸檬酸，封閉檸檬酸中導致織物泛黃的α-羥基，合成新型防皺整理劑，并于整理液中添加交聯劑LS-710，對真絲織物進行防皺整理，研究檸檬酸-乙二醛-交聯劑復配體系的抗皺效果，優化整理工藝，并測試防皺整理對染色真絲織物性能的影響。

1 實驗

1.1 材料及儀器

材料：真絲雙縐；檸檬酸、乙二醛、次磷酸鈉、硝酸鈉、檸檬酸鈉、三乙醇胺（分析純），交聯劑LS-710（蘇州聯勝化學有限公司），滲透劑JFC（工業級）。

儀器：YG541E 全自動織物折皺彈性儀，P-BO 臥式小軋車，WSB-Ⅲ數字白度計，R-Ⅲ自動定形烘干機，YG026H 強力測試儀，Datacolor 600 雙光束分光測色儀，加熱型智能磁力攪拌器，FY101A 電熱恒溫鼓風烘箱。

1.2 整理劑的制備

將檸檬酸與乙二醛按照物質的量比1∶6 加入三頸燒瓶，放入攪拌子，裝好傳感器和冷凝管，40 ℃磁力攪拌加熱6 h，得合成整理劑［3］。

1.3 整理工藝

工藝配方：合成整理劑x，交聯劑LS-710y，催化劑硝酸鈉z，三乙醇胺3 g/L，滲透劑JFC 2 g/L，總液量200 mL。工藝流程：織物浸漬整理液（室溫，2 min）→二浸二軋（軋液率約90%）→烘干（80 ℃，3 min）→焙烘（140～180 ℃）→水洗（50 ℃熱水洗，冷水洗）→烘干。

1.4 測試

折皺回復角（緩彈）：用全自動織物折皺彈性儀按GB/T 3819—1997《紡織品織物折痕回復性的測定回復角法》測試，經緯向各測5次，取平均值。

斷裂強力：用電子織物強力儀按GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1 部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》測試。

白度：將織物折疊成8 層，用數字白度計測試，測3次，取平均值。

耐摩擦色牢度：按GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗耐摩擦色牢度》測試。

耐皂洗色牢度：按GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗耐皂洗色牢度》測試。

色差：將織物折疊成8 層，在最大反射波長處用雙光束分光測色儀測試K/S值。

2 結果與討論

2.1 真絲織物防皺整理工藝優化

2.1.1 合成整理劑用量

由表1 可知，真絲織物原樣的折皺回復角不高，經防皺整理后，折皺回復角明顯提高。2～10 g/L 時，折皺回復角迅速增大，10～14 g/L 時變化不明顯；強力保留率則隨著整理劑用量增加逐漸下降；白度變化趨勢與強力保留率相似，但整體變化不大。這是因為檸檬酸含3 個羧基，高溫焙烘下，羧基和真絲織物的氨基、羥基發生酰胺化和酯化反應［4］，形成網狀交聯結構，阻止大分子間的相對滑移，提高真絲織物的防皺性能。但隨著整理劑用量的增加，交聯反應加劇，整理層變厚，應力集中，彈性下降，纖維大分子間更容易斷裂，強力保留率下降。白度下降是由于未與乙二醛交聯的一小部分檸檬酸中存在α-羥基，高溫焙烘過程中生成不飽和的烏頭酸和衣康酸，進一步反應生成檸康酸，這些酸中存在不飽和鍵，易使織物發黃［5］；但由于乙二醛封閉了大部分檸檬酸中的羥基，減少生成烏頭酸和衣康酸，白度整體變化不大。綜合考慮，合成整理劑用量確定為10 g/L。

表1 合成整理劑用量對整理效果的影響

2.1.2 LS-710用量

由表2 可知，加入LS-710 可提高真絲織物的抗皺效果，且隨著用量增加，折皺回復角逐漸增大，8 g/L時，折皺回復角達最大值。

表2 LS-710 用量對整理效果的影響

這可能是因為交聯劑增強了檸檬酸與真絲織物的交聯程度，彌補了檸檬酸羧基數量少、交聯程度不夠的缺陷，增加網狀交聯，提升織物抗皺性。復配體系對整理真絲織物的強力和白度影響不大。綜合考慮，LS-710最佳用量為8 g/L。

2.1.3 催化劑的種類和用量

由表3 可以看出，不同催化劑的催化效果不同，次磷酸鈉的催化效果最好。加入催化劑雖然能明顯提高織物的抗皺性，但強力保留率和白度都有所下降。原因是催化劑能加速整理劑與真絲織物的交聯反應，限制真絲纖維分子間的移動，提高折皺回復角；同時由于交聯反應加劇，纖維分子間的運動自由度受限，應力集中得不到有效緩解，造成彈性、強力保留率下降；催化劑的催化作用促使檸檬酸生成烏頭酸和衣康酸，使織物白度下降。綜合考慮，選用次磷酸鈉作為催化劑。

表3 不同催化劑的整理效果

由表4 可知，隨著催化劑用量增加，折皺回復角逐漸增大，2.5 g/L 時，折皺回復角達最大值，之后隨催化劑用量增加反而下降。這是因為合成整理劑與真絲織物間的交聯反應有最高限度，起初隨著催化劑用量增加，交聯反應越充分，但交聯程度最高時，再增加催化劑用量，反而損傷纖維。另外，強力保留率隨著催化劑用量增加逐漸下降。這是因為催化劑用量增加不僅增加交聯程度，還使纖維大分子間的相對移動越來越受限制，降低平衡外來應力的能力。白度下降則是因為催化劑用量越大，越容易發生檸檬酸生成不飽和酸的副反應，不飽和酸的量越多。綜合考慮，催化劑用量選擇2.5 g/L。

表4 催化劑用量對整理效果的影響

2.1.4 焙烘溫度

由表5可以看出，140～160 ℃時，隨著焙烘溫度升高，折皺回復角逐漸增大，160～180 ℃時，折皺回復角變化不明顯。強力保留率和白度隨溫度升高而下降。這是因為檸檬酸與真絲纖維發生酯化交聯反應需在一定溫度下進行，酯化交聯分兩步，檸檬酸同側相鄰兩個羧基受熱脫水成酸酐，酸酐與真絲纖維中的羥基發生酯化交聯反應，所需溫度較低；此時檸檬酸中還有兩個羧基，脫水成酐并與真絲纖維中的羥基發生酯化反應，所需溫度較高，因此溫度升高能提高真絲織物的抗皺整理效果，但也促進纖維的脆化和檸檬酸脫水、二氧化碳生成不飽和酸等副反應，導致整理真絲織物的強力和白度下降。綜合考慮，焙烘溫度選擇160 ℃。

表5 焙烘溫度對整理效果的影響

2.1.5 焙烘時間

由表6 可知，隨著焙烘時間延長，折皺回復角逐漸增大，強力保留率和白度逐漸降低。這是因為時間延長使合成整理劑中的羧基與真絲纖維中的羥基、氨基發生充分的交聯反應，交聯程度增加，真絲織物的折皺回復角顯著提高；但時間延長同樣對強力和白度產生較大的影響，導致整理真絲織物強力和白度下降。綜合考慮，焙烘時間選擇1.5 min。

表6 焙烘時間對整理效果的影響

2.2 防皺整理對染色真絲織物性能的影響

選取染料活性大紅GF 和直接大紅4BS 對真絲織物進行染色（僅染色和先染色后整理）。由表7 可以看出，不論是活性染料還是直接染料，經防皺整理后，折皺回復角均明顯提高，抗皺效果顯著，且其K/S值與僅染色相比略有增加。這說明防皺整理對染色真絲織物色光影響不大。此外，在染色牢度方面，先染色后整理與僅染色相比，耐摩擦色牢度變化不大，耐皂洗色牢度略降低。

表7 染色真絲織物的色牢度、折皺回復角、K/S 值

3 結論

（1）真絲織物用檸檬酸-乙二醛-交聯劑抗皺整理后，折皺回復角大幅提高，從220.5°提高到285.4°，抗皺效果明顯，強力和白度效果均可。

（2）真絲織物防皺整理優化工藝：LS-710 8 g/L，合成整理劑10 g/L，催化劑2.5 g/L，三乙醇胺3 g/L，滲透劑JFC 2 g/L，總液量200 mL，焙烘時間1.5 min，焙烘溫度160 ℃；此時抗皺效果最好。

（3）染色真絲織物經過抗皺整理后，折皺回復角明顯提高，K/S值略提升，染色牢度變化不大。