紫外光光催化定型劑的制備及其對牛仔布壓皺定型整理的研究

袁子舜，易長海，甘厚磊，田 磊，楊小玲，余 剛

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紫外光光催化定型劑的制備及其對牛仔布壓皺定型整理的研究

袁子舜1,2，易長海1,2*，甘厚磊1,2，田 磊3，楊小玲1,2，余 剛1,2

(1 武漢紡織大學 紡織科學與工程學院，湖北 武漢 430073；2 武漢紡織大學 紡織材料與改性教育部重點實驗室，湖北 武漢 430073；3 廣東省均安牛仔服裝研究院，廣東 順德 528329)

采用丁烷四羧酸（BTCA）為壓皺定型劑，次亞磷酸鈉（SHP）作為催化劑，納米TiO2作為光催化劑，JFC為滲透劑，制備出一種牛仔服裝用無醛紫外光光催化壓皺定型整理劑，將其應用于純棉靛藍牛仔服裝壓皺整理，研究經電暈輻照處理后再經高壓噴射處理工藝整理牛仔布，討論BTCA濃度，納米TiO2濃度，紫外光輻照照射時間，電暈處理電壓和電暈處理時間對牛仔布折皺回復角的影響。結果表明：BTCA濃度，納米TiO2濃度，紫外光輻照照射時間和電暈處理時間對牛仔布折皺回復角影響較大，電暈處理電壓對牛仔布折皺回復角影響較小，綜合考慮，紫外光光催化定型整理劑對牛仔布的較合適的整理工藝條件為：BTCA濃度125g/L，納米TiO2濃度0.1%，紫外光輻照照射時間30min，電暈處理電壓13kV和電暈處理時間3min。

紫外光光催化；牛仔布；壓皺定型整理劑；洗水

1 前言

牛仔服裝由于其時尚性，耐磨不易臟等性能，越來越受到人們的喜愛，2010年牛仔服裝銷量比2009年同期增長了66.59%[1]。但在其后整理過程中，排放物污染嚴重，耗能巨大，所以，對于牛仔服裝后整理的研究是很有必要的。

牛仔服裝上的折皺處理是一種返舊整理，是有意將褲子的某些部位捏成皺裝，已成為目前的一種潮流，深受人們喜愛。目前所用的折皺整理劑主要是由二羥甲基二羥基乙烯基脲樹脂（DMDHEU，簡稱2D樹脂）配合而成，該過程是通過高溫使2D樹脂上的羥甲基和牛仔棉纖維上的羥基發(fā)生縮合反應，使纖維之間形成連接，減少之間的相對滑移，從而達到折皺效果[2,3]。但是該過程存在一些問題：如折皺過程需要140℃的高溫處理，耗能大；該過程中，整條褲子都需要泡入整理劑中，對于整理劑的浪費較大；2D樹脂在該反應中會釋放甲醛，對于生產環(huán)境污染重大，甲醛還會殘留在牛仔服飾中，對于消費者的身體有巨大損害。

最近，對于用于普通棉纖維上的多元羧酸和納米二氧化鈦的光催化抗皺整理體系的研究可以解決這些問題。A.Nazari[4,5]等采用丁烷四羧酸和檸檬酸為壓皺整理劑，次亞磷酸鈉為催化劑，納米二氧化鈦為光催化劑整理普通白棉布，對比了紫外光固化，高溫固化和紫外光-高溫固化這三種固化方式，發(fā)現在紫外光-高溫固化方式下，經處理過的白棉布的折皺回復角最大。Cheng-Chi Chen等[6,7]在紫外光條件下，采用納米二氧化鈦催化琥珀酸對棉織物進行定型整理，并探討了其反應機理。另外，Cheng-Chi Chen等[8]還將丁烷四羧酸、馬來酸、琥珀酸和檸檬酸在催化劑納米二氧化鈦的作用下，通過紫外光照射和電子輻射，發(fā)現處理后的織物的定型效果為：丁烷四羧酸>馬來酸>檸檬酸>琥珀酸。

然而，目前并沒有對于多元羧酸和納米二氧化鈦體系抗皺整理劑應用在牛仔服飾上的研究。全棉牛仔服飾和普通棉織物相比，雖然也是全棉織物，但厚度要大很多且為斜紋織物，并在經紗上染有靛藍染料。

本文采用BTCA為純棉靛藍牛仔布壓皺定型劑，SHP作為催化劑，納米TiO2作為光催化劑，JFC為滲透劑，制備出一種牛仔服裝用無醛紫外光光催化壓皺定型整理劑，將其應用于純棉靛藍牛仔服裝壓皺整理，研究了經電暈輻照處理后再經高壓噴射處理工藝整理牛仔布，討論了BTCA濃度，納米TiO2濃度，紫外光輻照照射時間，電暈處理電壓和電暈處理時間對牛仔布折皺回復角的影響。

2 實驗部分

2.1 試劑

純棉靛藍牛仔布：廣東省均安牛仔服裝研究院提供；丁烷四羧酸（BTCA）和次亞磷酸鈉（SHP）：國藥集團化學試劑有限公司提供；納米二氧化鈦：德國德國Degussa化學公司提供，粒徑為21nm；滲透劑JFC及其他試劑：市購。

2.2 實驗儀器

烘箱、pH值計、分析天平、數顯恒溫水浴鍋、超聲波分散機（JY92-Ⅱ）、折皺彈性儀（YGB541D-2溫州大榮紡織儀器有限公司），紫外光光催化設備：自制，功率500W，波長300~400nm，高壓無氣噴槍ALG-7，日本巖田。

2.3 紫外光光催化壓皺定型整理液的制備

稱取一定量的BTCA，SHP（BTCA的60%）和JFC溶于水中，加入一定量的納米二氧化鈦（按照浴重算），在超聲波條件下分散均勻，制備牛仔服裝用紫外光光催化壓皺定型整理液，備用。

2.4 牛仔服裝壓皺定型整理

先將經過退漿處理后的純棉牛仔布進行電暈輻照處理，再用高壓噴槍將紫外光光催化壓皺定型整理液均勻噴射到純棉牛仔布，然后用軋車使布的軋液率約為90%，在65℃烘箱中烘三分鐘，除去牛仔布表面的水，在紫外燈下照射定型，最后在經過皂洗（洗滌劑為碳酸鈉和非離子表面活性劑OP-10，洗滌溫度為30℃）和漂洗。

2.5 整理后牛仔布的折皺回復角的測定

按GB/T 3819-1997《紡織品織物折痕回復性的測定回復角法》，整理后的牛仔布調濕后，采用溫州大榮紡織儀器有限公司生產的YGB541D-2折皺彈性儀測定后整理后牛仔布的折皺回復角。

3 結果與討論

3.1 BTCA濃度對整理后的牛仔布的折皺回復角的影響

圖1為經電暈輻照處理后再經高壓噴射處理工藝下，不同濃度的BTCA對于純棉牛仔布折皺回復角的影響。其中電暈電壓為13KV，電暈處理時間為1min，納米TiO2含量0.1%，JFC 1g/L，紫外光光照射時間30min。

圖1 BTCA濃度對整理后的牛仔布的折皺回復角的影響

圖2 納米TiO2濃度對整理后牛仔布的折皺回復角的影響

由圖1可知，隨著BTCA濃度的增大，全棉牛仔布折皺回復角逐漸增加，當濃度為125g/L時，正面折皺回復角為231.8°，反面折皺回復角為196.2°。較未處理的牛仔布（正面133.9°，反面115.8°）分別提高了97.9°和80.4°。由圖可知，牛仔布正面的折皺回復角比反面的大，這是由于BTCA是交聯定型劑，隨著BTCA濃度的增加，純棉牛仔布中纖維素與BTCA反應的幾率增大，牛仔布的定型效果增加，其折皺回復角增加。

3.2 納米TiO2濃度對整理后牛仔布的折皺回復角的影響

圖2為經電暈輻照處理后再經高壓噴射處理工藝下，不同濃度的納米TiO2對于純棉牛仔布折皺回復角的影響。其中電暈電壓為13KV，電暈處理時間為1min，BTCA濃度75 g/L，JFC 1g/L，紫外光光照射時間30min。

由圖2可知，隨著納米TiO2的百分含量的增大，全棉牛仔布正面的折皺回復角是先增大后減小的，其在0.1%時最大，為195.03°；反面折皺回復角也呈這種趨勢，當納米TiO2濃度為0.5%時，其折皺回復角最大，這是由于納米TiO2為紫外光催化劑，納米TiO2的加入，引發(fā)牛仔布上的纖維素與BTCA的交聯反應，使得折皺回復角增加，但納米TiO2濃度過高時，納米TiO2在整理劑中發(fā)生團聚，影響了其催化性能，導致折皺回復角降低。

3.3 紫外光光照時間對整理后牛仔布的折皺回復角的影響

圖3為經電暈輻照處理后再經高壓噴射處理工藝下，不同濃度的對于純棉牛仔布折皺回復角的影響。其中電暈電壓為13KV，電暈處理時間為1min，BTCA濃度75 g/L，納米TiO2濃度0.1%，JFC 1g/L。

紫外光光照時間（min）

圖4 電暈處理電壓對整理后牛仔布的折皺回復角的影響

由圖3可知，隨著紫外光光照時間的增加，全棉牛仔布的正反面折皺回復角也不斷增大，正面最大達到了200.5°，反面最大為171.2°。當紫外光光照時間超過30min后，增加的趨勢緩慢，這是BTCA與牛仔布中纖維素的反應完全需要一定的時間，隨著光照時間的增加，反應程度增加，折皺回復角增加。

3.4 電暈處理電壓對整理后牛仔布的折皺回復角的影響

圖4為經電暈輻照處理后再經高壓噴射處理工藝下，電暈處理電壓對于純棉牛仔布折皺回復角的影響。其中電暈處理時間為1min，BTCA濃度75 g/L，納米TiO2濃度0.1%，JFC 1g/L，紫外光光照射時間30min。

由圖4可知，隨著電暈處理電壓的增加，牛仔布正反面折皺回復角都在增加，正面最大達到197.1°，反面為170.4°，但增加趨勢并不很明顯。電暈能產生的高能輻射，隨著電暈電壓增大，電暈產生的粒子能量增大，電暈在牛仔布纖維上產生自由基等活性種，增加了牛仔布纖維與BTCA反應的幾率和反應活性點，使得折皺回復角有所上升，但電暈輻照存在時效性，且電暈處理效果有限，因此折皺回復角增加幅度不大。

3.5 電暈處理時間對整理后牛仔布的折皺回復角的影響

圖5為經電暈輻照處理后再經高壓噴射處理工藝下，電暈處理電壓對于純棉牛仔布折皺回復角的影響。其中電暈處理電暈13kV，BTCA濃度75 g/L，納米TiO2濃度0.1%，JFC 1g/L，紫外光光照射時間30min。

由圖5可知，隨著電暈時間的增加，牛仔布正、反面的折皺回復角都在增加。正面最大值達到216.2°，而反面最大值為191.0°。這是由于隨著電暈處理時間的增加，電暈處理在牛仔布纖維表面產生了大量自由基，而且隨著時間的增加，電暈在纖維表面產生的刻蝕作用增強，有利于整理劑向纖維內部滲透，因此折皺回復角增加，但時間過長，電暈的作用會使牛仔布上的靛藍染料和纖維發(fā)生降解，影響牛仔布的風格。

4 結論

采用BTCA為主交聯劑，納米TiO2為紫外光光催化劑，制備了一種無醛的環(huán)保型紫外光光催化壓皺定型整理劑，并將其應用于牛仔布的壓皺定型整理，采用紫外光光催化固化工藝，聯合電暈輻照處理和高壓噴射處理工藝，制備出壓皺定型效果較好的牛仔面料，可替代傳統(tǒng)的有醛壓皺定型整理劑和熱固化定型工藝，實現牛仔面料的清潔化生產。

圖5 電暈處理電壓對整理后牛仔布的折皺回復角的影響

[1] 中華全國商業(yè)信息中心.主要類別服裝銷量高速增長[J].紡織服裝周刊，2010, (16):70.

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[4] A. Nazari, M. Montazer, A. Rashidi.et.al. Nano TiO2 photo-catalyst and sodium hypophosphite for cross-linking cotton with poly carboxylic acids under UV and high temperature[J]. Applied Catalysis A: General, 2009, 371(1-2):10-16.

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Prepartion Of UV Crumpling Finishing Agent and Study of the Crumpling Treatment on Denim

YUAN Zi-shun1,2, YI Chang-hai1,2*, GAN Hou-lei1,2, TIAN Lei3, YANG Xiao-lin1,2, YU Gang1,2

（1 College of Textile, Wuhan Textile University, Hubei Wuhan 430073, China; 2 Key Laboratory of Green Processing and Functional Textile Materials, Ministry of Education, Wuhan Textile University Wuhan Hubei 430073, China; 3 Guangdong Jun’an Jeans Institute, Shunde Guangdong 528329, China）

In this paper, one kind of nonformaldehyde crumpling finishing agent of UV photocatalysis is prepared by utilizing BTCA as crumpling tackifier, SHP as catalyst, nano-TiO2as photocatalyst and JFC as penetrant, and it is applied to the crumpling process of cotton indigo denim. The crumpling effects of cotton denim in the high-pressure–jet-after-corona process are studied. In addition, what we have discussed is how the factors such as concentration of BTCA, concentration of nanoTiO2, the time of UV radiation, the voltage of corona and the time of corona respectively influence the WRA of denim. These discussion indicate that what influence largely on WRA of denim are concentration of BTCA, concentration of nano TiO2, time of UV radiation and corona, but slightly is voltage of corona. In my study, the most suitable conditions for treating cotton denim are that: the concentration of BTCA is 125g/L；concentration of nano TiO2is 0.1%; the time of UV radiation is 30min; the voltage of corona is 13kV and the time of corona is 3min.

UVPhotocatalysis；Denim; Crumpling Finishing Agent; Wash

TS195.5+9

A

1009－5160(2012)03－0008－04

廣東省科技廳資助項目（2010B050900004，2010498B1）.

*通訊作者：易長海（1968-），男，博士，教授，研究方向：牛仔服裝清潔化與智能化技術.