棉織物抗皺整理研究進(jìn)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(diǎn),深受國內(nèi)外企業(yè)和大眾消費(fèi)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(gè)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(shí),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(shí),部分分子間的氫鍵會(huì)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(jià)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(jià)鍵來達(dá)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(huì)使棉織物機(jī)械強(qiáng)力下降,同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)——甲醛。針對(duì)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(duì)纖維進(jìn)行改性等方法。

2 棉織物抗皺整理劑研究進(jìn)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(gè)或3個(gè)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(jī)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(jī)理[11]。

潘俊兵等[12]以丁烷四羧酸為整理劑,綜合各種機(jī)械性能和免燙性能,得出在低溫長時(shí)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(jià)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(dú)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(qiáng)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(qiáng)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(jià)格昂貴,且整理后織物強(qiáng)力損失大,一般不被企業(yè)接受,可通過加入多元醇擴(kuò)鏈劑,以達(dá)到降低焙烘溫度,減少BTCA用量,降低成本的目的。單獨(dú)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(shí),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(diǎn)之一[16]。乙二醛在整理棉織物時(shí),在預(yù)烘階段,并沒有與纖維素充分反應(yīng);高溫焙烘時(shí),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(qiáng)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(shí)還提高了織物的吸濕性,但織物的白度和強(qiáng)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(qiáng)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(huì)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(dú)使用乙二醛整理棉織物存在的一個(gè)問題,強(qiáng)力和濕折皺回復(fù)性不能同時(shí)提高,故應(yīng)該在保證其強(qiáng)力的同時(shí)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(shí)盡量提高其強(qiáng)力。

3 棉織物抗皺整理工藝研究進(jìn)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?yàn)楸汉鏈囟雀?難免會(huì)對(duì)織物白度以及強(qiáng)力造成損傷。王海英等[20]對(duì)棉織物進(jìn)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(jī)械性能如斷裂強(qiáng)力明顯優(yōu)于焙烘工藝整理織物的斷裂強(qiáng)力。張新海等[21]對(duì)棉織物進(jìn)行微波輔助整理,與傳統(tǒng)工藝相比,具有較好的強(qiáng)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(qiáng)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(jī)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(shí)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(shí),解決了傳統(tǒng)整理工藝強(qiáng)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(jī)械性能的角度出發(fā),不斷改進(jìn)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]。

參考文獻(xiàn):

[1]齊 歡.基于多元羧酸棉織物無甲醛抗皺整理研究與應(yīng)用[D].上海:東華大學(xué),2016.

[2]李 鐸,楊建忠,郭昌盛.棉纖維的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].成都紡織高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2016,33(2):174-177.

[3]SADEGHI-KIAKHANI M,TEHRANI-BAGHA A R,SAFAPOUR S.Enhanced anti-microbial,anti-creasing and dye absorption properties of cotton fabric treated with Chitosan-Cyanuric Chloride hybrid[J].Cellulose,2018,25(1):883-893.

[4]張佳佳.棉纖維織物抗皺整理的工藝分析[J].中國纖檢,2017,(9):136-138.

[5]張 莉,秦志剛,周 杰.淺談純棉織物的抗皺整理[J].河北紡織,2008,(3):58-62.

[6]宋海濤.磷基多元羧酸對(duì)棉織物免燙整理工藝研究[D].青島:青島大學(xué),2011.

[7]張志慧,楊 月,瞿夏蓮,等.棉織物免燙防皺整理的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].嘉興學(xué)院學(xué)報(bào),2010,(s1):166-168.

[8]郭靜娜.乙二醛與變性淀粉對(duì)棉織物防皺整理性能研究[D].石家莊:河北科技大學(xué),2014.

[9]趙玉婷.納米TiO2與防皺整理劑用于織物的多功能整理[D].天津:天津工業(yè)大學(xué),2017.

[10]許 磊,張 蓉.紡織品無甲醛防皺功能整理的研究進(jìn)展[J].絲綢,2015,52(5):26-35.

[11]閻克路.染整工藝與原理[M].北京:中國紡織出版社,2009.

[12]潘俊兵,閻克路,胡春艷.BTCA抗皺整理對(duì)棉織物機(jī)械性能的影響[J].印染,2016,(3):1-3.

[13]王洪海.PMA與CA混合多元羧酸棉織物抗皺整理工藝[J].武漢紡織大學(xué)學(xué)報(bào),2016,29(6):37-42.

[14]王海東,丁 斌,郝鳳嶺,等.多元羧酸抗皺整理劑的制備及應(yīng)用[J].印染,2016,(10):35-38.

[15]田俊陽,王海東,肖 頂,等.多元羧酸抗皺整理工藝研究[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào),2017,34(9):1-3.

[16]張偉敏.乙二醛對(duì)棉織物低溫免燙整理研究[D].上海:東華大學(xué),2014.

[17]余燕平,李 瓊.乙二醛棉織物防皺整理研究[J].天津紡織科技,2000,38(2):10-11.

[18]王 婧,王雪燕.純棉織物的明膠抗皺整理[J].印染,2014,(7):16-20.

[19]郭靜娜,宋道會(huì),杜建功.棉織物的水解淀粉/乙二醛抗皺整理[J].印染,2015,(4):30-33.

[20]王海英,李 棟.棉織物的軋蒸潮態(tài)抗皺整理[J].紡織學(xué)報(bào),2011,32(5):91-94.

[21]張新海,胡婷莉,紀(jì)柏林,等.棉織物的微波輔助無甲醛抗皺整理[J].印染,2016,(10):1-4.

[22]張佳佳.棉纖維織物抗皺整理的工藝分析[J].中國纖檢,2017,(9):136-138.

[23]張建娟.棉織物泡沫抗皺整理的研究[D].杭州:浙江理工大學(xué),2017.

[24]錢海洪,傅佳佳,高衛(wèi)東,等.基于電子束輻照加工的純棉織物抗皺功能化研究[J].材料導(dǎo)報(bào):納米與新材料專輯,2016,(1):138-141.

[25]黃張秘,周 翔,邢志奇,等.棉織物的聚羧酸無甲醛免燙整理[J].紡織學(xué)報(bào),2017,38(1):94-99.

[26]顏 東,鄧?yán)^勇,汪南方,等.有機(jī)硅改性聚氨酯/丙烯酸酯共聚乳液對(duì)棉織物的抗皺整理[J].紡織學(xué)報(bào),2018,(1):89-93.

[27]許 磊,張 蓉.紡織品無甲醛防皺功能整理的研究進(jìn)展[J].絲綢,2015,52(5):26-35.

[28]佚 名.新版國際生態(tài)紡織品標(biāo)準(zhǔn)五大變化[J].網(wǎng)印工業(yè),2018,(2):56.

[29]郝文波,閻克路,陳永邦,等.殼聚糖與丁烷四羧酸對(duì)棉織物的抗菌/防皺復(fù)合整理[J].紡織學(xué)報(bào),2016,37(6):95-100.