棉織物的檸檬酸與有機(jī)硅復(fù)合整理

馬萬彬，張奇鵬，陳 悅

（1.杭州航民錢江染整有限公司，浙江杭州 311222；2.浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院鑒湖分院，浙江紹興 312000）

棉織物具有柔和、質(zhì)樸、天然的光澤和柔軟的手感，還具有良好的吸濕透氣性，因此一直是人們青睞的高品質(zhì)紡織面料［1-3］。但是棉織物疏水性較差，彈性也較差，在使用過程中容易發(fā)生折皺且折痕不易恢復(fù)。長期以來，棉織物抗皺整理以2D 樹脂應(yīng)用最多，效果也最好。但是2D 樹脂在抗皺整理過程中會降低織物的斷裂強(qiáng)度、撕破強(qiáng)度和耐磨性，同時使織物手感變差，顏色泛黃，而且在抗皺整理和使用過程中會釋放甲醛。目前研究較多的是采用多元羧酸進(jìn)行抗皺整理，但在高溫焙烘交聯(lián)時，多元羧酸會造成棉織物劇烈水解，導(dǎo)致強(qiáng)力降低，并且會使織物泛黃加?。?-6］。以乙烯基聚硅氧烷作為疏水整理劑［7-9］，除了賦予織物良好的疏水性外，還可提高織物的撕破強(qiáng)度，改善織物手感。本實驗針對棉織物容易發(fā)生折皺且疏水性較差的問題，采用自制的有機(jī)硅及檸檬酸進(jìn)行復(fù)合整理，通過軋-烘-焙工藝整理棉織物，探討助劑種類和用量、焙烘溫度及時間等對棉織物抗皺和疏水性能的影響。

1 實驗

1.1 材料及儀器

材料：經(jīng)退煮漂的純棉府綢織物（20 tex×20 tex，185 根/10 cm×185 根/10 cm），側(cè)鏈乙烯基聚硅氧烷（相對分子質(zhì)量5 000）改性聚丙烯酸酯（PASi，自制［10］），檸檬酸（分析純，天津市瑞金特化學(xué)品有限公司），無水氯化鈣（分析純，天津市鼎盛鑫化工有限公司）。儀器：FA2104N 電子分析天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司），P-AO 小軋車（紹興市元茂機(jī)電設(shè)備有限公司），YG541B 織物折皺彈性儀、YG501D-Ⅲ透濕性測試儀、SW-12D 型耐洗色牢度試驗機(jī)（寧波紡織儀器廠），3nh 色差儀（深圳市三恩馳科技有限公司），JC2000D3 接觸角測量儀（上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司），MINI-TENTER 連續(xù)式定型烘干機(jī)（杭州三錦科技有限公司）。

1.2 工藝流程

織物浸軋整理液（檸檬酸0～20 g/L，PASi 0～20 g/L，浴比1∶50，室溫浸漬2 min，兩浸兩軋，軋余率70%～90%）→預(yù)烘（80 ℃，5 min）→焙烘。

1.3 測試

折皺回復(fù)角：按照GB/T 3819—1997《紡織品織物折痕回復(fù)性的測定回復(fù)角法》進(jìn)行測試。

白度：用標(biāo)準(zhǔn)白板校正后，每塊織物折疊成4 層，取5 個不同點，采用色差儀分別測定Hunter 白度，讀數(shù)精確至0.01。

接觸角：用盛有去離子水的針筒將水滴滴于織物表面20 s 后，采用接觸角測量儀進(jìn)行測試。每個樣品分別取間距5 cm 的5個不同點測試，取平均值。

透濕性能：按照GB/T 12704.1—2009《紡織品織物透濕性試驗方法第1 部分：吸濕法》中的氯化鈣吸濕法進(jìn)行測試，儀器溫度38 ℃，相對濕度90%，氣體流速0.3～0.5 m/s。

2 結(jié)果與討論

2.1 影響整理織物性能的因素

2.1.1 檸檬酸和PASi復(fù)配比

由表1 可知，檸檬酸或者PASi 單獨整理時，織物的折皺回復(fù)角較小，水接觸角較小，疏水性較差，透濕性能也不好，說明整理劑單獨使用時整理效果都不好。當(dāng)兩者復(fù)合整理時，織物的折皺回復(fù)角、水接觸角、透濕性效果均有所提高。這可能是由于自制的PASi 乳液中含有羧基，能夠與棉織物發(fā)生酯化反應(yīng)而交聯(lián)，從而提高織物的折皺回復(fù)角。同時聚硅氧烷聚集在膠膜表面，賦予織物一定的疏水效果。將兩者結(jié)合在一起時，能夠起到提高織物折皺回復(fù)角和疏水性的雙重作用。

表1 檸檬酸與PASi復(fù)配比對織物性能的影響

2.1.2 整理劑用量

由表2 可知，與未整理的棉布相比，整理劑用量均為5 g/L 時，織物的抗皺性能、疏水效果和透濕性能均有所提升。增加到10 g/L 時，織物的抗皺性能、疏水效果均達(dá)到最大值，且透濕性能達(dá)到3 443.74 g/(m2?d)。再增加到20 g/L 時，折皺回復(fù)角降為182.0°，這可能是由于整理劑用量過多使整理劑分子與織物之間交聯(lián)不充分，織物抗皺性能變差；水接觸角降至108.43°，說明整理劑用量過多可能會使膠膜表面的聚硅氧烷聚集不均勻，導(dǎo)致織物疏水性能變差；透濕性能降到3 225.48 g/(m2?d)，說明整理劑用量過多時織物表面聚硅氧烷改性聚丙烯酸酯形成更厚的膠膜，導(dǎo)致織物透濕性能變差。

表2 整理劑用量對織物性能的影響

當(dāng)固定檸檬酸用量，提高PASi 用量時，折皺回復(fù)角下降到168.5°，說明聚硅氧烷整理劑過多影響了檸檬酸與棉織物的交聯(lián)，導(dǎo)致抗皺效果變差；但水接觸角上升到110.14°，說明織物表面聚集的聚硅氧烷增多，導(dǎo)致織物疏水性增強(qiáng)，對水接觸角的提高有幫助。當(dāng)固定PASi 用量，提高檸檬酸用量時，織物的折皺回復(fù)角有所增大，水接觸角變化不大。

另外，采用檸檬酸與PASi 進(jìn)行復(fù)合整理時，不管復(fù)配比如何變化，織物白度并沒有降低。這是由于采用常規(guī)檸檬酸進(jìn)行整理時，在焙烘脫水成酐的同時，分子結(jié)構(gòu)中的羥基與鄰位的氫也可能脫去，生成具有雙鍵結(jié)構(gòu)的烏頭酸（丙烯三酸）或者衣康酸使織物泛黃；而自制的PASi 聚合物中分布著大量網(wǎng)狀羧基和可交聯(lián)的氨基，可與檸檬酸結(jié)構(gòu)中的羥基發(fā)生反應(yīng)，大大減少了受熱脫水變黃的現(xiàn)象。

綜上所述，棉織物用10 g/L 檸檬酸和10 g/L PASi復(fù)合整理時具有較好的抗皺性與疏水性，并且具有良好的透濕性。

2.1.3 焙烘溫度和時間

由表3 可知，當(dāng)焙烘溫度從140 ℃升高到160 ℃時，織物的折皺回復(fù)角升高到200.0°，說明隨著焙烘溫度的升高，整理劑分子與棉織物充分交聯(lián)，從而使棉織物抗皺性能變好；水接觸角升高到109.21°，說明隨著焙烘溫度的升高，更多的有機(jī)硅聚集到織物表面，從而使織物疏水性能變好。但是當(dāng)溫度繼續(xù)升高到180 ℃時，織物的折皺回復(fù)角又下降到175.5°，說明隨著焙烘溫度的繼續(xù)升高，這種穩(wěn)定的交聯(lián)可能被破壞，導(dǎo)致織物的抗皺性能降低；水接觸角升高到110.60°，說明隨著焙烘溫度的升高，織物表面的有機(jī)硅分布更加均勻，織物疏水性能變好；透濕性降低到3 354.56 g/(m2?d)，說明隨著焙烘溫度的升高，織物表面整理劑分子成膜的厚度增加，導(dǎo)致透濕性能變差。另一方面，高溫使檸檬酸分解產(chǎn)生不飽和羧酸，導(dǎo)致織物泛黃，織物的白度下降較多。

當(dāng)焙烘時間從3 min 延長到6 min 時，織物的折皺回復(fù)角降低到169.0°，說明隨著焙烘時間的延長，整理劑分子與棉織物的穩(wěn)定交聯(lián)被破壞，或者產(chǎn)生了過度交聯(lián)；水接觸角變化不大；透濕性降低到了3 396.16 g/(m2?d)，說明隨著焙烘時間的延長，織物表面整理劑分子的成膜更厚或膠膜結(jié)構(gòu)更緊密，導(dǎo)致透濕性能變差。綜上所述，延長焙烘時間，織物的各項性能指標(biāo)變化不大，因此焙烘時間選擇3 min。

表3 焙烘溫度和時間對織物性能的影響

2.2 水洗對織物性能的影響

由表4 可知，水洗前后織物的折皺回復(fù)角、水接觸角、透濕性能和白度幾乎沒有變化，說明水洗對織物的各項性能沒有影響，復(fù)合整理具有較好的水洗耐久性。

表4 水洗對織物性能的影響

3 結(jié)論

（1）棉織物用檸檬酸與有機(jī)硅復(fù)合整理的優(yōu)化工藝：檸檬酸10 g/L，乙烯基聚硅氧烷改性聚丙烯酸酯10 g/L，160 ℃焙烘3 min。

（2）棉織物經(jīng)過檸檬酸和側(cè)鏈乙烯基聚硅氧烷改性聚丙烯酸酯復(fù)合整理可得到較好的抗皺性能和疏水性能，同時白度較好，整理效果耐水洗性好。