真絲織物的檸檬酸-乙二醛-交聯(lián)劑新型防皺整理工藝

肖鵬業(yè)

（山東輕工職業(yè)學(xué)院淄博市生物基紡織新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東淄博 255300）

真絲織物質(zhì)地柔軟且具有優(yōu)良的親膚性能，但容易起皺和收縮，應(yīng)用受到限制。為了克服其服用缺陷，提高生產(chǎn)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(tǒng)的真絲織物抗皺整理劑主要是N-羥甲基酰胺類(lèi)，效果較好，但會(huì)釋放對(duì)人體有害的甲醛。無(wú)醛抗皺整理劑成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，研究較多的是多元羧酸類(lèi)，其中丁烷四羧酸（BTCA）防皺效果最好，但因價(jià)格問(wèn)題，無(wú)法在實(shí)際應(yīng)用中推廣。檸檬酸有3 個(gè)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(jià)格低、毒性?。?］；若能增加檸檬酸的交聯(lián)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(jià)值［2］。

本實(shí)驗(yàn)用乙二醛改性檸檬酸，封閉檸檬酸中導(dǎo)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(lián)劑LS-710，對(duì)真絲織物進(jìn)行防皺整理，研究檸檬酸-乙二醛-交聯(lián)劑復(fù)配體系的抗皺效果，優(yōu)化整理工藝，并測(cè)試防皺整理對(duì)染色真絲織物性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

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(lián)劑LS-710（蘇州聯(lián)勝化學(xué)有限公司），滲透劑JFC（工業(yè)級(jí)）。

儀器：YG541E 全自動(dòng)織物折皺彈性儀，P-BO 臥式小軋車(chē)，WSB-Ⅲ數(shù)字白度計(jì)，R-Ⅲ自動(dòng)定形烘干機(jī)，YG026H 強(qiáng)力測(cè)試儀，Datacolor 600 雙光束分光測(cè)色儀，加熱型智能磁力攪拌器，F(xiàn)Y101A 電熱恒溫鼓風(fēng)烘箱。

1.2 整理劑的制備

將檸檬酸與乙二醛按照物質(zhì)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(lián)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(cè)試

折皺回復(fù)角（緩彈）：用全自動(dòng)織物折皺彈性儀按GB/T 3819—1997《紡織品織物折痕回復(fù)性的測(cè)定回復(fù)角法》測(cè)試，經(jīng)緯向各測(cè)5次，取平均值。

斷裂強(qiáng)力：用電子織物強(qiáng)力儀按GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1 部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定（條樣法）》測(cè)試。

白度：將織物折疊成8 層，用數(shù)字白度計(jì)測(cè)試，測(cè)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(yàn)?zāi)湍Σ辽味取窚y(cè)試。

耐皂洗色牢度：按GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取窚y(cè)試。

色差：將織物折疊成8 層，在最大反射波長(zhǎng)處用雙光束分光測(cè)色儀測(cè)試K/S值。

2 結(jié)果與討論

2.1 真絲織物防皺整理工藝優(yōu)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(fù)角不高，經(jīng)防皺整理后，折皺回復(fù)角明顯提高。2～10 g/L 時(shí)，折皺回復(fù)角迅速增大，10～14 g/L 時(shí)變化不明顯；強(qiáng)力保留率則隨著整理劑用量增加逐漸下降；白度變化趨勢(shì)與強(qiáng)力保留率相似，但整體變化不大。這是因?yàn)闄幟仕岷? 個(gè)羧基，高溫焙烘下，羧基和真絲織物的氨基、羥基發(fā)生酰胺化和酯化反應(yīng)［4］，形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，阻止大分子間的相對(duì)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(lián)反應(yīng)加劇，整理層變厚，應(yīng)力集中，彈性下降，纖維大分子間更容易斷裂，強(qiáng)力保留率下降。白度下降是由于未與乙二醛交聯(lián)的一小部分檸檬酸中存在α-羥基，高溫焙烘過(guò)程中生成不飽和的烏頭酸和衣康酸，進(jìn)一步反應(yīng)生成檸康酸，這些酸中存在不飽和鍵，易使織物發(fā)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(duì)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(fù)角逐漸增大，8 g/L時(shí)，折皺回復(fù)角達(dá)最大值。

表2 LS-710 用量對(duì)整理效果的影響

這可能是因?yàn)榻宦?lián)劑增強(qiáng)了檸檬酸與真絲織物的交聯(lián)程度，彌補(bǔ)了檸檬酸羧基數(shù)量少、交聯(lián)程度不夠的缺陷，增加網(wǎng)狀交聯(lián)，提升織物抗皺性。復(fù)配體系對(duì)整理真絲織物的強(qiáng)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(lèi)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(qiáng)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(lián)反應(yīng)，限制真絲纖維分子間的移動(dòng)，提高折皺回復(fù)角；同時(shí)由于交聯(lián)反應(yīng)加劇，纖維分子間的運(yùn)動(dòng)自由度受限，應(yīng)力集中得不到有效緩解，造成彈性、強(qiáng)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(fù)角逐漸增大，2.5 g/L 時(shí)，折皺回復(fù)角達(dá)最大值，之后隨催化劑用量增加反而下降。這是因?yàn)楹铣烧韯┡c真絲織物間的交聯(lián)反應(yīng)有最高限度，起初隨著催化劑用量增加，交聯(lián)反應(yīng)越充分，但交聯(lián)程度最高時(shí)，再增加催化劑用量，反而損傷纖維。另外，強(qiáng)力保留率隨著催化劑用量增加逐漸下降。這是因?yàn)榇呋瘎┯昧吭黾硬粌H增加交聯(lián)程度，還使纖維大分子間的相對(duì)移動(dòng)越來(lái)越受限制，降低平衡外來(lái)應(yīng)力的能力。白度下降則是因?yàn)榇呋瘎┯昧吭酱?，越容易發(fā)生檸檬酸生成不飽和酸的副反應(yīng)，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(duì)整理效果的影響

2.1.4 焙烘溫度

由表5可以看出，140～160 ℃時(shí)，隨著焙烘溫度升高，折皺回復(fù)角逐漸增大，160～180 ℃時(shí)，折皺回復(fù)角變化不明顯。強(qiáng)力保留率和白度隨溫度升高而下降。這是因?yàn)闄幟仕崤c真絲纖維發(fā)生酯化交聯(lián)反應(yīng)需在一定溫度下進(jìn)行，酯化交聯(lián)分兩步，檸檬酸同側(cè)相鄰兩個(gè)羧基受熱脫水成酸酐，酸酐與真絲纖維中的羥基發(fā)生酯化交聯(lián)反應(yīng)，所需溫度較低；此時(shí)檸檬酸中還有兩個(gè)羧基，脫水成酐并與真絲纖維中的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，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(jìn)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(yīng)，導(dǎo)致整理真絲織物的強(qiáng)力和白度下降。綜合考慮，焙烘溫度選擇160 ℃。

表5 焙烘溫度對(duì)整理效果的影響

2.1.5 焙烘時(shí)間

由表6 可知，隨著焙烘時(shí)間延長(zhǎng)，折皺回復(fù)角逐漸增大，強(qiáng)力保留率和白度逐漸降低。這是因?yàn)闀r(shí)間延長(zhǎng)使合成整理劑中的羧基與真絲纖維中的羥基、氨基發(fā)生充分的交聯(lián)反應(yīng)，交聯(lián)程度增加，真絲織物的折皺回復(fù)角顯著提高；但時(shí)間延長(zhǎng)同樣對(duì)強(qiáng)力和白度產(chǎn)生較大的影響，導(dǎo)致整理真絲織物強(qiáng)力和白度下降。綜合考慮，焙烘時(shí)間選擇1.5 min。

表6 焙烘時(shí)間對(duì)整理效果的影響

2.2 防皺整理對(duì)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(duì)真絲織物進(jìn)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(jīng)防皺整理后，折皺回復(fù)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(shuō)明防皺整理對(duì)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(fù)角、K/S 值

3 結(jié)論

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

（2）真絲織物防皺整理優(yōu)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(shí)間1.5 min，焙烘溫度160 ℃；此時(shí)抗皺效果最好。

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