混合多元羧酸在苧麻織物抗皺整理中的應(yīng)用

馮 浩 胡拓宇 何智濤 何 斌

（1.湖南工程學(xué)院，湖南湘潭，411104；2.東華大學(xué)，上海，201620）

苧麻織物吸濕、透氣、挺闊、強(qiáng)力高，深受國內(nèi)外消費(fèi)者的追捧，但其存在手感粗糙、彈性差、易皺等缺陷［1］。 目前免燙整理研究主要針對棉織物，對于苧麻織物免燙整理劑及其工藝研究較少，鮮有討論整理對苧麻織物透氣、透濕、強(qiáng)力、懸垂性等服用性能的影響［2］。

在纖維素織物抗皺整理中，相對于檸檬酸（CA）和聚馬來酸（PMA），大量研究證明丁烷四羧酸（BTCA）整理效果更優(yōu)［3］，但因價(jià)格昂貴，合成步驟冗長，一定程度上限制了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用［4］。CA 屬羥基酸，分子中α 位存在羥基，該α-羥基干擾CA 上羧基與纖維素大分子上羥基發(fā)生酯化交聯(lián)，若加入PMA，PMA 上羧基會與CA 上α-羥基發(fā)生反應(yīng)將其封閉，進(jìn)而形成更大結(jié)構(gòu)的PM-CA 多元羧酸共聚物，共聚物擁有大量羧基更易與纖維素發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)［5］。此外，CA上α-羥基被封閉，使其不能在高溫下脫水生成烏頭酸等不飽和多元羧酸，一定程度上可以改善整理后織物的泛黃程度［6］。

本研究采用PMA、CA 及其復(fù)配整理劑對苧麻織物進(jìn)行無醛抗皺整理，探究工藝參數(shù)及對織物服用性能的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

織物：純苧麻平紋織物（128 g/m2，28.1×28.1 204.5×228.0，株洲雪松有限公司提供）。

試劑：CA（99%，西隴科學(xué)股份有限公司），PMA（50%，上海麥克林生化科技有限公司），BTCA（99%，上海麥克林生化科技有限公司），聚乙二醇（PEG，99.9%，上海麥克林生化科技有限公司），次亞磷酸鈉（SHP，99%，廣東光華科技股份有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

YG026PC-500 型電子織物強(qiáng)力機(jī)（溫州方圓儀器有限公司），YG461E 型電腦式透氣性測試儀（寧波紡織儀器廠），YG601-Ⅰ/Ⅱ型電腦式織物透濕儀（寧波紡織儀器廠），YG811F 型電腦式織物懸垂儀（溫州方圓儀器有限公司），YG541E 型全自動激光織物折皺彈性儀（寧波紡織儀器廠），XT-48B/BN 型白度測定儀（杭州研特科技有限公司），通風(fēng)式快速八籃烘箱（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

配置所需濃度整理劑，采用二浸二軋（每次浸漬10 min，軋余率85%）工藝對苧麻織物進(jìn)行防皺整理，預(yù)烘（80 ℃，5 min）后焙烘（160 ℃，2 min）［7］，靜置4 h 后進(jìn)行預(yù)調(diào)濕及分析測試。

1.4 性能測試

依據(jù)GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1 部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》測試整理前后苧麻織物拉伸斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率。

依據(jù)GB/T 5453—1997《紡織品 透氣性的測定》測試整理前后苧麻織物透氣率。

依據(jù)GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第1 部分 吸濕法》測試整理前后苧麻織物透濕率。

依據(jù)GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測定》測試整理前后苧麻織物懸垂系數(shù)。

依據(jù)GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測定回復(fù)角法》測試整理前后苧麻織物折皺回復(fù)性。

依據(jù)GB/T 17644—2008《紡織纖維白度色度試驗(yàn)方法》測試整理前后苧麻織物白度。

2 結(jié)果與討論

2.1 整理劑

分別采用CA、PMA、BTCA 對苧麻織物進(jìn)行抗皺整理。工藝1：BTCA 質(zhì)量濃度80 g/L，催化劑質(zhì)量濃度16 g/L；工藝2：CA 質(zhì)量濃度70 g/L，催化劑質(zhì)量濃度60 g/L；工藝3：PMA 質(zhì)量濃度100 g/L，催化劑質(zhì)量濃度50 g/L［8-10］。其中催化劑為次亞磷酸鈉（SHP），整理前后苧麻織物的性能測試結(jié)果如表1 所示。

表1 CA、PMA、BTCA 整理后苧麻織物的服用性能

由表1 可知，使用CA、PMA、BTCA 對苧麻織物進(jìn)行抗皺整理后，織物斷裂強(qiáng)力、透氣性、透濕性、白度均有明顯下降，折皺回復(fù)性、懸垂性、斷裂伸長率提高。其中，經(jīng)BTCA 整理的織物表現(xiàn)出明顯的綜合性能優(yōu)勢，特別是折皺回復(fù)性。但BTCA 價(jià)格最高，達(dá)到500 元/500 g，而CA、PMA的單價(jià)分別為50 元/500 g、150 元/500 g，故進(jìn)一步研究CA、PMA 復(fù)配整理效果。

2.2 CA、PMA 質(zhì)量濃度

在CA 質(zhì)量濃度70 g/L 、催化劑質(zhì)量濃度60 g/L 的條件下，加入不同量的PMA 對苧麻織物進(jìn)行整理?？椢镄阅軠y試結(jié)果如表2 所示。

由表2 可知，隨著PMA 質(zhì)量濃度的提高，織物的折皺回復(fù)性得到明顯改善，原因?yàn)镃A 與PMA 發(fā)生酯化反應(yīng)，形成更大結(jié)構(gòu)的多元羧酸共聚物，增強(qiáng)了整理劑與苧麻纖維的交聯(lián)作用［11］；但整理后織物強(qiáng)力顯著降低，且隨著PMA 質(zhì)量濃度的升高，整理劑酸性增強(qiáng)，織物強(qiáng)力持續(xù)下降；整理后織物透氣率和透濕率均下降，其原因?yàn)檎韯┲恤然推r麻纖維表面羥基反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)降低了織物通透性［12］；整理后織物懸垂系數(shù)小幅度下降，其原因?yàn)檎韯┻M(jìn)入纖維結(jié)晶區(qū)，使得纖維結(jié)晶度和取向度降低，剛性減弱，懸垂性提升；當(dāng)整理劑中加入PMA 時(shí)，織物白度略提高，其原因?yàn)镻MA 的加入一定程度封閉了CA 上的α-羥基，減少了高溫下烏頭酸等不飽和多元羧酸的生成，減輕織物整理后的泛黃程度。

表2 CA、PMA 質(zhì)量濃度對苧麻織物性能的影響

通過數(shù)據(jù)對比分析認(rèn)為，當(dāng)PMA 的質(zhì)量濃度在210 g/L 時(shí)，織物折皺回復(fù)性增大的趨勢變緩，且強(qiáng)力、懸垂性、舒適性和白度降幅在20% 以內(nèi)，故確定210 g/L 為PMA 添加質(zhì)量濃度。

2.3 PEG 質(zhì)量濃度

在苧麻織物的抗皺整理過程中，CA 會在預(yù)烘和烘焙的高溫環(huán)境下生成烏頭酸和衣康酸，其分子結(jié)構(gòu)中存在易發(fā)色的共軛雙鍵，使得苧麻織物白度下降。

多元羧酸與PEG 會發(fā)生酯化反應(yīng)，減少黃色不飽和酸的產(chǎn)生，取CA 和PMA 質(zhì)量濃度分別為70 g/L 和210 g/L ，催化劑SHP質(zhì)量濃度為60 g/L，添加不同質(zhì)量濃度的PEG，整理后苧麻織物性能測試結(jié)果如表3 所示。

表3 PEG 對苧麻織物抗皺整理效果的影響

由表3 可知，PEG 的加入使得整理后織物抗皺性能、強(qiáng)力和白度提高，但當(dāng)PEG 質(zhì)量濃度大于40 g/L 后，三者增加不明顯或有所下降?？紤]成本及整理后苧麻織物綜合性能，確定PEG 添加質(zhì)量濃度為40 g/L。

2.4 催化劑質(zhì)量濃度

SHP 可與多元羧酸高溫下脫水生成的酸酐發(fā)生反應(yīng)，其產(chǎn)物與纖維素大分子進(jìn)行酯化交聯(lián)。 取CA 和PMA質(zhì)量濃度分別為70 g/L 和210 g/L，PEG 質(zhì)量濃度為40 g/L，改變SHP 質(zhì)量濃度進(jìn)行整理，整理后苧麻織物性能測試結(jié)果如表4 所示。

由表4可知，SHP 為80 g/L 時(shí)，織物的抗皺效果最好。繼續(xù)增加SHP 質(zhì)量濃度時(shí)，整理劑與纖維間的交聯(lián)鍵會被催化劑破壞，使得交聯(lián)度下降。此外，SHP 質(zhì)量濃度提高使得織物白度略提高，因?yàn)镾HP 是強(qiáng)堿弱酸鹽，具有較強(qiáng)的還原性，能夠?qū)a(chǎn)生的有色物質(zhì)還原。

表4 催化劑質(zhì)量濃度對苧麻織物抗皺整理效果的影響

2.5 成本核算

優(yōu)選CA 與PMA 的質(zhì)量濃度分別為70 g/L和210 g/L，PEG 質(zhì)量濃度為40 g/L，SHP 質(zhì)量濃度為80 g/L，苧麻織物經(jīng)PMA、CA 混合多元羧酸整理效果接近BTCA。整理過程中所用到的SHP、PEG 單價(jià)分別為28 元/500 g、18 元/500 g。配置1 L 整理劑，整理劑配方為BTCA 80 g/L、SHP 16 g/L 時(shí)，成本為80.9 元；整理劑配方為CA 70 g/L 、PMA 210 g/L 、PEG 40 g/L 、SHP 80 g/L 時(shí)，成本為75.9 元。由此可知，優(yōu)選PMA、CA 混合多元羧酸整理方案成本略低于BTCA 整理，兩方案整理后織物折皺回復(fù)角、斷裂強(qiáng)力、透氣率、懸垂系數(shù)、白度差異在5% 以內(nèi)，此外經(jīng)PMA、CA 混合多元羧酸整理后織物透濕率相較于BTCA 整理提升13.7%，斷裂伸長率下降7.3%。

3 結(jié)論

（1）相較于CA、PMA，CA 和PMA 混合多元羧酸對苧麻抗皺整理效果更好，且在CA 質(zhì)量濃度為70 g/L、PMA 質(zhì)量濃度為210 g/L 時(shí)，整理后織物整體性能更佳。

（2）PEG 的加入會提高混合多元羧酸整理后苧麻織物的抗皺性能和白度，且當(dāng)其質(zhì)量濃度為40 g/L 時(shí)，整理效果更佳。

（3）催化劑SHP 質(zhì)量濃度對苧麻織物抗皺整理效果影響顯著，當(dāng)其質(zhì)量濃度為80 g/L 時(shí)，整理效果更佳。

（4）優(yōu)選CA 與PMA 的質(zhì)量濃度分別為70 g/L 和210 g/L，PEG 質(zhì)量濃度為40 g/L，SHP質(zhì)量濃度為80 g/L 時(shí)，苧麻織物經(jīng)PMA、CA 混合多元羧酸整理效果接近BTCA，且透濕性顯著提升，成本略低，企業(yè)和科研人員可根據(jù)實(shí)際需要選擇整理方案。