纯棉织物接枝HEMA抗皱整理对织物性能的影响

程浩南

（西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安710048）

纯棉织物以其吸湿透气、手感柔软、穿着舒适等优点，深受广大消费者的喜爱，但是，棉织物弹性较差、容易起皱、服装保形性差，直接影响棉织物的服用性能。因此，需要经过抗皱整理来满足消费者的需求[1]。传统的抗皱整理，虽然不同程度提高了织物的抗皱性，但是，整理后对织物其它性能影响较大[1-5]。

原子转移自由基聚合反应(ATRP)是一种活性可控的自由基聚合方法，同传统表面整理方法相比，表面引发的原子转移自由基聚合反应具有很多优点： 反应条件温和；反应可控；具有宽广的单体选择范围；可以赋予纤维素某些新性能，同时又保留纤维素固有的优点[6-7]。

本文将甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）利用原子转移自由基聚合接枝到棉织物上进行抗皱整理，探讨整理后织物物理性能的变化规律。

1 实验

1.1 织物规格及试剂

市场售纯棉织物： 135 g／m2。经过退浆、煮练、漂白。纯棉织物具体规格见表1。

将甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）利用原子转移自由基聚合（ATRP)接枝到棉织物上进行抗皱整理，所用的试剂见表2。

表1 织物规格

表2 实验用药品

1.2 纯棉织物的接枝甲基丙烯酸羟乙酯工艺

在圆底烧瓶加入一定量的水和HEMA 溶解→加入催化剂CuBr 和配体PMDETA →棉织物大分子引发剂→摇匀并密封，将反应器抽真空，通入氮气，反复若干次→置于振荡水浴锅中在所需温度下反应一定时间→先用HCl 浸洗，再用甲醇洗3 次，然后用清水洗净→80 ℃真空干燥箱烘2 h，冷却30 min 称重→进行有关测试。

1.3 测试仪器

1.3.1 织物白度测试仪器

试验仪器与参数： WSD-III 型全自动白度仪（上海庆拓仪器设备有限公司）。

1.3.2 织物抗皱性能测试仪器

试验仪器与参数: YG (B)41D-T 型全自动数字式织物折皱弹性仪（温州大荣纺织仪器厂生产）。

1.3.3 织物回潮率测试仪器

试验仪器与参数： YG747 通风式快速八篮烘箱（南通宏达实验仪器有限公司生产）。

1.3.4 织物透气性测试仪器

试验仪器与参数： YG61E／II 数字式透气量仪（宁波纺织仪器厂生产）。

1.3.5 织物断裂强力的测试仪器

试验仪器与参数: HD026 型电子织物强力仪（南通宏达实验仪器有限公司生产）。

1.4 测试方法

1.4.1 织物白度测试方法

织物白度按GB／T8424.2-2001 纺织品色牢度试验相对白度的仪器评定方法，将织物折成4 层，取不同点测3 次，取平均值。

1.4.2 织物抗皱性能测试方法

按照GB／T3819-1997 纺织品织物折痕回复性的测定回复角法，织物经、纬方向各取10 块试样测定的平均值之和。

1.4.3 织物回潮率测试方法

选取原棉织物和不同增重率的接枝棉织物，在恒定标准条件下平衡24 h，放入铝盒中减量法称其质量，然后将铝盒放入烘箱中，105 ℃烘干2 h, 取出铝盒放入干燥器中冷却30 min，再称得其绝对干质量，按公式（1）计算回潮率。

式中：M1—— 干燥前棉织物的质量；

M2—— 干燥后棉织物的质量。

1.4.4 织物透气性测试方法

按照GB／T5453-1997，每块试样测5 次取平均值。

1.4.5 织物断裂强力的测试方法

将织物剪成30 cm × 6 cm，拆去条样的长边纱线，使条样的条边中不含断纱线，且短边有效长度为5 cm。将拆好毛边的织物放入相对湿度为65%的干燥器内，室温平衡12 h 以上，按照GB／T3923-1997 测定，织物经、纬方向各取3 块试样测定取平均值，拉力100 N。

2 实验结果与分析

2.1 接枝HEMA 抗皱整理对白度的影响

表3 HEMA 单体接枝对棉织物白度的影响

从表3 中可以看出，随着HEMA 单体在纯棉织物接枝率的不断增大，织物的白度呈现有所下降，因为HEMA 单体接枝到纯棉织物表面以后，当对织物进行白度测试时，导致测试光的反射率下降，最终导致织物白度测试下降。但是下降的最大幅度不显著，因为HEMA 单体在纯棉织物上接枝率为21.4%时，织物的白度下降的最大值为6.4%，用肉眼很难从外表上分辨出来。所以，接枝HEMA 单体对纯棉织物进行抗皱整理对白度影响不显著。

2.2 接枝HEMA 抗皱整理对抗皱性的影响

表4 HEMA 单体接枝对棉织物抗皱性能的影响

从表4 中可以看出，随着HEMA 单体在纯棉织物接枝率的不断增大，织物的急弹性回复角和缓弹性回复角明显增加，说明织物的抗皱性得到了明显提高。因为HEMA 接枝到纯棉织物上以后，HEMA 与棉纤维上的羟基发生醋化交联反应, 从而形成交联共价结合，减少了纤维素大分子的形变，起到了抗皱效果。

2.3 接枝HEMA 抗皱整理对拉伸断裂强力的影响

表5 HEMA 单体接枝对棉织物断裂强力的影响

从表5 中可以看出，随着HEMA 单体在纯棉织物接枝率的不断增大，织物的断裂强力有微弱下降的趋势，但强力保持率均在96.8%以上。这是因为棉纤维具有超分子结构，棉纤维强力与取向度和结晶度有密切关系，并且棉纤维有较高的聚合度，其非结晶区只占30%左右[8]。利用ATRP 将HEMA 接枝到纯棉织物上，接枝反应主要发生在纤维的非结晶区，基本没有破坏纤维的骨架，接枝前后棉纤维的结晶结构基本没有变化。所以织物的拉伸断裂强力几乎没有太大变化。

2.4 接枝HEMA 抗皱整理对回潮率的影响

表6 HEMA 单体接枝对棉织物回潮率的影响

从表6 中可以看出，随着HEMA 单体在纯棉织物接枝率的不断增大，织物的回潮率有微小的下降，没有太大的变化。这是因为HEMA 接枝主要发生在棉纤维大分子的无定型区，虽然会封闭棉纤维大分子上的一些亲水性基团，使织物的吸湿性能降低，但是，棉纤维的非结晶区较小，所以不会对织物吸湿性产生较大影响。除此之外，HEMA 单体本身含有大量的极性基团，还会对织物吸湿性的损失起到一定程度的补偿。

2.5 接枝HEMA 抗皱整理对透气性的影响

表7 HEMA 单体接枝对棉织物透气性的影响

从表6 中可以看出，随着HEMA 单体在纯棉织物接枝率的不断增大，织物的透气性有所下降，但是下降幅度很小。这是因为织物透气性受织物中纱线交织点所形成的空隙的数量和大小的影响，当其它条件确定时，织物中纱线交织点所形成的空隙数量越多，空隙越大，织物的透气性越好。HEMA 单体接枝在棉织物表面，随着纯棉织物接枝率的增加，织物中纱线交织点所形成的空隙变小，导致织物透气性能有所下降。

3 结论

（1）经接枝HEMA 抗皱整理的纯棉织物的急弹性回复角和缓弹性回复角明显增加，说明织物的抗皱性能得到明显提高。

（2）经接枝HEMA 抗皱整理的纯棉织物的断裂强力、白度、回潮率和透气率都有略微变化，但是，织物其它性能基本保持不变。

（3）利用原子转移自由基聚合将甲基丙烯酸羟乙酯接枝到纯棉织物上进行抗皱整理是可行的，但是，该工艺还没有大量应用到生产实践中，仍需要进行大量相关的工艺探讨。

[1]王江波，刘建勇，邓超.棉织物的羊毛角蛋白抗皱整理[J].国际纺织导报，2011（12）：44-48.

[2]武海峰，王来力.壳聚糖对棉织物抗皱整理的研究[J].江苏丝绸，2008（6）：20-23.

[3]张维，李鹏飞，杜建功.柠檬酸／ 乙二醇的棉织物抗皱整理[J].印染，2009（4）：15-17.

[4]肖高，尹永志，施亦东，陈衍夏.壳聚糖-氧气等离子体对棉织物抗皱及透湿整理[J].印染助剂，2010, 27（3）：19-23.

[5]韩国军，刘妍，焦真，等.2D 树脂对平纹织物抗皱整理的因素分析[J].山东纺织科技，2010(2)：8-10.

[6]韩晶，程发，魏玉萍.原子转移自由基聚合方法在纤维素及其衍生物改性方面的应用I [J].高分子通报，2009（12）：25-37.

[7]韩晶，程发，魏玉萍.原子转移自由基聚合方法在纤维素及其衍生物改性方面的应用II [J].高分子通报，2010（1）：11-18.

[8]高娜芳.影响棉纤维强力的因素[J].中国棉花加工，2007（6）：32-32.