椰油基葡萄苷及在织物抗皱整理中的泡沫性能研究

金国标，刘建华

(1.浙江理工大学材料与纺织学院，杭州　310018；2.浙江传化股份有限公司，杭州　311215)



椰油基葡萄苷及在织物抗皱整理中的泡沫性能研究

金国标1，刘建华2

(1.浙江理工大学材料与纺织学院，杭州310018；2.浙江传化股份有限公司，杭州311215)

摘要：以椰油基葡萄苷(APG0814)为抗皱整理用发泡剂，采用剪切法分析APG0814水溶液的泡沫(发泡及稳泡)性能，讨论抗皱整理助剂(抗皱剂TF-650、催化剂TF-651、醋酸)对APG0814水溶液泡沫性能的影响，研究海藻酸钠、阴离子表面活性剂对抗皱整理液(含APG0814、抗皱剂TF-650、催化剂TF-651、醋酸)的泡沫性能影响。结果表明：APG0814水溶液的发泡性及泡沫稳定性均随其浓度的增加而增加，并最终趋于稳定值；抗皱剂TF-650的加入降低了APG0814的稳泡性，但对发泡性影响不大；催化剂TF-651或醋酸加入后显著降低了APG0814水溶液的泡沫性能，但抗皱整理助剂浓度变化对APG0814水溶液的泡沫性能影响不大。海藻酸钠加入抗皱整理液后泡沫稳定性提高，但对发泡性提升不大，继续加入阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)后，抗皱整理液的发泡性及稳泡性均有提高。

关键词：椰油基葡萄苷；泡沫性能；抗皱剂；海藻酸钠；十二烷基硫酸钠

泡沫染整是将通过发泡制成泡沫体系后施加于织物上的一种低给液染整工艺。泡沫染整具有节能节水、生产效率高、加工品质好等优点，正逐步应用于纺织品的功能整理[1]。目前，泡沫整理的研究多集中在泡沫加工的工艺因素对整理效果的影响[2-5]，而功能整理助剂对发泡剂性能(发泡性和稳泡性)的影响尚未引起重视。染整用功能整理助剂多为阴离子或非离子型，或与之配伍，泡沫整理用发泡剂也多为阴离子或非离子型表面活性剂。阴离子表面活性剂的发泡性能普遍优于非离子表面活性剂，但后者的稳泡性能更突出。已有研究表明，二者按照一定比例复配后可显著提高泡沫性能[6]。烷基多苷(APG)又名烷基糖苷，由可再生资源(淀粉或葡萄糖和天然脂肪醇)为原料而制得，耐酸耐硬水性能优良，是一类环保型非离子表面活性剂[7]。

本文以椰油基烷基糖苷(APG0814)为抗皱整理用发泡剂，采用剪切发泡方式，以DFA100型泡沫视频动态分析仪测试了其泡沫性能，并考察了抗皱剂TF-650、催化剂TF3651及醋酸对APG0814水溶液泡沫性能的影响；在此基础上，考察了稳泡剂海藻酸钠及阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDS)对抗皱整理液(含APG0814、抗皱剂TF-650、催化剂TF-651及醋酸)的泡沫性能影响。

1试验部分

1.1试剂与仪器

试剂：抗皱剂TF-650(工业级，浙江传化股份有限公司)，催化剂TF-651(工业级，浙江传化股份有限公司)，醋酸(分析纯，杭州高晶精细化工有限公司)，海藻酸钠(化学纯，南京化学试剂有限公司)，椰油基葡萄苷(APG0814，工业级，临沂市兰山区绿森化工有限公司)，十二烷基硫酸钠(SDS，分析纯，抚顺利莹化工有限公司)。

仪器：DFA100型泡沫视频动态分析仪(德国Kruss公司)，HH-4数显恒温水浴锅(常州国华电器有限公司)。

1.2试验方法

采用DFA100型泡沫视频动态分析仪，由剪切法分析发泡性及泡沫的稳定性。将待测溶液置于20℃数显恒温水浴锅中平衡一段时间，然后取40mL放于DFA100型泡沫视频动态分析仪的量杯中，以4000r/min的速度剪切20s，读取不同时间的泡沫高度。

1.3泡沫性能测试

1.3.1发泡性

发泡性以FH0表示，其为发泡终结时的泡沫高度，本文指的是剪切停止后0min的泡沫高度读数，其单位为mm。该数值越大，表示发泡性越好。

1.3.2泡沫稳定性

泡沫稳定性以R5表示，其为泡沫老化5min的泡沫高度占发泡结束时泡沫高度的百分比，其单位为%。R5=(FH5/FH0)×100%。式中，FH5为剪切停止后5min时的泡沫高度，FH0为剪切停止后0min时的泡沫高度。该数值越大，表示泡沫高度稳定性越好。

2结果与讨论

2.1APG0814质量浓度对泡沫性能的影响

采用剪切法测定了不同质量浓度APG0814水溶液的发泡性及稳泡性，结果如表1所示。

表1APG0814质量浓度对其水溶液泡沫性能的影响

浓度/(g/L)26101418FH0/mm4961808182R5/%5158808182

从表1中可知，当APG0814质量浓度为10g/L时，达到其临界胶束浓度，此时气/液表面上吸附的APG0814已接近饱和，因此，溶液的发泡及稳泡性趋于稳定。本文试验中APG0814的质量浓度选为10g/L。

2.2抗皱助剂对APG0814水溶液泡沫性能的影响

2.2.1抗皱剂TF-650质量浓度对APG0814水溶液泡沫性能的影响

抗皱剂TF-650的质量浓度决定了整理后织物的抗皱效果。实验考察了TF-650不同质量浓度对泡沫性能的影响，结果见表2。

表2抗皱剂TF-650质量浓度对APG0814泡沫性能的影响

浓度/(g/L)050100200300FH0/mm8078828277R5/%8049505047

由表2可知，抗皱剂TF-650的存在对于APG0814的发泡性无显著影响，但降低了泡沫稳定性。其原因可能是抗皱剂TF-650不带电且黏度较低，发泡时不影响表面活性剂分子在气/液界面的快速铺展。而在泡沫老化过程中，抗皱剂TF-650因其分子量小且分子极性大，造成泡壁上APG0814分子排列不够紧密，降低了膜的气闭性和修复能力，从而造成泡沫稳定性下降。

2.2.2催化剂TF-651质量浓度对APG0814水溶液泡沫性能的影响

在织物的抗皱整理中，催化剂可提高抗皱剂与棉织物间的反应活性。用量一般为抗皱剂用量8%～15%，基于此配方，改变其质量浓度，试验考察了APG0814水溶液泡沫性能，结果见表3。

表3催化剂TF-651不同质量浓度对APG0814泡沫性能的影响

浓度/(g/L)0510152025FH0/mm804645454646R5/%803938343433

由表3可知，催化剂TF-651的存在显著降低了APG0814水溶液的发泡性和稳泡性，但浓度对其影响不大。分析认为APG0814作为一种非离子表面活性剂，其水溶性是借助亲水端与水之间的氢键作用，而催化剂TF-651中多为金属盐，可破坏氢键，致使APG0814分子排列不够紧密，降低液膜的气闭性，最终引起泡沫稳定性下降。

2.2.3醋酸质量浓度对APG0814水溶液泡沫性能的影响

抗皱剂TF-650与纤维素在弱酸环境下有较好的交联反应，因此常添加pH调节剂，赋予抗皱剂更好的反应性能，其中醋酸为常用的pH调节剂。考察了醋酸不同质量浓度对APG0814水溶液泡沫性能的影响，结果见表4。

表4醋酸不同质量浓度对APG0814泡沫性能的影响

浓度/(g/L)00.51.52.03.04.05.0FH0/mm80525352515453R5/%80464849514846

由表4可知，醋酸的加入对APG0814水溶液的发泡性和稳泡性下降较大，但其质量浓度变化却影响不大。其原因可能是醋酸这种水溶性极佳的小分子会影响亲水端对自由水的束缚力，造成泡壁中液体的流动性增加；此外，醋酸根离子带负电荷降造成APG0814分子排列不够紧密从而使降低液膜的气闭性，从而造成泡沫稳定性下降。

2.3其他助剂对抗皱用发泡原液的泡沫性能的影响

添加单一抗皱助剂对APG0814泡沫性能影响较大，但其质量浓度变化对APG0814泡沫性能影响不大。而泡沫抗皱整理液为发泡剂APG0814、抗皱剂TF-650、催化剂TF-651、醋酸的混合液，考虑到浸轧抗皱整理效果与助剂质量浓度的关系，选定泡沫抗皱用整理液组成为：抗皱剂TF-650质量浓度为150g/L，催化剂TF-651质量浓度为15g/L，醋酸质量浓度为2g/L，APG0814质量浓度为10g/L，研究发现，该整理液虽没有出现沉淀或者悬浊现象，但发泡原液的发泡高度仅为55mm，R5仅为49%，远低于APG0814水溶液的发泡高度及其泡沫稳定性。因此研究了其他添加助剂对抗皱整理液泡沫性能的影响。

海藻酸钠作为常用增稠剂可有效提升泡沫稳定性，因此考察了海藻酸钠质量浓度对泡沫原液的发泡性及其泡沫稳定性的影响，结果见表5。

表5海藻酸钠不同质量浓度对泡沫性能的影响

海藻酸钠浓度/(g/L)00.10.30.51.0FH0/mm5556565654R5/%4953606264

注：APG0814质量浓度10g/L，抗皱剂TF-650质量浓度150g/L，催化剂TF-651质量浓度10g/L，醋酸质量浓度2g/L。

由表5可知，海藻酸钠的加入对发泡原液发泡性提升不大，当质量浓度过高时，发泡性略有下降，但对泡沫稳定性提高较大，海藻酸钠质量浓度在0.1g/L到1.0g/L之间变化时，R5从49%增加至64%。其原因可能是海藻酸钠质量浓度的增加有利于泡壁间液体黏度的提高，降低泡沫排液的速率，从而延缓了液膜破裂时间，提高了泡沫的稳定性。但是黏度过高，不利于表面活性剂快速迁移到新生的气/液界面。因此，为兼顾泡沫抗皱原液的发泡性及其泡沫的稳定性，选择海藻酸钠质量浓度为0.5g/L。

有文献可知，阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配产生协同效应[6-8]。为使抗皱用发泡原液具有更好的发泡性，考察了常用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的加入对发泡原液性能的影响，结果见表6。

表6SDS不同质量浓度对发泡原液性能的影响

浓度/(g/L)02468FH0/mm5678808181R5/%6286888888

注：APG0814质量浓度10g/L，抗皱剂TF-650质量浓度150g/L，催化剂TF-651质量浓度10g/L，醋酸质量浓度2g/L，海藻酸钠质量浓度0.5g/L。

由表6可知，APG0814复配阴离子表面活性剂SDS可有效提升发泡性及稳泡性。这是因为APG0814分子之间插入阴离子表面活性剂SDS，增加了原来的非离子发泡剂分子间的电斥性，增加了生成胶团的难度，使混合液的CMC值上升。发泡过程中，有利于表面活性剂从胶束中快速解离，并在有效降低新生界面的表面张力。泡沫老化过程中，阴离子表面活性剂SDS增加了液膜之间的电斥力，使液膜不容易破裂，因此增加了泡沫稳定性。综合考虑，选择SDS的浓度为4g/L。

3结论

a) APG0814水溶液的发泡性及泡沫稳定性均随着其质量浓度的增加而增加，当达到10g/L时，趋于稳定；抗皱整理助剂的加入降低了APG0814水溶液的发泡性及其泡沫的稳定性，但在实验研究的浓度范围内，助剂质量浓度对APG0814泡沫性能影响不大。

b) 海藻酸钠的加入对APG0814的发泡性影响不大，但是对稳泡性作用明显；继续添加SDS可进一步提升稳泡性且显著提高发泡性。

参考文献：

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(责任编辑：陈和榜)

收稿日期：2015-06-04

作者简介：金国标(1990-)，男，浙江上虞人，硕士研究生，主要从事生态纺织品染整加工方面的研究。

中图分类号：TQ423.2

文献标志码：A

文章编号：1009-265X(2016)02-0022-04

Study on Coco-glucoside and Its Foaming Properties in Anti-wrinkle Finishing of Fabrics

JINGuobiao1,LIUJianhua2

(1.College of Materials and Textiles, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China;2.Zhejiang Transfar Co., Ltd., Hangzhou 311215, China)

Abstract：With coco-glucoside (APG0814) as foaming agent for anti-wrinkle finishing, this paper analyzes foaming (foaminess and foam stabilization) properties of APG0814 aqueous solution with shearing method, discusses the influence of anti-wrinkle finishing auxiliary (anti-wrinkle agent TF-650, catalyst TF-651 and acetic acid) on foaming properties of APG0814 aqueous solution and studies the influence of alginate sodium and anionic surfactant on foaming properties of anti-winkle finishing liquid (containing APG0814, anti-wrinkle agent TF-650, catalyst TF-651 and acetic acid). The result shows that foaminess and foam stability of APG0814 aqueous solution increase with the increase of concentration and finally approach a stable value; the addition of anti-wrinkle agent TF-650 reduces the foam stability of APG0814 but does not have great influence on foaminess; the addition of catalyst TF-651 or acetic acid significantly reduces foaming properties of APG0814 aqueous solution, but concentration variation of anti-wrinkle finishing auxiliary does not have great influence on foaming properties of APG0814 aqueous solution. After alginate sodium is added to anti-winkle finishing agent, foam stability increases but foaminess does not increase greatly. After the addition of anionic surfactant SDS, both foaminess and foam stability of anti-wrinkle finishing agent increase.

Key words：coco-glucoside; foaming properties; anti-wrinkle agent; alginate sodium; sodium dodecyl sulfate(SDS)