棉织物抗皱整理研究进展

涂 莉,孟家光

(西安工程大学,陕西 西安710048)

一直以来,棉纤维在纺织行业中都占有重要地位。其主要组成物质是纤维素,化学式为(C6H10O5)n,棉织物的各种物理化学性能都与其结构息息相关[1-3]。棉织物因吸湿性好、柔软性好等优点,深受国内外企业和大众消费者的喜爱;但由于纤维素结构中非结晶区的存在,棉织物经洗涤后,容易起皱变形,影响穿着者的美观和舒适感[4]。所以,棉织物抗皱整理成为其后整理中不可缺少的重要环节。

1 棉织物抗皱整理基本原理

在纤维素结构中存在两个区域,即结晶区和非结晶区。在纤维的结晶区,纤维素大分子链排列整齐,分子间作用力大,当受到外力时,不易变形;而在纤维的非结晶区,大分子链排列松散,且分子间作用力小,当受到外力时,部分分子间的氢键会被拆散,在新的位置上重新形成新的氢键稳定下来,即棉织物发生蠕变,受力大于蠕变恢复的能力,产生折皱。故棉织物折皱主要是发生在非结晶区[5-7]。而提高棉织物抗皱的基本原理主要有2种:树脂沉积理论和共价交联理论。分别是通过树脂在一定条件自身缩合形成网状结构沉积在纤维的非结晶区和在纤维的非结晶区与纤维素分子形成共价键来达到抗皱目的[8]。通过这2种理论都可提高棉织物的抗皱性能,但会使棉织物机械强力下降,同时还会产生有毒物质——甲醛。针对其一,可以在无定形区加入纳米材料[9]、柔软剂、树脂等方法改善;其二可以使用不产生甲醛的整理剂,例如多元羧酸类整理剂,可以加入与甲醛发生反应的物质,例如:液氨,在工厂中应用最多的就是水洗和皂洗,或者对纤维进行改性等方法。

2 棉织物抗皱整理剂研究进展

2.1 多元羧酸类整理剂

多元羧酸是指羧基数目在3个或3个以上的羧酸,其中丁烷四羧酸(BTCA)、柠檬酸(CA)、马来酸(PMA)是应用最多的3种羧酸[10]。其与纤维素的交联机理有:催化成酐理论、催化成酯理论、催化成酐成酯理论及其他催化剂催化机理[11]。

潘俊兵等[12]以丁烷四羧酸为整理剂,综合各种机械性能和免烫性能,得出在低温长时间条件下,织物折皱回复角可由原来的184°提高到275.7°,抗皱效果突出,但其价格昂贵。王洪海[13]将柠檬酸(CA)和马来酸(PMA)以5∶15的质量比混合制成混合多元酸MPAC,经测试得出其抗皱效果与BTCA相当,而且整理后的织物白度只有轻微下降。王海东等[14]将柠檬酸与环氧氯丙烷以1∶0.8的比例自制出多元羧酸抗皱整理剂PCA,与在相同工艺条件下单独用柠檬酸整理的棉织物相比,折皱回复角和白度分别提高了16.33%和22.3%,且织物强降率减少了5.78%。田俊阳等[15]除了将柠檬酸与环氧氯丙烷混合,再加入了酒石酸自制成PCFA,经其处理后的白度也远高于相同工艺条件下经柠檬酸处理的棉织物,折皱回复角由161°提高到254°,强降率为39.28%。

综上所述,丁烷四羧酸与柠檬酸(CA)、马来酸(PMA)相比,其抗皱效果最好,但是其价格昂贵,且整理后织物强力损失大,一般不被企业接受,可通过加入多元醇扩链剂,以达到降低焙烘温度,减少BTCA用量,降低成本的目的。单独用马来酸和柠檬酸整理棉织物,易使织物变黄,但是将两者按一定比例混合,可制得与丁烷四羧酸抗皱效果相当的多元羧酸,还可解决其本身使织物变黄的缺陷。同时,将柠檬酸与环氧氯丙烷及酒石酸混合,也可得到较好抗皱效果和白度的棉织物。

2.2 乙二醛

乙二醛,因其成本低廉,能与纤维素分子发生交联反应,从而提高棉织物的抗皱性能,也成为无甲醛抗皱领域研究的热点之一[16]。乙二醛在整理棉织物时,在预烘阶段,并没有与纤维素充分反应;高温焙烘时,才充分反应形成二缩醛化合物。

余燕平等[17]以其作为整理剂整理棉织物,证明用此是可行的,并且效果优于其他树脂整理。但是用乙二醛整理棉织物存在两方面问题:一方面是整理后织物的湿折皱回复性差;另一方面是整理后织物的强力损失严重。王婧等[18]将明胶水解与乙二醛复配,具有很好的协同增效作用,经过工艺优化后,折皱回复角可提高30%～40%,同时还提高了织物的吸湿性,但织物的白度和强力都有所降低。郭静娜等[19]将水解淀粉与乙二醛复配,发现不管是在氯化镁还是在硝酸脲的催化剂作用下,整理后棉织物的强力都能提高10%左右,但是湿折皱回复性并不是很理想。

综上所述,不管是将乙二醛与水解明胶复配,还是与水解淀粉复配处理棉织物,在催化剂的作用下加热,纤维素和明胶或是纤维素和淀粉都会与乙二醛发生醇醛缩合反应,产生了半缩醛、双-半缩醛、单乙缩醛和二乙缩醛等,这些化合物的增加,提高了织物的抗皱性,但是只能解决单独使用乙二醛整理棉织物存在的一个问题,强力和湿折皱回复性不能同时提高,故应该在保证其强力的同时尽量提高湿折皱回复性,或者在保证湿折皱回复性的同时尽量提高其强力。

3 棉织物抗皱整理工艺研究进展

传统抗皱整理过程一般为:浸轧整理剂→预烘→焙烘→后处理。因为焙烘温度高,难免会对织物白度以及强力造成损伤。王海英等[20]对棉织物进行轧-蒸潮态整理,整理后抗皱效果与传统工艺整理效果相当,并且其机械性能如断裂强力明显优于焙烘工艺整理织物的断裂强力。张新海等[21]对棉织物进行微波辅助整理,与传统工艺相比,具有较好的强力保留率。张佳佳[22]研究了浸轧-烘法、浸轧烘燥焙固法、浸轧快速烘焙法等工艺,浸轧快速烘焙法能较好地在纤维素内部形成强交联网,从而获得更好的抗皱效果。

张建娟[23]研究了泡沫抗皱整理工艺,整理后棉织物具有较佳的抗皱性和耐洗性,提高了抗皱面料的品质,整体上来说,此工艺略优于传统抗皱整理工艺。钱洪海等[24]利用电子束辐照加工技术,用有机硅无甲醛抗皱整理剂整理棉织物,在改善棉织物抗皱性能的同时提高了耐久性能。

综上所述,轧-蒸潮态整理、微波辅助整理、泡沫整理、电子束辐照整理等新型的抗皱整理工艺优于传统整理,在提高其抗皱效果的同时,解决了传统整理工艺强力损失严重的问题,并且还可以提高其耐久性,从而改善棉织物面料的质量。

4 结语

从低甲醛整理剂到超低甲醛整理剂,再到现在的无甲醛整理剂、聚氨酯整理剂[25-26],是从人类安全的角度出发,不断克服棉织物抗皱整理存在的缺陷;从浸轧抗皱整理工艺,到汽蒸工艺,再到泡沫工艺、电子束辐照整理的变化,是从织物本身的机械性能的角度出发,不断改进棉织物的服用性能。因此,安全、功能化及生态纺织品是棉织物抗皱整理今后发展的必然趋势[27-29]。

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