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多元羧酸无甲醛免烫整理工艺因素探讨多元羧酸无甲醛免烫整理工艺因素探讨 高介平 田恬 朱镇方 常州纺织服装职业技术学院 原载 第七届全国印染后整理论文集 2008 12 186 189 摘要 本文选用氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸为催化剂 进行那纯棉织物多元羧 酸防皱免烫整理 初步探讨影响整理效果的工艺因素 为进一步研究打下基础 关键词 无甲醛免烫整理 多元羧酸 氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸催化剂 工 艺影响因素 引引 言言 随着人类对赖以生存的自然和生态环境越来越广泛的关注 人们对纺织品和纺织化学品在 穿着和使用中的安全性问题 以及在生产过程中可能对环境造成的不利影响也越来越重视 人们对服装的要求除了追求穿着舒适和料理简便外 非常重视纺织品的安全性 纯棉高支 府绸用作高档的衬衫面料受到人们的青睐 但其易皱 易缩水 为了提高纯棉高支府绸的 产品档次 对其进行无甲醛免烫整理显得尤为重要 用于织物防皱免烫整理的防皱整理剂品种较多 目前大多应用的是酰胺和甲醛的初缩体 特别是二羟甲基二羟基乙烯脲 2D 及其衍生物 这类防皱整理剂整理后的织物 虽然有 较好的防皱免烫效果 但整理后的织物上含有游离甲醛 对人体健康带来危害 国际上对 织物含游离甲醛残留量的标准越来越严 本文选择 1 2 3 4 四羧酸丁烷 BTCA 和聚 马来酸为抗皱主体 以氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸为催化体系的性能和应用工艺 作一些探讨 一 无甲醛免烫整理剂一 无甲醛免烫整理剂 多元羧酸无甲醛整理剂用于棉织物整理 在 60 年代中期就有人研究 80 年代后期至 90 年 代初 Welch Andrews BAK Yang 等人研究用磷酸盐作为多元羧酸与纤维素分子之间发生 酯化反应的催化剂 取得了一定的效果 其免烫性能有所提高 耐洗牢度得到改善 即使 在碱性条件下洗涤 酯键也不易水解 这一突破促使多元羧酸作为无甲醛整理剂的开发和 研究取得了进展 多元羧酸的品种较多 已研究用于织物的有十多种 其中研究得最多 整理效果最为突出的是 1 2 3 4 四羧酸丁烷 BTCA BTCA 是一种白色晶体 易溶于水 其水溶液呈酸性 不含任何游离和结晶态的甲醛 用四 羧酸丁烷 BTCA 整理织物不易泛黄 色变较小 弹性好 耐洗 但成本较高 价格约是 2D 树脂的十倍 BTCA 与纤维的反应历程为 BTCA 脱水成酐 然后与纤维分子发生酯化反 应 在纤维大分子之间产生交联作用 此外也有采用聚马来酸 PMA 柠檬酸 CA 为整理剂的 马来酸酐在轧 烘 焙的工艺中 能自身聚合 同时在催化剂作用下还能与其他单体共聚 或与纤维上的 OH 和 NH2交联 柠檬酸 CA 是 羟基酸 在分子结构中含有羟基 在焙烘过程中 一方面羧基脱水成 酐 同时 羟基与临近的碳原子上的氢受热脱去而成乌头酸 丙烯三酸 并可进一步脱去 二氧化碳形成衣康酸 甲叉丁二酸 乌头酸和衣康酸都是不饱和酸 由于它们分子结构中 不饱和链的存在 在加热焙烘过程中 使织物泛黄变色 采用聚马来酸和柠檬酸混用 一 方面可提高防皱效果 另一方面也可降低织物的黄变 本文选择 1 2 3 4 四羧酸丁烷 BTCA 以及聚马来酸和柠檬酸 TMPA CA 作为交联 剂进行试验 二 催化剂二 催化剂 1 2 3 4 四羧酸丁烷 BTCA 以及聚马来酸 柠檬酸 TMPA CA 对织物进行防皱免烫 整理 关键是催化剂的选用 目前 BTCA 的整理能取得进展 主要是催化剂或混合催化剂 的不断改进 已研究过的催化剂包括强酸 碱类和磷酸盐等 以强酸为催化剂 织物的强 力损失很大 以碱为催化剂 强力损失可有所改善 但防皱免烫效果比不上 DMDHEU 2D 树脂 以各种磷酸盐为催化剂 其中以次磷酸钠效果最好 但其价格较高 用量也不低 对于染色织物整理会产生色变 特别对硫化染料和部分活性染料 色变更严重 加上含磷 化合物排放至江河湖海 易造成富营养化 污染水源 因此选用合适的催化剂是关键 我 们选用氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸为催化剂 为织物防皱免烫整理提供了新的催 化剂来源 纳米材料具有表面积大 表面活性中心多 吸附能力强等性能 是一般材料所不能比拟的 因此选用纳米材料作催化剂 其催化活性成倍提高 催化反应的温度也可降低 三 试验准备三 试验准备 3 1 织物 经退浆 煮练后的 80 2 80 2 130 80 全棉府绸半制品 3 2 整理剂 1 2 3 4 四羧酸丁烷 BTCA 氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸 聚马来酸和柠檬酸 TMPA CA 氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸 3 3 整理前织物洗涤工艺 2g l 洗衣粉 40 50 5min 冷水洗 5min 热水 40 50 洗 5min 冷水洗 5min 烘干 80 100 测试空白数据 3 4 实验仪器 JMU507T 型台式轧车 数式恒温干燥箱 EB2494 烘蒸两用机 YG542 织物折皱弹性仪 3 5 测试方法 织物断裂强力 按 GB T 3923 1 97 标准测定 折皱回复角 按 GB T 8319 1997 标准测定 四 试验结果与讨论四 试验结果与讨论 4 1 试验方案 4 1 1 处方 整理液浓度 60 90g l 4 1 2 流程及条件 浸轧整理液 轧余率 80 室温 烘干 T 焙烘 T t 后处理 4 1 3 试验方法 采用正交试验方法 选取 1 2 3 4 四羧酸丁烷 BTCA 氧化锌包覆纳米二氧化钛固体 超强酸 和聚马来酸和柠檬酸 TMPA CA 氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸整理剂的 用量 预烘温度 焙烘温度 焙烘时间四个因素进行试验 试验因素 水平表 整理液浓度 A g l 预烘温度 B 焙烘温度 C 焙烘时间 D min 160801402 275901603 3901001805 4 2 结果分析 4 2 1 试验结果 通过正交试验 得出本轮试验的最佳工艺 干折角 缓弹 经 纬 湿折角 缓弹 经 纬 撕破强力 损伤率 白度 Ganz BTCA 整理织物14420114 6 82 25 TMPA CA 整理织物12922921 3 81 26 原样8414118 4N87 33 由上数据可以看出 经整理后的织物防皱性能有所提高 白度和强力的变化可以接受 只 是免烫效果还不是很理想 可通过进一步提高整理剂用量来加以试验 4 2 2 试验结果分析 1 1 2 3 4 四羧酸丁烷 BTCA 氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸整理 采用 1 2 3 4 四羧酸丁烷 BTCA 氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸整理的织物 进行能测试 影响干折皱恢复性能的主要因素是焙烘温度 其次是整理剂的浓度 再是焙 烘时间 随着整理液浓度的提高 织物的干防皱性能有所提高 这是因为在一定的浓度范围内 整 理剂浓度提高 交联程度增加 织物的防皱性能提高 整理液浓度控制在 90g l 预烘温度控制在 90 温度过高 易造成大量表面树脂 产生表面交联 不仅防皱性降低 而且手感变差 焙烘温度 160 焙烘时间 3min 就能获得较好的防皱效果 是因为氧化锌包覆纳米二氧 化钛固体超强酸具有极强的催化作用 因而可以降低交联温度 缩短焙烘时间 若温度过 高 反而影响手感和白度 对湿折皱性能影响的主要因素是整理液浓度 焙烘温度 然后是焙烘时间 在预烘温度 80 90 焙烘温度 160 3min 条件下整理效果较好 强力影响的主要因素是焙烘温度 其次是焙烘时间 控制好工艺条件 整理织物的强力损 伤和织物泛黄基本能达到要求 2 聚马来酸和柠檬酸 TMPA CA 氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸整理 采用聚马来酸和柠檬酸 TMPA CA 氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸整理的织物 影 响干折皱恢复性能的主要因素是整理液浓度 适当提高整理液浓度 有利于提高防皱效果 其次是预烘温度 预烘温度不宜过高 否则易产生表面交联 影响防皱免烫效果 再次是 焙烘温度和时间 一般控制 160 180 3 5min 而对湿折皱性能的影响因素大小顺序为 焙烘温度 整理液浓度 预烘温度 焙烘时间 适当提高整理液浓度 有利于提高防皱效果 预烘温度 90 左右 焙烘温度 160 180 3 5min 即可 与 BTCA 相比较 TMPA CA 的反应条件要求高些 采取适当延长焙烘时间 有利于酯化反 应的充分进行 可以采用 160 5min 降低焙烘温度对织物强力和白度的影响 五 结论五 结论 1 通过试验证明 在多元羧酸的无甲醛免烫整理工艺中 使用氧化锌包覆纳米二氧化钛固 体超强酸作为催化剂 是可行的 由于其催化活性高 可降低焙烘温度 对织物损伤小 白度影响小 同时具有污染小等优点 但是该类催化剂价格高 加工成本高 2 采用氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸催化剂 可以使整理剂 BTCA 或 TMPA CA 在 较低温度下完成交联反应 一般条件控制在 预烘温度 90 焙烘条件在 160 3 5min 由于时间比较仓促 氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸催化剂制备较麻烦 本次只是做 了初步的探讨 并未找到最佳工艺 工作有待进一步深入 本人水平有限 若有错误敬请 批评指正 参考文献参考文献 1 徐宏世 高支棉府绸无甲醛防皱整理研究 J 印染助剂 1998 15 5 22 25 2 商成杰 赵志芳 于伟昭 纯棉织物甲醛免烫整理 印染 2003 NO 1 10 12 3 陈国强 钠米 TiO2催化剂马来酸酐的防皱整理 印染 1999 NO 1 14 17 4 曹万里 多元羧酸无甲醛防皱整理面临的问题与探讨与对策 印染助剂 201 18117 1 3 5 胡逊 多元羧酸 一种无甲醛免烫整理剂 J 印染助剂 1998 15 5 1 5 6 马雅娟 添加聚马来酸改善柠檬酸的免烫整理效果 J 印染助剂 2000 17 1 31 33 7 张济邦 多元羧酸 BTCA 免烫整理现状和发展趋势 J 印染 1999 25 5 42 48 8 顾东民 吴春明 工晓东 NC 98 无甲醛免烫整理剂的研究与应用 J 印染 1999 25 11 28 29 9 陈松 刘庆等 无甲醛免