南通工学院 管永华 朱国华
南通斯恩特纺织化工有限公司 周仲进 张国兵
【摘要】本文以TMDD，2D，GQ-810，GQ-800分别作为防皱整理剂，对棉织物的整理条件以及整理后织物的性能进行研究。实验表明，选用适量的催化剂、适当的添加剂和一定的焙烘条件能使处理后的棉织物的折皱回复角，释放甲醛量，撕破强力达到一个较好的水平，同时获得了各种风格的免烫整理的最佳工艺。
【关键词】 防皱整理 防皱整理剂 绵织物
0.前言
纯棉织物，透气性好，吸湿性强，穿着舒服，但有一个突出的缺点——经过水洗和穿着后易起皱，变形。原因是因为在水或外力作用下，由于棉纤维分子上有很多极性羟基，纤维大分子或基本结构单元取向度提高或发生相对移动后，能在新的位置上重新形成新的氢键，当外力去除后，棉纤维分子间未断裂的氢键以及分子的内旋转，有使系统回复至原来状态的趋势，但因在新的位置上形成新氢键的阻滞作用，使系统不能立即恢复，从而造成折皱。
针对这一现象的免烫整理即使棉纤维大分子或基本结构单元间进行适当的共价交联的研究，始于二十世纪三十年代。树脂整理剂除能够与纤维分子中的羟基形成共价交联键，还能沉积在纤维分子之间，从而限制了大分子链间的相对滑移，提高织物的防皱性能。
但由于目前普遍使用的树脂整理剂其本身的化学结构与甲醛有关，因而经这些树脂整理的织物就会残留一定量的甲醛，这是一种对人体和环境有害的化学物。
为降低和限制整理织物上游离甲醛，又保持原织物的优良性能，针对如TMDD，2D，GQ-810，GQ-800这类价格低的防皱整理剂，配以不同量不同风格的添加剂，进行多次实验和测试取得了最佳工艺条件和较为理想的免烫效果。
1.实验
1.1实验材料
1.1.1实验对象
128×60纯棉卡其织物
1.1.2实验试剂
TMDD，GQ-810，2D，GQ-800，触媒均为工业级
乙酸胺、冰乙酸、甲醛，均为分析纯(上海试剂一厂)；亚硫酸纳，碳酸钠，均为分析纯(上海化学试剂总厂)；乙酰丙酮，化学纯(上海行知化工厂)。
盐酸，GQ-270，GQ-271，E-350，GWS纤维保护剂均为工业级
1.1.3实验仪器
电热恒温水浴锅上海医疗器械五厂
KJ-350型自动浸轧染样机上海染料化工厂)
101-1型干燥箱上海市实验仪器总厂
TG-328B型电光分析天平上海天平仪器厂)
721型分光光度计上海分析仪器厂
马头牌架盘药物天平上海医疗器械五厂)
电子强力机温州大荣纺织标准仪器厂)
1.2实验及测试
1.2.2实验方法
1.2.2.1工艺：一浸一轧(带液率为80%左右)-预烘(120℃×4.5min)-焙烘(T℃×tmin)
1.2.2.2工作液配方：树脂：60～140g/l，触媒：10～30%(对树脂重)，添加剂：10～30g/l
1.2.3测试方法
1.2.3.1折皱回复角的测试
按GB/T-3819-83测定。
1.2.3.2释放甲醛量的测定
按GB/T 2913.1-1998测定。
1.2.3.3撕破强力测试
按GB/T13763-92法测定
2.结果与讨论
免烫整理效果可以用折皱回复角，释放甲醛量和撕破强力指标来衡量。本课题从树脂用量，催化剂的选择及用量，焙烘条件，添加剂的选择等几个方面来进行实验。
2.1树脂用量
棉织物的折皱发生在无定形区。在此区域内，因分子链间的相对移动和在新的位置生成新的氢键的阻滞作用，易产生折皱。而整理后在棉纤维素无定形区分子链间发生醚化交联，增加了一些连接点。分子间作用力增强，提高了分子在外力作后变形的回复力。因此，随着树脂浓度的增加，DWRA明显提高。浓度达一定值后，随树脂浓度的继续增大，DWRA又明显下降，如表1所示
表1 经不同用量的树脂整理的织物的折皱回复角。
|
树脂 |
DWRA(°)树脂用量g/l |
|||||
|
TMDD |
190 |
196 |
221 |
233 |
226 |
211 |
|
GQ-810 |
190 |
259 |
267 |
256 |
256 |
254 |
|
2D |
190 |
294 |
259 |
246 |
276 |
255 |
|
GQ-800 |
190 |
226 |
237 |
247 |
257 |
245 |
*DWRA为干折皱回复角。
通过表1可看出，织物的折皱回复角的增加与树脂浓度的增加不成线性关系。TMDD树脂用量低于80g/l时，弹性较差，难以达到免烫要求。当用量达100g/l时，折皱回复角增加很快，弹力增加也很快。继续增加用量，折皱回复角又降低，弹力要差些，因此，TMDD树脂用量在100g/l左右，同样，由表可以看出GQ-810的最佳用量为80g/l左右，2D的为60g/l，GQ-800的最佳用量为120g/l。
2.2 触媒用量
表2 经不同树脂不同用量的触媒处理的织物的性能。
|
|
树脂用量(g/l) |
|||||
|
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
||
|
TMDD |
DWRA(°) |
215 |
259 |
255 |
241 |
237 |
|
释放甲醛(ppm) |
78.4 |
27.9 |
35.6 |
35.1 |
148.1 |
|
|
GQ-810 |
DWRA(°) |
269 |
275 |
272 |
265 |
270 |
|
释放甲醛(ppm) |
158.8 |
154.7 |
177.0 |
178.3 |
422.0 |
|
|
2D |
DWRA(°) |
259 |
252 |
251 |
240 |
247 |
|
释放甲醛(ppm) |
286.6 |
319.7 |
365.3 |
514.4 |
1718.2 |
|
|
GQ-800 |
DWRA(°) |
233 |
247 |
233 |
172 |
220 |
|
释放甲醛(ppm) |
207.0 |
149.0 |
239.0 |
242.3 |
286.9 |
|
*DWRA为干折皱回复角。
一定量的催化剂能够促进树脂与纤维素大分子的交联反应的进行。不同用量的触媒处理的树脂整理的织物性能见表2。由表2中的DWRA和释放甲醛结合考虑可得出：相对于树脂用量，触媒用量在10%时，交联反应不充分，用量在15%时，折皱回复角较大，同时释放甲醛量较少，用量超过15%，折皱回复角略小，但释放甲醛量较高，因此，对于100g/lTMDD而言，触媒的最佳用量为树脂的15%，对于80g/l的GQ-810而言，触媒为10%，120g/l的GQ-800，触媒的最佳用量为15%。FL)
2.3焙烘条件
表3 不同树脂的焙烘条件对织物的折皱回复角的影响。
|
焙烘温度℃ |
150 |
160 |
170 |
170 |
180 |
160 |
|
|
(焙烘时间) |
5′ |
4′ |
3′ |
2′ |
1′ |
3′ |
|
|
10g/l TMDD 15%触媒 |
DWRA(°) |
238 |
265 |
257 |
255 |
257 |
262 |
|
释放甲醛量(ppm) |
36.7 |
21.5 |
30.3 |
34.3 |
25.5 |
27.1 |
|
|
TS(N) |
36 |
45 |
29 |
23 |
34 |
35 |
|
|
80g/l GQ-810 15%触媒 |
DWRA(°) |
250 |
275 |
263 |
261 |
274 |
278 |
|
释放甲醛量(ppm) |
154.6 |
155.2 |
150.0 |
153.2 |
157.7 |
145%6 |
|
|
TS(N) |
29 |
32 |
26 |
27 |
29 |
39 |
|
|
60g/l 2D 10%触媒 |
DWRA(°) |
240 |
245 |
252 |
250 |
258 |
248 |
|
释放甲醛量(ppm) |
282.4 |
287.8 |
294.2 |
299.2 |
277.6 |
289.0 |
|
|
TS(N) |
35 |
36 |
24 |
31 |
41 |
36 |
|
|
120g/l GQ-800 15%触媒 |
DWRA(°) |
235 |
237 |
242 |
241 |
250 |
237 |
|
释放甲醛量(ppm) |
162.7 |
166.0 |
161.0 |
172.5 |
138.0 |
155.5 |
|
|
TS(N) |
34 |
37 |
33 |
32 |
42 |
38 |
|
触媒的用量相对于树脂重
TS为撕破强力。
由上表所示，由各种树脂的甲醛释放量可知，总体来讲，TMDD的甲醛释放量最小，其次为GQ-810，释放甲醛量最多是GQ-800。焙烘主要目的是加速初缩体与纤维反应生成稳定的共价交联。而焙烘温度和时间，一般决定于初缩体的性质和催化剂的类型。本文采用会有催化协同效应的氯化镁和柠檬酸的混合催化剂，一般的温度为150～180℃，时间为1～5分钟。
棉织物经防皱整理后，由于在纤维的基本结构单元及大分子之间引入一定数量的比较稳定的共价交联键，各单元间的移动性受到某种限制，负担外力的情况更不均匀，必然引起纤维强度的下降，由表3中的三种指标结合考虑可以得出各个树脂的最佳焙烘条件：
100g/l的TMDD，触媒相对用量是15%：160℃×4min
80g/l的GQ-810，触媒相对用量是15%：160℃×4min
60g/l的2D，触媒相对用量是10%：180℃×1min
120g/l的GQ-800，触媒用量是15%：180℃×1min
2.4添加剂的选择对免烫效果的影响
2.4.1 GQ-271作为添加剂
表4用GQ-271作添加剂整理的织物的性能的影响。
|
|
GQ-271的用量(g/l) |
|||
|
10 |
20 |
30 |
||
|
TMDD |
DWRA(°) |
279 |
285 |
270 |
|
TS(N) |
37 |
30 |
24 |
|
|
GQ-810 |
DWRA(°) |
281 |
271 |
275 |
|
TS(N) |
42 |
39 |
44 |
|
|
2D |
DWRA(°) |
180 |
210 |
255 |
|
TS(N) |
47 |
43 |
42 |
|
|
GQ-800 |
DWRA(°) |
249 |
220 |
236 |
|
TS(N) |
52 |
47 |
50 |
|
GQ-271柔软添加剂手感柔糯，综合干折皱回复角和撕破强力可看出：GQ-271对于TMDD，GQ-810，GQ-800的最佳用量都为10g/l，对2D的最佳用量为30g/l。
2.4.2 GQ-270为添加剂
表5 GQ-270的作用对织物性能的影响。
|
|
GQ-270的浓度(g/l) |
|||
|
10 |
20 |
30 |
||
|
TMDD |
DWRA(°) |
286 |
285 |
281 |
|
TS(N) |
40 |
35 |
28 |
|
|
GQ-810 |
DWRA(°) |
306 |
318 |
295 |
|
TS(N) |
41 |
42 |
43 |
|
|
2D |
DWRA(°) |
266 |
262 |
260 |
|
TS(N) |
44 |
46 |
47 |
|
|
GQ-800 |
DWRA(°) |
293 |
245 |
265 |
|
TS(N) |
52 |
47 |
41 |
|
GQ-270柔软添加剂手感滑爽，从表中综合DWRA和TS可看出：GQ-270对于TMDD、GQ-800是最佳用量均为10g/l，对GQ-810、2D的最佳用量为20g/l。
2.4.3亲水性柔软剂GWS
表6 GWS作添加剂对整理织物性能的影响。
|
|
GWS的用量(g/l) |
|||
|
10 |
20 |
30 |
||
|
TMDD |
DWRA(°) |
248 |
264 |
261 |
|
TS(N) |
43 |
37 |
20 |
|
|
GQ-810 |
DWRA(°) |
243 |
255 |
241 |
|
TS(N) |
32 |
39 |
42 |
|
|
2D-800 |
DWRA(°) |
252 |
239 |
238 |
|
TS(N) |
36 |
32 |
35 |
|
|
GQ-800 |
DWRA(°) |
241 |
254 |
260 |
|
TS(N) |
52 |
45 |
37 |
|
综合DWRA和TS两个因素考虑，得出GWS对于TMDD，GQ-810和GQ-800的最佳用量为20g/l，对于2D的最佳用量为10g/l。
2.4.4防水性柔软剂E-350作为添加剂
表7 E-350的作用对织物性能的影响。
|
|
E-350的用量(g/l) |
|||
|
10 |
20 |
30 |
||
|
TMDD |
DWRA(°) |
275 |
264 |
252 |
|
|
TS(N) |
22 |
40 |
32 |
|
GQ-810 |
DWRA(°) |
272 |
261 |
260 |
|
|
TS(N) |
34 |
17 |
35 |
|
2D |
DWRA(°) |
243 |
213 |
240 |
|
|
TS(N) |
39 |
44 |
48 |
|
GQ-800 |
DWRA(°) |
245 |
241 |
234 |
|
|
TS(N) |
44 |
45 |
44 |
结果得出E-350对于GQ-810，GQ-800的最佳用量为10g/l，对于TMDD的最佳用量为20g/l，对于2D的最佳用量为30g/l。
2.4.5纤维保护剂
表8 纤维保护剂对织物性能的影响。
|
|
纤维保护剂的用量(g/l) |
|||
|
10 |
20 |
30 |
||
|
TMDD |
DWRA(°) |
247 |
240 |
223 |
|
TS(N) |
46 |
46 |
45 |
|
|
GQ-810 |
DWRA(°) |
242 |
243 |
259 |
|
TS(N) |
41 |
45 |
44 |
|
|
2D |
DWRA(°) |
254 |
245 |
261 |
|
TS(N) |
52 |
44 |
36 |
|
|
GQ-800 |
DWRA(°) |
243 |
220 |
240 |
|
// |
TS(N) |
48 |
52 |
38 |
综合DWRA和TS可看出：纤维保护剂对于TMDD、GQ-800、2D的最佳用量均为10g/l，对GQ-810的最佳用量为30g/l。
2.5 成衣免烫整理
2.5.1工艺流程
配制浸轧液-浸轧(带液率为80%)-预烘(带液率为20%)-整烫-焙烘
2.5.2成衣免烫整理的质量要求
1.回复角在260度以上(卡其)，
2.甲醛释放量在300ppm以内，
3.强力损失不超过30%。
3.结论
1.手感：GQ-800偏硬，其它三种较软。
2.触媒用量为树脂重的10—15%。
3.焙烘时的温度和时间：160～180℃，1～4分钟。
4.树脂用量：60～120g/l。
5.添加剂的用量是；GQ-271：10～30g/l；GQ-271：10～20g/l；GWS：10～20g/l；E-350：10～30g/l；纤维保护剂10～30g/l
5.参考文献
［1］陈益人，孙家军，张钢棉织物免烫整理研究《上海纺织科技》99.6.49—50
［2］纺织工业出版社《染整工艺原理》第二册251—253，254—258
［3］张青波，王永济TCL-11树脂在抗皱免烫工艺中的应用
［4］沈勇DMeDHEU整理织物的性能和质量研究《印染》(21)7：5—9
［5］Wei Shu We等著棉休闲裤的无甲醛无皱整理《国外纺织技术》2000年第3期25—30
［6］化学工业出版社《纺织染整助剂》213—214
［7］中国纺织出版社《纺织品染整工艺原理》161—180
