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真丝双绉防缩免烫整理若干问题探讨
不详
2023/4/23
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陆宗鲁 (山东省纺织科学研究院)
在世界生态保护和反倾销守则面前。国际市场的纺织品竞争日渐趋向于高品位、精加工、时尚、实用。
提高天然纤维的服用性能是后整理研究的一个重要方面,天然纤维中,丝、毛本身就具有高品位优势,我国蚕丝资源丰富,品质优良,有些传统品种盛久不衰。在五五、六五期间,中纺部多次组织后整理攻关,使我国真丝绸整理技术有了很大发展。二十多年来,真丝绸后整理在环氧化物[1、2、3、4、5]、聚氨酯[6、7、8]、多羧酸[9、10],方面,又相继积累了不少宝贵经验。在国际贸易转向有序管理的今天,真丝绸整理产品再次获得重要商机,我们希望,这一次能真真做好产品开发,成功进入国际市场。
开展学术交流有利于促进产品开发,同心协力有利于发展我国经济。今天我把在真丝双绉防缩免烫研究工中所得的点滴经验教训,介绍给大家,抛砖引玉,祈请指正。
一、一、真丝双绉防缩免烫的起缘
1980年我们院和青岛丝织厂合作研究‘真丝双绉添加剂整理’,整理要求是:保持原有风格(手感、光泽、绉效应),提高弹性,达到法国、瑞士、意大利实物样品水平。我们用咪唑啉型柔软剂取代原先用的D3柔软剂,再经呢毯机处理,织物弹性从260°提高到300°以上,风格良好,缩水率5%上下,洗可穿3级,满足了出口要求。后来又参考几个日本专利,用乙二醇缩水甘油醚(环氧化物)作了一些防缩免烫方面的探索。效果是;湿弹性230°上下,洗可穿3-4级,但整理后的织物色泽、手感、风格都受到不同程度的伤害。通过条件对比发现,用环氧化物作整理剂,氢氧化钠或大苏打作催化剂,经浸轧-烘干-焙烘处理的织物,不同专利效果差别不大,并且没有改善的可能。后来我们将工艺改为:练白绸浸轧催化剂(大苏打)烘干,然后浸泡在环氧化物工作液中80℃反应3.5小时,整理效果有很大起色,洗可穿4级,整理后再印花的部分产品达到5级,手感虽略显丰满,但不失真丝绸风格。1981年10月经过行业专家审定,将真丝双绉防缩免烫项目列入中国丝绸总公司‘五五’丝绸攻关计划。
二、二、机理研究中发现的问题
我们将环氧化物浸泡法整理的真丝双绉,进行氨基酸检测,与整理前的炼白双绉对比,从中看到,能够与环氧化物进行反应的是酪氨酸与赖氨酸。见表一;
表一、练白绸整理前后,氨基酸检出量(克/100克)

注:(1)本数据由中科院黄海水产研究所检出,‘氨基酸专用分析仪’测得的是重量百分率(%)。
(2)氨基酸测试报告中,整理前后变量极微的其他15种氨基酸,没有在本表中列出。
(3)减量部分,是与环氧化物反应的量,整理后不减量、或增量,可视作该氨基酸不参与反应。
(4)不可及区,指丝素晶区的文献值。
检测数据的可靠性没有问题。但是,含量%与文献值差别太大。文献值见表二。
表二、丝素与丝胶中有关氨基酸含量的文献值;

注:*摘自丝绸材料学[13]表2-4 **丝素中氨基酸量由《丝绸材料学》表2-6,按结晶度45%算出。
赖氨酸含量的文献值是:丝素中含0.81%,丝胶中含5.5%。我们的炼白双绉样品实测为2.60%,是丝素理论含量的320%,是丝胶理论含量的47%。这种变化,唯一可以解释的是‘炼白绸上有脱不净的丝胶’,残留的原因,有可能是纯碱脱胶工艺对个别氨基酸链较难水解。对于,酪氨酸的检出量小于文献值的原因,也不排除丝胶残留因素。
生丝手感粗硬,脱胶后变得柔顺。如果炼白绸上的残胶,一旦被环氧化物交联,肯定影响手感。焙烘法与浸泡法相比,湿交联手感较好。很可能是因为丝胶在吸水膨润状态时交链结构比较松驰。
减少残胶与环氧化物间的反应和采取湿态交链工艺,是改善织物手感的两个有效途径。从表一看出;酪氨酸是反应主体,即使有少量是丝胶中的,也必须确保环氧化物与之充分交联。赖氨酸则主要存在于丝胶中,交联对织物手感不利。
三、三、问题的解决
(一) (一) 阻止赖氨酸与环氧化物交链
有的文献把大苏打叫作纤维膨化剂,有的则称作催化剂。在实验中发现;大苏打与环氧化物乳液配成整理液后,混合液由中性迅速变成碱性,pH接近13。二者反应释出强碱,唯一可以解释的是二者反应生成醇钠并水解为醇基和氢氧化钠。反应可以用下式表示;


环氧化物与催化剂的复合物与酪氨酸反应按下式进行;

从文献中看到,不同的催化剂,除了降低反应活化能以外,还对反应基的加速次序产生了影响[12];
1、酸性催化剂的加速次序为:羧>酚>醇(伯>仲>叔);
2、碱性催化剂的加速顺序为:醇>酚>羧酸;
3、亲核型催化剂的加速次序为:酚>酸>醇>水,
4、亲核型催化体系中有氢氧基的,可加速胺基反应[12]。
亲核型催化体系中如果没有氢氧基,催化将按3式进行,就可以将赖氨酸排除在反应之外。但是,在消除氢氧化钠的同时,必须不降低催化活性。我们在整理液中试用过多种pH缓冲剂,并用ATR多次衰减全反射红外光谱分析进行检测,红外分析图谱上,1300~1000cm-1区段有一个吸收峰,峰高7(图一),免烫效果越好,峰值越小,最低是1(图二)。

从基团-频率谱图查出,该峰对应于硅或酚羟基,与氨基酸分析结果比较,这个变量就是酪氨酸。通过对酪氨酸反应率的相对比较,可以度量催化活性大小。
试验结果,我们选择了硬脂酸乳液。加硬脂酸乳液,丝毫不降低环氧化物-酪氨酸间的反应率。消除氢氧化钠,还能使真丝在热处理时不受损伤,有利于保持光泽。
(二)湿态交联工艺的筛选
我们最先采用大苏打与环氧化物同浴,浸轧后直接汽蒸。后来做的是二浴法:将炼白绸先浸轧催化剂(大苏打5%水溶液)烘干,而后用环氧化物乳液配制的工作液进行 ‘轧卷汽蒸’与‘松式浸泡’两种工艺(温度都是80℃,时间3.5小时)。整理结果:浸泡法免烫指标与手感良好,缺陷是,由于浸渍泡设备不够理想,在整理样品的后染色中,有上色不匀现象;轧蒸工艺,则免烫指标不稳定。
经检测发现;大苏打与环氧化物同浴产生的氢氧化钠,由于对丝绸有亲合力,随着生产的进行,轧槽中氢氧化钠浓度是先浓后淡;先浸轧大苏打烘干后再浸轧环氧化物时,从织物上挤下来的轧余液,使轧槽中pH逐渐升高。织物上大苏打流失,影响整理效果。
最终,我们选择了包卷法:
1、包卷法整理工艺流程[11]:
① 炼白双绉→浸轧5%大苏打工作液→超喂拉幅烘干备用。
② 用棉布浸轧含环氧化物10%与乳化剂2%的整理液,带液上卷备用。
③ 将上述干、湿两种织物叠卷在一起→升温→保温(75-80℃,3.5小时)→水洗 →烘干得整理后的半成品备用。
④ 整理后的双绉织物,交付印花或染色后再经添加剂整理(浸轧防静电剂SN+胺基有机硅乳液STU-1)→超喂拉幅烘干→成品。
将浸轧大苏打的织物,超喂拉幅烘干后与带液的湿布(棉布)一同上卷,不仅整理剂与催化剂在织物上分配均匀,大样的印染成品,免烫指标;染色后≥4级、印花后≥4-5级。水洗15次指标稳定,织物的绉效应良好。
2、包卷法大样试验设备与整理效果
我院的包卷法大样试验设备,是由棉布前处理用轧卷汽蒸机改装的[11]。但是,最大的一次中试放样,40疋双绉环氧化物整理是在青岛第四印染厂的高温高压卷染机组上进行的,先整理白坯,然后再分别加工成印染产品,四印用低张力THIES溢流染色机染色,青岛和烟台丝绸印染厂用台板印花,最后在青岛丝织厂浸轧防静电与柔软剂,超喂拉幅烘干。这批试样绉效应好,光泽与手感不错,缩水率小于3%,很有高挡感,达到小试的整理水平,就是这批试样,在巴黎第80届国际发明展览会上获得荣誉金奖。
包卷用的棉布,洗后烘干,可以连续使用,因为纤维素纤维上的伯醇基与环氧化物不发生交联反应,就像丝氨酸不受交联一样。
四、防缩免烫产品市场
产品研发初期,北京衬衫厂的美国客商曼哈德先生见到我们的浸泡法试样时,即便提出:在北衬投资400万美元兴建真丝双绉防缩免烫制衣车间,山东提供面料可以加价50%;在巴黎得奖后,深圳华联的英联邦客户S.R.gent公司,送来一疋炼白双绉,要求加工成印花防缩免烫产品,限十天交货;中国技术进出口公司应韩国三星技术进出口公司要求,送来包括双绉在内的三种炼白绸,要验证整理效果。试样交货后,对方经过检测均表示满意,也都提出了具体的贸易要求。
五、后记
有条件上,而上不去的重要技术原因之一是;五五期间厂里引进的那台小张力轧蒸设备,不能做包卷法,处理效果不理想,成品缺乏高挡感。六五攻关,我们院没有任务,说不清楚,这个项目最终没能上得去,怪可惜的。
整理剂和乳化剂是我们院生产的,环氧树脂H117和乳化剂EA(内含硬脂酸),至今还是院里染整技术开发公司的保留产品,随时都可以生产供货,有关这方面的技术细节就不多说了。
六、六、结论
1、 真丝双绉防缩免烫整理产品有值得重视的潜在市场。
2、 传统产品提高服用性能的研究,要十分重视印染质量、产品风格,追求高品位。
3、 我们是发展中国家,科研经费、人才、条件都不富裕,科学研究中得到的点滴经验都是宝贵的,如果能把各地的经验通过交流完善,用于产品开发,必将促进我国经济和科研事业的重大发展。
参考文献
[1] 孙新军 刘岩,真丝双绉防缩免烫整理的研究,染整涂层及其他整理学术论文,资料选辑(87年部分);177-183
[2] 胡诚等,真丝绸环氧树脂EPTAⅡ“洗可穿”整理,印染1997(11)(16)
[3] 邢铁玲 陈国强,环氧树脂对真丝绸的防皱整理研究,印染助剂2002,(1).-23-26,40
[4] 杨爱琴 沈建琴等,真丝绸防缩抗皱整理技术,第五届全国后整理学术讨论会论文集,2001
[5] 邢铁玲 陈国强,环氧树脂对真丝绸的防皱整理研究/ /印染助剂2002,(1).-23-26,40
[6] 郭文登,真丝绸的聚氨酯弹性整理,第四届全国后整理学术讨论会论文集,1996
[7] 水溶性聚氨酯的合成及在丝绸整理上的应用/刘建薪 华载文/《印染》/2001/第3期/yr4
[8] 水溶性封端型聚氨酯丝调整理剂的研制/刘建薪 华东 等/印染助剂2002,(3).-9-12
[9] 王建明等,真丝织物的多元羧酸抗皱整理,印染2000(5)(36)
[10] 柞蚕丝织物的柠檬酸抗皱整理/吴坚 杨涛 邓丽丽/印染.2003, (9).-10-12
[11] 发明专利,真丝绸防缩免烫后整理方法 专利号;ZL 91 1 06422.2
[12] 《环氧树脂》陈平 刘胜平编著,1999,3]
[13] 《丝素材料学》李栋高 蒋蕙钧编著,苏州丝绸工学院1994/6;P65
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