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BTCA对棉/羊绒混纺织物的防皱整理
佚名
2021/8/1
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BTCA对棉/羊绒混纺织物的防皱整理

羊绒在纤维中素有“软黄金”之称,平均直径只有13—16/xm,弹性好,吸湿性强,放湿速度较快,穿着舒适。棉/羊绒混纺织物结合了棉纤维与羊绒纤维的优点,质地柔软,手感滑糯,吸湿透湿性、保暖性和弹性比纯棉织物有很大提高,织物更有身骨,具有独特的风格。由该织物制作的服装深受消费者的喜爱,具有很强的市场竞争力和发展潜力。

但是,该类织物在后整理方面,特别是耐久定形整理方面的研究还很欠缺。用该织物直接缝制的服装在服用过程中折皱现象很严重,醚化2D树脂可使织物防皱性能得以提高。但由于醚化2D树脂在整理及服用过程中会释放出对人体健康不

利的甲醛,因此许多研究者积极寻求更加安全有效的防皱整理剂。多元羧酸成为研究中的新热点,受到了广泛的研究并取得了很大的进展。通常,多元羧酸中的羧基在弱碱性催化剂的催化下,可以与纤维素上的羟基发生酯化反应,形成酯交联。随着研究的不断深入,Welch提出在高温下多元羧酸结构中相邻的2个羧基首先脱水成酐,然后在弱碱的催化下与羟基成酯。其他研究者也证明多元羧酸与纤维素的酯化是通过酸酐这一中间体完成的⋯。丁烷四羧酸(BTCA)是多元羧酸整理剂中效果最好的,有研究证明[2],经BTCA整理过的棉织物除了双键交联外还存在相当数量的三键交联,经其整理的棉织物,免烫性能与2D树脂整理效果基本相同,而撕破强力保留率要高出13个百分点,断裂强度要高出23个百分点[3],这些突出的性能使之有可能成为N一羟甲基化合物的替代品[1\3 \4]。本文将着重分析讨论BTCA对棉/羊绒(80/20)混纺织物的防皱整理。

1实验部分

1.1织物

已退浆、精练的棉/羊绒(80/20)混纺平纹织物;已退浆、精练的平纹棉织物(31.25tex);精纺毛织物(16.66tex×2)。

1.2整理剂

醚化2D树脂(天津先进化工有限公司);1,2,3,4一丁烷四羧酸(BTCA,浙江教育学院应用化学研究所)。

1.3整理工艺

两浸两轧(轧余率80%)一烘干(8O℃,3min)一焙烘。

1.4检测

甲醛含量:JISL1041—1994—3一B其余各项测试指标按相关国家标准进行测试。除注明外,图表中实验数据皆为经向测试值。

2结果与讨论

由参考文献[3-7]和BTCA优化工艺实验知,影响BTCA防皱整理效果的主要因素为焙烘温度和BTCA浓度。为此,对这2个因素分别进行了试验,研究各因素对织物防皱性能及羊绒纤维的影响规律。

2.1焙烘温度对棉/羊绒混纺织物性能的影响


羊绒在纤维中素有“软黄金”之称,平均直径只有13—16/xm,弹性好,吸湿性强,放湿速度较快,穿着舒适。棉/羊绒混纺织物结合了棉纤维与羊绒纤维的优点,质地柔软,手感滑糯,吸湿透湿性、保暖性和弹性比纯棉织物有很大提高,织物更有身骨,具有独特的风格。由该织物制作的服装深受消费者的喜爱,具有很强的市场竞争力和发展潜力。

但是,该类织物在后整理方面,特别是耐久定形整理方面的研究还很欠缺。用该织物直接缝制的服装在服用过程中折皱现象很严重,醚化2D树脂可使织物防皱性能得以提高。但由于醚化2D树脂在整理及服用过程中会释放出对人体健康不

利的甲醛,因此许多研究者积极寻求更加安全有效的防皱整理剂。多元羧酸成为研究中的新热点,受到了广泛的研究并取得了很大的进展。通常,多元羧酸中的羧基在弱碱性催化剂的催化下,可以与纤维素上的羟基发生酯化反应,形成酯交联。随着研究的不断深入,Welch提出在高温下多元羧酸结构中相邻的2个羧基首先脱水成酐,然后在弱碱的催化下与羟基成酯。其他研究者也证明多元羧酸与纤维素的酯化是通过酸酐这一中间体完成的⋯。丁烷四羧酸(BTCA)是多元羧酸整理剂中效果最好的,有研究证明[2],经BTCA整理过的棉织物除了双键交联外还存在相当数量的三键交联,经其整理的棉织物,免烫性能与2D树脂整理效果基本相同,而撕破强力保留率要高出13个百分点,断裂强度要高出23个百分点[3],这些突出的性能使之有可能成为N一羟甲基化合物的替代品[1\3 \4]。本文将着重分析讨论BTCA对棉/羊绒(80/20)混纺织物的防皱整理。

1实验部分

1.1织物

已退浆、精练的棉/羊绒(80/20)混纺平纹织物;已退浆、精练的平纹棉织物(31.25tex);精纺毛织物(16.66tex×2)。

1.2整理剂

醚化2D树脂(天津先进化工有限公司);1,2,3,4一丁烷四羧酸(BTCA,浙江教育学院应用化学研究所)。

1.3整理工艺

两浸两轧(轧余率80%)一烘干(8O℃,3min)一焙烘。

1.4检测

甲醛含量:JISL1041—1994—3一B其余各项测试指标按相关国家标准进行测试。除注明外,图表中实验数据皆为经向测试值。

2结果与讨论

由参考文献[3-7]和BTCA优化工艺实验知,影响BTCA防皱整理效果的主要因素为焙烘温度和BTCA浓度。为此,对这2个因素分别进行了试验,研究各因素对织物防皱性能及羊绒纤维的影响规律。

2.1焙烘温度对棉/羊绒混纺织物性能的影响



本文首先考察在不同焙烘温度下,规格相近的纯棉织物、棉/羊绒(80/20)混纺织物及纯毛织物的性能。实验中,BTCA浓度为45g/L,NaHPO浓度为30g/L,柔软剂浓度为20g/L。



由图1及图2分析可知,棉/羊绒(80/20)混纺织物的折皱回复角WRA及强力保留率随焙烘温度的变化趋势与纯棉织物近似。在各温度水平下,2种织物的 WRA接近,但是在强力上反映出较大的差异。焙烘温度为150℃时,棉织物的强力下降幅度远大于棉/羊绒织物,强力保留率下降至63%左右,而棉/羊绒混纺织物的强力保留率仍然保留在79%。随后,棉织物的强力随焙烘温度的提高而逐步下降,棉/羊绒混纺织物的强力保留率在180℃前下降幅度缓和,能维持在68%以上。可以认为棉/羊绒(80/20)混纺织物在WRA与棉织物相同甚至更高的情况下,强力保留率比规格相近的棉织物要高。

分析认为,棉织物在焙烘的过程中随焙烘温度的提高,BTCA与纤维素的酯化交联反应更彻底,交联度提高,应力集中加剧;同时棉纤维的酸性水解也更烈,导致棉纤维损伤加剧,强力下降。而棉/羊绒混纺织物中,由于羊绒纤维的存在

情形有所不同。从图3中毛织物对焙烘温度的关系也可以看出,焙烘温度达到170℃以前,织物强力略有增加,在更高的温度下强力稍微下降,即在其它条件一定的情况下短时间的高温处理对毛纤维强力的影响不大。尽管羊绒纤维比毛纤维对热更敏感,但是从毛纤维表现出的特征可以推测,短时间高温对羊绒纤维的影响也应该是有限的。因此,从强力保留率的角度来看,在BTCA的防皱整理中含有羊绒的成分对织物保持综合性能有利。



研究中,对不同焙烘温度下BTCA整理后的毛织物的碱溶度进行了测试,如图4所示。可以看到毛织物经BTCA整理后,碱溶度增加,意味着毛纤维的微观结构受到整理过程中某些因素的影响,分析如下。

①次磷酸钠:作为一种弱碱性的催化剂在BTCA溶液中对毛纤维不会有什么影响,但是在烘干过程中,特别是高温焙烘过程,局部碱性可能较高,使盐式键断开,肽键断裂,胱氨酸水解;同时,由于其还原性促进了羊绒纤维内一S—S一的还原断裂。这些作用的综合结果会使纤维蛋白质大分子间的联系降低,分子链间的结合作用削弱。

②BTCA:作为有机酸,虽然酸性较弱,但是在水溶液中仍有一定的电离度。在温度较高的情况下,酸的作用会加强,可能会使盐式键断开,稳定性较弱的肽键断开。

③高温:高温会导致毛纤维热机械损伤。

2.2BTCA浓度对棉,羊绒混纺织物的影响





为了明确BTCA浓度对棉/羊绒(80/20)混纺织物的影响规律,获得更为全面的认识,在不同BTCA浓度下,对规格相近的棉/羊绒混纺织物、棉织物和毛织物进行处理,焙烘温度为170cI=,结果如图5。从中不难发现,不同BTCA浓度下棉/羊绒混纺织物及棉织物的WRA和强力保留率的变化规律与不同焙烘温度下的规律很相似。棉/羊绒混纺织物在BTCA浓度达到45g/L后,WRA基本上不再提高,但是强力却随浓度的提高持续下降。棉/羊绒混纺织物强力下降主要原因还是由

于其中棉纤维的强力下降造成的。



从图6中可以看出,棉织物随着BTCA浓度的增加WRA不断上升,表明纤维素大分子链之间的交联逐步增加,导致织物强力不断下降,在其它研究中也描述了类似规律。同时从毛织物经处理后强力变化的情况来看(图7),毛织物的强力没有降低,似乎略有提高,因此可以认为棉/羊绒织物的强力损失主要来自棉纤维的强损。在试验中,对不同BTCA浓度下的毛纤维的碱溶度作了测试。从图8中看到,BTCA浓度较低的情况下,毛纤维的碱溶度变化很小;BTCA浓度达到 45g/L后,毛纤维的碱溶度明显增加。其主要原因在于:①随着BTCA浓度增加。对毛纤维中盐式键、稳定性差的肽键的水解作用增强。②因整理过程中所用催化剂与BTCA浓度是成比例的,故次磷酸钠的浓度也在不断地增加,随着其浓度的增加,次磷酸钠对毛纤维的还原影响加剧。

由上面焙烘温度和BTCA浓度对棉/羊绒(80/20)混纺织物的作用规律来看,棉/羊绒混纺织物WRA的提高的幅度不如纯棉织物的高,这种情况在其他研究中也有报道[8]。从规格相近的棉织物及棉,羊绒}昆纺织物的WRA测试值可以到,由于羊绒纤维的弹性很好,因此棉/羊绒织物弹性的提高得益于其中棉纤维弹性的提高。

2.3BTCA与醚化2D树脂防皱性能的比较

织物经BTCA和醚化2D整理后防皱性能都有了很大提高,二者都是通过交联机理起到提高织物弹性的目的,整理流程相同,因此这2种防皱整理之间有一些共同点;然而2种整理剂的性能不同,所用催化剂也不同,在具体的工艺上也有多差别;再加上反应能力、反应效率不同,导致整后织物的最终性能有差异。2种整理剂整理后织物的性能差异如表1所示。



从表1中看到:

①棉,羊绒混纺织物经过BTCA整理后的WRA不如醚化2D整理的高,但是也已达到相当不错的防皱水平。

②经BTCA整理的织物强力保留率比醚化2D整理的高。这可能是由于BTCA对织物中棉纤维的酸性水解比树脂整理的低。在烘干的过程中,随着温度的升高,织物上的水分减少,BTCA的电离度逐渐下降;焙烘过程中,根据BTCA先脱水成



酐然后酯化的历程,游离的氢离子浓度不会很高;织物中羊绒纤维经过BTCA整理后强度比用树脂整理的略好;BTCA对棉纤维的交联不如树脂充分。以上综合作用表现为BTCA整理后织物的强降较小。

③BTCA整理后耐磨性比树脂整理的差,悬垂性也较差。

④在甲醛释放量方面,BTCA的优势是不言而喻的。

3结论

BTCA 对棉,羊绒(80/20)混纺织物的防皱整理效果略逊于树脂,但仍能达到令人满意的程度。织物防皱性能的提高得益于棉纤维弹性的提高。在整理过程中,催化剂次磷酸钠为弱碱性,同时具有一定的还原性,使羊绒纤维中蛋白质大分子肽键水解,一S—S一键部分断裂,羊绒纤维受到一定损伤,但从织物整体状况来看,并未受到影响。经BTCA整理后,织物的强力保留率比树脂整理的高。BTCA防皱整理无甲醛释放问题。

              

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