真丝绸多元羧酸-壳聚糖防皱整理
陈美云 南通工学院化工系
原载：六届后整理论文集；44-47（lq009）
【摘要】讨论了两种多元羧酸的复配以及与壳聚糖一起对真丝绸防皱整理的效果，对羧酸、壳聚糖及催化剂浓度和焙烘温度等进行了单因素分析，确定了防皱整理的最佳工艺。
【关键词】丝织物 防皱整理 多元羧酸 壳聚糖
真丝绸手感柔软，悬垂性好，光泽柔和，一直受到人们的喜爱，但其回弹性差，易折皱。为了改善真丝绸的回弹性，往往采用整理剂对其进行防皱整理。目前，多元羧酸作为一种无甲醛防皱整理剂，受到普遍的关注。柠檬酸是一种多元羧酸，能与纤维发生交联，从而提高织物的弹性:而且价格便宜。酒石酸是一种二元羧酸，可作为柠檬酸交联的活化剂[1]，提高柠檬酸防皱整理的效果。
壳聚糖是由存在于动物外壳的甲壳质经脱乙酰而得到的产物，资源十分丰富，其应用越来越广。在纺织领域，它是一种绿色的抗皱剂[2]。
本文将柠檬酸，酒石酸、壳聚糖同时应用于真丝绸抗皱整理，讨论了多种因素的影响，取得了良好的效果。
1 实验
1·1·材料、药品及仪器
材料：11216练白真丝电力纺。
药品：柠檬酸、酒石酸、次亚磷酸钠、三乙醇胺等，均为分析纯，渗透剂为工业级。
壳聚糖：食品级，脱乙酰度90%左右，分子量约40万。
仪器：WS-SD色度白度仪，YG(B)026D-500织物强力机，RJ-350Ⅲ型轧染机。
1·2 实验方法
将真丝绸在含有柠檬酸、酒石酸、壳聚糖、次亚磷酸钠、三乙醇胺等的整理液中二浸二轧，轧余率为80%。浸轧后的真丝绸在80℃烘2min，然后在150-l90℃焙烘1.5-3.5min，50℃热水充分水洗，冷水洗，最后烘干，测试其性能
1·3 测试
白度：将试样叠成8层，在WS-SD色度白度仪上测8次，取平均值。
物理机械性能：干态折皱回复角(缓弹)按GB/T3819.1997测定，断裂强力按GB/T3923·1997测定，名义夹持长度为l00mm。
耐洗涤性能：整理后的织物用洗衣粉（2g/L）浸泡5min;揉洗、漂洗各2min，作为洗涤一次，测定洗涤若干次后的折皱回复角。
2 结果与讨论
2·1 柠檬酸与酒石酸摩尔比对织物性能的影响
固定其他工艺条件，仅改变柠檬酸与酒石酸的摩尔配比， 测定整理织物的性能，结果见表1。
表1 柠檬酸与酒石酸摩尔比对织物性能的影响
|
柠檬酸:酒石酸(mol) |
1:0 |
4:1 |
3:1 |
2:1 |
1:1 |
1:2 |
1:3 |
1:4 |
0:l |
原料 |
|
折皱回复角(°) |
256 |
259 |
265 |
268 |
273 |
262 |
258 |
256 |
236 |
218 |
|
白度% |
38.23 |
69.12 |
70.79 |
72.04 |
73.28 |
73.90 |
74.41 |
74.88 |
74.84 |
75.91 |
|
断裂强力N |
298 |
302 |
303 |
304 |
305 |
303 |
305 |
304 |
302 |
321 |
注：羧酸总浓度8%，次亚磷酸钠7%，壳聚糖0.05%，三乙醇胺3%，渗透剂2g/L，焙烘温度l70℃，焙烘时间2.5min。
从表1可看出，真丝绸用柠檬酸或酒石酸与壳聚糖一起进行防皱整理，其折皱回复角均较小，用酒石酸整理的织物白度较好，而用柠檬酸整理的织物白度较差。若将两者进行复配，则可以提高织物的弹性，且随着整理液中酒石酸含量的增加，折皱回复角增加，当两者的摩尔比为1:1时，折皱回复角达最大值，之后则下降。同时，整理液中酒石酸的量增加，织物的白度也增加，而织物的强力则相差不大。这是因为焙烘时酒石酸分子的两个仲羟基被柠檬酸羧基酯化，形成一种六羧酸 (酒石酸二柠檬酸)，这种酒石酸二柠檬酸 (酯)的交联作用比柠檬酸更为有效[1]，因而提高了整理效果。当柠檬酸与酒石酸的摩尔比为1:1时，柠檬酸与酒石酸可能通过缩聚作用而产生柠檬酸与酒石酸1:1的交替共聚物，由此所得的聚酯含有大量的成对羧基，能够生成纤维多路接技和交联所需的五元酐环[1]，从而使整理效果更佳。因此我们取两者复配的摩尔比为1:1。
2·2 多元羧酸总浓度对织物性能的影响
其他条件固定，仅改变多元羧酸的总浓度，测得试验结果见表2。
表2 多元羧酸总浓度对织物性能的影响
|
多元羧酸% |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
|
回复角(°) |
235 |
254 |
259 |
266 |
274 |
276 |
277 |
279 |
|
白度% |
72.25 |
74.0 |
73.55 |
73.13 |
72.86 |
72.44 |
71.62 |
69.80 |
|
断裂强力N |
313 |
309 |
307 |
304 |
302 |
300 |
301 |
287 |
注: 柠檬酸:酒石酸=1:1(摩尔比)，多元羧酸浓度为零的整理液用2mol的醋酸配制，其余条件同表1。
从表2可以看出，随着多元羧酸浓度的增加，处理试样的白度和断裂强力均有所下降，而折皱回复角提高，在多元羧酸浓度大于8%后，折皱回复角的增加幅度趋缓，这是因为高温焙烘下，羧酸经过酯化交联，在丝纤维无定形区形成了网状结构，通过酯化交联而固着在丝素上的羧酸与壳聚糖可发生酰胺化反应，在酸和丝素之间形成交联[3]，从而提高了折皱回复角，但用量不能太高，否则整理剂与纤维之间反应剧烈，有可能在纤维表面形成一层较厚的表面层而使织物的弹性降低[4]。综合考虑折皱回复角，白度及断裂强力等指标，多元羧酸的总浓度以8%为宜。
2·3 壳聚糖浓度对织物性能的影响
壳聚糖浓度对织物性能的影响见表3。
表3 壳聚糖浓度对织物性能的影响
|
壳聚糖浓度% |
0 |
0.01 |
0.03 |
0.05 |
0.07 |
0.1 |
|
折皱回复角(°) |
253 |
268 |
273 |
273 |
274 |
278 |
|
白度% |
73.90 |
73.74 |
73.80 |
72.88 |
70.33 |
68.68 |
|
断裂强力N |
292 |
296 |
301 |
302 |
303 |
303 |
注：柠檬酸:酒石酸=1:1(摩尔比)，其余条件同表1。
由表3可知，整理液中加大壳聚糖，可以明显提高织物的折皱回复角及强力，且随着壳聚糖用量的增加而略有增加，而白度则随着壳聚糖用量的增加而下降。这是因为在多元羧酸和壳聚糖的整理高温焙烘时壳聚糖能与丝纤维发生极性吸附，在丝纤维内部微隙，表面沉积和成膜，壳聚糖的氨基与丝素的羧基在高温下形成羧酸胺盐，进而发生酰胺化反应;而通过酯化交联固着在丝素上的羧酸，可与壳聚糖发生酰胺化反应，在羧酸和丝素之间形成交联，从而增加了壳聚糖在丝素上的固着[3]，提高了整理效果。由于所用壳聚糖略带黄色，所以随着其用量增加，织物白度有所下降。另外，实验中发现，当壳聚糖浓度达0.1%时，整理织物的手感略为发硬。综合考虑，壳聚糖浓度以0.03%-0.05为宜。
2·4 焙烘温度对织物性能的影响
其他条件固定，仅改变焙烘温度，实验结果见表4。
表4 焙烘温度对织物性能的影响
|
焙烘温度℃ |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
|
折皱回复角(°) |
369 |
266 |
274 |
275 |
279 |
|
白度% |
75.30 |
73.91 |
73.62 |
69.l8 |
66.23 |
|
断裂强力N |
308 |
306 |
302 |
297 |
289 |
注：柠檬酸:酒石酸=1:1(摩尔比)，壳聚糖0.03%，其余条件同表1表5同。
从表4得知，随着焙烘温度的升高，织物的折皱回复角增加，而白度和断裂强力则下降，尤其温度超过180℃时，白度下降更为明显。这是因为多元羧酸与壳聚糖和丝素分子间的酯化交联及酰胺反应都要求较高的温度，若焙烘温度低，不足以提供反应所需的能量，因而会影响整理效果。但温太高，柠檬酸分子会部分失水变成乌头酸，部分失去二氧化碳和水变成衣康酸，而衣康酸和乌头酸含有不饱和和的双键，焙烘时易使织物发黄[5]，因而焙烘温度取170℃较合适。
2·5 焙烘时间对织物性能的影响
焙烘时间对织物性能的影响见表5。
表5 焙烘时间对织物性能的影响
|
焙烘时间min |
1.5 |
2 |
2.5 |
3 |
3.5 |
|
折皱回复角(°) |
264 |
273 |
274 |
273 |
276 |
|
白度% |
74.61 |
73.75 |
73.24 |
70.77 |
67.80 |
|
断裂强度N |
306 |
303 |
302 |
296 |
285 |
由表5可以看出，随着焙烘时间的延长，织物的折皱回复角有所提高，而白度和强力下降，综合考虑，焙烘时间以2-2.5min较合适。
2·6 次亚磷酸钠浓度对织物性能的影响
次亚磷酸钠是一种较好的催化剂，由表6可知，随着次亚磷酸钠浓度的提高，回复角增加。这是因为催化剂促进了纤维与羧酸的交联而使弹性上升，同时它也是抑制柠檬酸分子内脱水而使白度提高。从试验数据来看，次亚磷酸钠浓度以9%比较合适。
表6 次亚磷酸钠浓度对织物性能的影响
|
次亚磷酸钠浓度% |
2 |
5 |
7 |
9 |
12 |
|
折皱回复角(°) |
258 |
266 |
273 |
275 |
273 |
|
白度% |
70.67 |
71.85 |
73.14 |
73.58 |
73.92 |
|
断裂强力N |
296 |
300 |
302 |
304 |
303 |
注：柠檬酸;洒石酸=1:1(摩尔比)，壳聚糖0.03%，焙烘时间2min，其余条件同表1。
2·7 整理后织物的耐水洗性能
用优选的整理工艺对织物进行整理，然后测定其耐水洗性能，结果见表7。
表7 整理后织物的耐洗性
|
洗涤次数 |
未洗涤 |
5次 |
10次 |
20次 |
原样 |
|
折皱回复角(°) |
273 |
261 |
260 |
258 |
218 |
从表7可以看出，随着洗涤次数的增加，整理织物的折皱回复角下降，但仍比原样高得多。这说明经高温焙烘后，柠檬酸，酒石酸、壳聚糖等在织物上的固着比较稳定，有良好的耐洗性能。
3 结论
1、用柠檬酸和酒百酸1:1摩尔比进行复配，并与壳聚糖一起对真丝绸进行整理，明显提高了真丝绸的折皱回复角，并且有良好的白度和断裂强力。
2、通过实验得出最佳的整理工艺为:柠檬酸:酒石酸=1:1(摩尔比)，羧酸总浓度8%，壳聚糖浓度O.03-0.05%，次亚磷酸钠浓度9%，三乙醇胺3%，渗透剂2g/L，焙烘温度 170℃，焙烘时间2-2.5min。
参考文献:
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