摘要：采用芦荟和柠檬酸、酒石酸复合羧酸对棉织物进行抗皱和抗紫外线整理。研究了复合酸质量分数与配比，以及芦荟质 量分数对织物折皱回复角、抗紫外线性能、断裂强力和增重率的影响；通过红外光谱和x射线衍射分析，结果表明，芦荟蒽醌化合物可借助复合羧酸与棉织物形成共 价交联，整理棉织物的抗皱性和抗紫外线性能因此得到显著提高。
前言
芦荟广泛应用于医药、保健和El常生活中。芦荟的主要组分有：蒽醌类化合物、糖类、氨基酸和各种有机酸、维生素、酶(多肽)和矿物质等。其中，蒽醌类化合 物及其衍生物能吸收紫外线，因而具有较好的防晒作用。试验表明，芦荟的吸收峰值位于UVB的辐射峰值(297．6nm)处，可以强烈吸收 290～320nm范围内的紫外线J，可见芦荟的紫外线吸收效果非常好。复合羧酸对于纯棉织物的抗皱整理已有很多应用，将芦荟与复合羧酸结合，共同处理棉 织物，可进一步开发多功能性棉织物。
本研究采用自制的芦荟蒽醌类化合物，结合柠檬酸、酒石酸复合羧酸对棉织物进行抗皱和抗紫外线整理，分析了芦荟一复合酸对棉织物的作用机理。
1试验
1．1材料和仪器
材料芦荟蒽醌提取物(自制)，经退浆处理纯棉平布(25．9tex／28．9tex，277根／l0cmx22710cm)
仪器YG．(B)026D-250型电子织物强力机，YG541一B型织物折皱弹性仪，Nexus一870型红外光谱仪，XPert—ProMPD型x射线衍射仪，Labsphere型织物紫外线测试仪
1．2试验方法
1．2．1棉织物复合整理工艺
将芦荟蒽醌化合物置于一定浓度和配比的柠檬酸(CA)和酒石酸(TA)水溶液中，60℃恒温搅拌60min，充分溶解后过滤。过滤液中添加6％催化剂次亚 磷酸钠、0．1％渗透剂JFC和l％有机硅柔软剂，搅拌均匀后配成芦荟整理液。将纯棉织物浸渍在整理液中，浴比l：50，45℃水浴中振荡处理一定时间， 一浸一轧，轧余率为85％，80cI=下预烘5min，170℃焙烘3min，充分水洗后低温烘干。
1．2．2增重率测定
称取处理前后织物的质量，分别为m0和m1，按式(1)计算增重率：
增重率=(m1—m0)m0×100％(1)
1．2．3红外光谱测试
将样品研磨成粉末，KBr压片法，恒温20℃，湿度65％，用Nexus一870型红外光谱仪测定样品的红外光谱图。
1．2．4X射线衍射分析
升温速度为1OoC／min，扫描范围为5o一45o铜靶。
1．2．5织物折皱回复角(WRA)测定
按GB／T3819-1997(纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》，用YG541一B型折皱回复角测定仪测定。
1．2．6织物断裂强度测定
按GB／T3923-1997(纺织品织物拉伸性能测试条件》进行测定。
1．2．7抗紫外线性能测试
采用美国Labsphere型织物紫外线测试仪测定波长250-450nm光线透过率和织物防紫外线系数UPF值，每个样品选择3个测试点，取平均值。透光率越低，织物的抗紫外线效果越好；UPF值越高，织物的抗紫外线功能越强。
2结果与讨论
2．1复合羧酸质量分数对整理效果的影响
表1中，随着复合羧酸用量增加，尤其在10％质量分数以内，处理试样的增重率、折皱回复角都有较大的增加，但强力有所降低。当复合羧酸用量较低时，酯化反 应率较低，棉织物上有未酯化反应的羟基，可与芦荟发生反应。随着羧酸用量增加，棉纤维中生成的交联键限制了纤维素大分子链在外力作用下的相对滑移，引起应 力集中，使断裂强力下降4。
2．2芦荟质量分数对整理效果的影响
由表2可以看出，随着芦荟质量分数增加，织物增重率增加，但增加幅度不大；而折皱回复角、断裂强力则几乎没有变化。这是因为芦荟通过复合羧酸的桥联作用与 棉织物结合，所以增重率随着芦荟用量的增加有所变化。芦荟蒽醌类物质的作用主要是吸收一定的紫外线，对抗皱性能影响不显著。芦荟提取物为淡黄色粉末，处理 后棉织物会泛黄，考虑到成本与白度，芦荟用量选择4％为宜。
2．3CA／TA摩尔分数比对整理效果的影响
由表3知，在CA整理液中加入TA可以提高织物折皱弹性，增加芦荟吸附量。当CA：TA=1：1时，整理效果最好。这主要是因为在吸热和次亚磷酸钠催化剂 的条件下，酒石酸分子的2个仲羟基可能结合2个柠檬酸发生酯化反应，从而形成空间立体网状结构，比CA更有效地对棉进行交联，进而吸附芦荟蒽醌化合物。在 这个过程中，柠檬酸上的羟基被封闭，消除了CA与纤维素分子中羟基酯化反应的障碍，增强了CA与棉纤维的交联。用不同摩尔分数比的CA／TA整理液，整理 的棉织物强力变化不大剖。
2．4棉织物整理前后的红外光谱分析
图1中，红外光谱曲线B的l737．53cm-1处出现了新的吸收峰，是酯基特征峰，说明复合羧酸中的羧基与棉纤维的羟基发生了酯化反应。同时可能由于芦 荟分子与棉纤维发生化学作用，在l672．08cm-1处出现了醌型结构的特征吸收峰。3340．07cm-1处是形成氢键缔结一OH的伸缩振动吸收峰， 经过本试验处理后移向3342．12cm-1，说明棉纤维经过复合羧酸整理后氢键遭到破坏，分子间作用力削弱，纤维结构变得松弛，从而有利于芦荟分子在交 联剂作用下与棉纤维发生交联。
2．5棉织物整理前后X射线衍射分析
由图2可知，棉纤维处理前后的X射线衍射曲线形状相似，主要特征峰对应的衍射角接近，处理前为l4．7O。、l6．5O。、22．88。和34．09。； 处理后(织物增重率12．93％)为14．64。、l6．60。、22．71。和34．14。，说明小分子芦荟蒽醌与复合羧酸处理，没有改变棉纤维的微结 构。处理后棉纤维的x射线衍射曲线强度均低于未处理的棉纤维。
经芦荟蒽酉昆／复合羧酸处理后棉纤维的结晶度有所下降，这是因为小分子芦荟蒽醌化合物不仅可以借助复合羧酸交联剂与棉纤维表面的非晶区共价交联，而且由于 分子尺寸小，还可以渗透到纤维内部的无定形区，与纤维分子中的基团形成氢键或离子键等结合力，使棉纤维大分子间作用力遭到破坏，分子链段排列的规整度下 降，棉纤维内部结构松弛，从而表现为结晶度略有下降。
2．6整理后棉织物的抗皱性能
选择整理后增重率为12．93％的织物，其抗皱性能测试表明，整理前棉织物折皱回复角为137．5o，整理后达到221．8o，抗皱性能大大提高。
2．7整理后棉织物的抗紫外线性能
按上述复合整理工艺对织物进行整理，选用整理后增重率分别为8．20％(A)、10．32％(B)和12．93％(C)3块试样进行测试，整理前后织物的抗紫外线性能如表4所示。
从图3可以看出，经蒽醌溶液整理后，棉织物的紫外线透过率在整个紫外线波段大幅下降，而且织物吸附的芦荟整理剂越多，织物抗紫外线性能就越强。
3结论
(1)分析芦荟质量分数、CA／TA复合羧酸质量分数以及摩尔分数比对棉织物整理效果的影响表明，复合羧酸浓度越高，织物增重率越大，抗皱性能得到提高。在CA／TA摩尔分数比为1：1时，整理效果最好。
芦荟浓度对织物的折皱性能影响不明显，但芦荟浓度越大，通过复合羧酸交联作用吸附的芦荟量越多，抗紫外线性能越显著。
(2)用红外光谱和x射线衍射研究了复合羧酸、芦荟蒽醌和棉织物的作用机理，结果表明，芦荟蒽醌化合物可通过柠檬酸、酒石酸的交联作用牢固地结合棉织物。
(3)芦荟蒽醌类化合物和复合羧酸整理棉织物的优化工艺为：多元羧酸质量分数10％，CA／TA摩尔分数比为1：1，芦荟质量分数4％。
