棉織物防皺整理的機(jī)理

1、棉織物防皺整理的機(jī)理纖維交聯(lián)劑是指能在纖維分子鏈Z間形成共價交聯(lián)的一類化合物。纖維交聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)通常含有兩個或多個反應(yīng)性基團(tuán)，能與纖維上的是基、氨基等起反應(yīng)#在纖維分子間架起橋梁，形成纖維-交聯(lián)劑體系。纖維交聯(lián)劑用F棉織物的陰皺整理已經(jīng)有近80年的歷史了口魏看棉纖維交聯(lián)劑及整理工藝的不斷發(fā)展，棉織物的防皺整理經(jīng)歷了一般防縮抗皺整理、洗可穿整理、耐久壓漿整理、低甲醛和隨便穿整理幾個階段20世紀(jì)80年代屮后期，從根本上消除甲醛的要求披提岀，無甲氈款理劑尤其是多元梭酸類整理劑發(fā)展迅速，防皺整理工藝呈多元化發(fā)展趨勢國.在純捋織物防皺益理中，有機(jī)硅柔軟劑主要是作為防皺整理劑的輔助添加劑*改善防皺整理后

2、織物的手感及強(qiáng)力。有機(jī)硅柔軟劑單獨(dú)使用，主要是為了賦卩織物柔軟性*近年來”在聚莊氣烷結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將反應(yīng)性基團(tuán)引入有機(jī)硅柔軟劑，制成能夠提高織物防皺性的無理劑.已有過多次報道°壞氧基是最常見的反應(yīng)性基團(tuán)之一，足壞氧類無甲醛防皺蠱理劑的活性基團(tuán).對于同時含有聚硅氧烷結(jié)構(gòu)和雙壞氧基或多環(huán)氧基結(jié)構(gòu)的整理劑，其聚合度對織物柔軟整理和防皺整理效果的彫響尚未見詳細(xì)報道，值得進(jìn)一步研究織物上產(chǎn)生折皺，從微觀的角度看，主耍是因?yàn)橥饬ψ饔孟吕w維彎曲，發(fā)生形孌，外力去除后，闿變不能消除”不能回毀原狀或只能冊分回復(fù)所致叭纖維受應(yīng)力作用和去除應(yīng)力后發(fā)生的形變和回復(fù)，與纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化有關(guān).晶區(qū)分子間并列緊囹

3、有序，分子間氫鍵密度大，不易發(fā)生滑移，曼力時發(fā)生普彈形變無定形區(qū)分子整列度較低*分子間排列松散.分子間氫誕站被拆敵破壞，易發(fā)生涓移?；坪蠓肿由系妮p基在新的位置上相互作用，形成新的氫鍵和分子間作用力外力去除后在新的位置上形誡的新氫鍵的皚滯件用使系統(tǒng)不能立即回復(fù).從纖維形變曲線中可以發(fā)現(xiàn)，織物的折皺定由阿匍速率很慢的腐彈形變及不可回復(fù)的塑性形變造成的。織物防皺整理作用機(jī)理主要有樹脂沉積理論和共價交聯(lián)理論兩種。樹脂沉積理論認(rèn)為，纖維交聯(lián)劑經(jīng)焙烘后在纖維內(nèi)部形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂，沉枳在纖維的無定形區(qū)，牽制和阻礙了分子間鏈段的相互運(yùn)動和滑移，從而使織物不易變形共價交聯(lián)理論認(rèn)為纖維交聯(lián)劑與纖維素大分子或基

4、本結(jié)構(gòu)單元間生成共價交聯(lián)，限制了分子鏈運(yùn)動，從而使織物不易形變，且發(fā)生形變后能很快回復(fù)到原來的位買。這兩種理論并不是對立的。纖維交聯(lián)劑的防皺可能同時包含交聯(lián)利沉積兩種作用，這取決于纖維交聯(lián)劑種類和工藝條件等。1.3棉織物的防皺整理劑131N坯甲基類整理劑N輕甲基類整理劑是棉織物防皺整理發(fā)展至今應(yīng)用最為廣泛的整理劑【2】。此類整理劑由甲醛和醸胺及其衍生物縮合而得到，活性基團(tuán)是N-羥甲基，具有如圖11所示的通式：0INCH2OHR圖甲基類整理劑的通式整理劑上的輕基能與纖維素的晩基形成趙鍵交聯(lián)，賦予織物防皺性。N輕甲基類整理劑中使用較多的是二疑甲基二輕基乙烯淼(DMDHEU),即2D樹脂，其結(jié)構(gòu)式如

5、圖】2所示：0HOH2CNNCH2OH圖1-2DMDHEU的結(jié)構(gòu)式2D樹脂毎個分子中有四個羥基可與纖維素纖維分子反應(yīng)，可使折皺回復(fù)角提高到300。以上，耐久壓汲等級(DP級)達(dá)4.55.0級，是市場公認(rèn)的防皺效果最好的整理劑。N-兄甲基類整理劑最大的缺點(diǎn)是整理后織物上含甲醛。甲匪的來源有整理劑尹品中的甲醛、織物上未反應(yīng)的輕甲基游離出的甲醛、交聯(lián)鍵水解生成的甲醛。以N疑甲基類整理劑為慕礎(chǔ)不可能制得無甲醛的防皺整理劑，只能制得低甲醛、趙低甲醛的防皺整理劑目前控制甲醛的主要方法是使用甲醛捕集劑或?qū)羥甲基類整理劑瞇化或改性。88化的二疑甲基二輕基乙烯脈（M2D）就屬于第二類。常用的越化試劑有甲醇、乙

6、醇、乙二醇、聚乙二醇等。無甲醛防皺整理劑使用甲醛捕集劑或?qū)⑵鸺谆[化并不能從根本上消除甲醛。要徹底解決甲醛問題就必須使用不用甲醛生產(chǎn)的產(chǎn)品（包括不用由甲醛反應(yīng)生成的原料生產(chǎn)的產(chǎn)品）。無甲醛防皺整理劑主要有二甲基二羥基乙烯脈、多元敖酸類、醛類（乙二醛、戊二醯等、環(huán)氧樹脂類和雙卩疑乙基磯等。其中，多元竣酸是最引人注目的無甲醛整理劑，其中整理效果最好的是丁烷四按酸（BTCA）.其他用于防皺整理的無甲醛交聯(lián)劑述包括水溶性聚氨酯、反應(yīng)性有機(jī)硅、殼聚糖等。水溶性聚氨酯含有活潑的異鼠酸酯基（NCO）,可和纖維素輕基發(fā)生反應(yīng)，形成交聯(lián)。其整理后的織物手感滑爽，有更髙的耐磨性和斷裂強(qiáng)力。殼聚糖與纖維索結(jié)構(gòu)相似，

7、它們有很好的吸附性、相容性。殼聚糖的一部分輕基、一部分氨基可與纖維素的疑基形成眾多的分子間氫鍵。殼聚糖的溶劑，即某些稀酸也可作為兩者的交聯(lián)劑，從而產(chǎn)生防皺效果。三者都有很好的成膜性。三者單獨(dú)使用的防皺效果都很差，宜作為添加劑與其他樹脂配合使用，提升綜合服用性能。1.4用于棉織物防皺整理的環(huán)氧化物環(huán)氣化物整理劑是最重要的、也是最早出現(xiàn)的非甲醛性整理劑之一。早在20世紀(jì)50年代中后期，防皺棉織物在市場上大量涌現(xiàn)時，便同時出現(xiàn)環(huán)氧化物整理劑。1956年，Schroeder和Condo在美國全國棉花理事會化學(xué)整理會議匕已報告了使用水溶性二縮水甘油駆作為棉織物防皺劑，隨后取得了專利權(quán)。環(huán)氧化物的結(jié)構(gòu)用于

8、處理織物的環(huán)氧化合物分子中至少含有2個環(huán)氧基，可以是飽和的或是不飽和的，可以是脂肪族，脂環(huán)族，芳香族或雜環(huán)，可以是單體或聚合物.壞氧化物的結(jié)構(gòu)會彩響環(huán)氧基與纖維素疑基的反應(yīng)活性、壞氧化物對織物的滲透性等，從而影響整理效果。JohnGalligan等人用5種不同結(jié)構(gòu)的環(huán)氧化物處理棉織物，發(fā)現(xiàn)它們在處理浴中水解速率，對織物顏色、同等折皺回復(fù)性下的強(qiáng)力保留率的影響等差別很大。其屮綜合性能最佳的環(huán)氧化物是乙烯基環(huán)己烯二環(huán)氧化物（VHCD）,商品名為UCETTextileFinishll-74,8,oRichardStcclc測定了25種單、雙環(huán)氧化物在熱、無水、酸性條件下對纖維素的反應(yīng)性。這些環(huán)氧化物

9、是脂肪族或脂環(huán)族環(huán)氧化物，相對分子最為73300結(jié)果表明，在給定條件下能和纖維素發(fā)生反應(yīng)的環(huán)氧化物必須是非揮發(fā)性、有淀的水溶性、沒有待定空間位阻本宮達(dá)也用二縮水甘油証、乙二醉二縮水甘油艇（II）、丙三醉二縮水甘油瞇（IID、丁二醇二縮水甘油醸（IV）、二甘醇二縮水甘油艇（V）、聚乙二醇二縮水甘油瞇（VI）和乙烯基環(huán)己烯雙壞氧化物（VII）整理棉織物，發(fā)現(xiàn)干濕回復(fù)性的改善程度為I>in>VI>II>IV>V>VH他認(rèn)為I、III、VI是水溶性環(huán)氧化物，可以淒誘到纖鱗內(nèi)部進(jìn)行空聯(lián).而IV、V、VII水溶件不好.必須用溶劑溶解.誹以港透到纖維內(nèi)部進(jìn)行交聯(lián)，故前者防

10、皺效果比后者好。同時，無論水溶性或疏水性環(huán)氧化物，環(huán)氧基間碳原子數(shù)少的環(huán)氧化物比環(huán)氧基間碳原子數(shù)多的環(huán)氧化物防皺效果好，說明分子量小的壞氧化物防皺效率高，單位質(zhì)量的壞氧化物產(chǎn)生的效果大（。環(huán)氧化物與棉纖維素的反應(yīng)機(jī)理環(huán)氧化物的環(huán)氧基能與棉纖維素的輕基發(fā)生反應(yīng)。環(huán)氧基中兩個碳原子和一個氧原子組成了一個三元環(huán)，環(huán)的張力較大，化學(xué)性質(zhì)較活潑。氧原子的電負(fù)性比碳原子更大，故部分碳原子的電子云偏向氧原子，從而使氧原子呈負(fù)電性，碳原了呈正電性。環(huán)氧基和纖維素輕基的反應(yīng)既可以在破性條件下催化，也可以在酸性條件下催化。在堿性條件F,纖維素輕基失去質(zhì)子變成纖維素負(fù)離子，成為親核試劑，攻擊環(huán)氧基中呈正電性的碳原子

11、，三元環(huán)被打開，懿鍵形成。在酸催化中，氫離子與環(huán)氧基氧原子外層的孤對電子相結(jié)合，纖維素輕基作為親核試劑攻擊碳原子，三元環(huán)被打開，髓鍵形成。整理工藝1.4.3.1王藝流程環(huán)氧化物通常采用傳統(tǒng)的軋烘培工藝對織物進(jìn)行防皺整理。本宮達(dá)也還探索了其他工藝，如濕交聯(lián)和汽蒸潮態(tài)交聯(lián)【。溶劑介質(zhì)Schroeder和Condo認(rèn)為任何液體介質(zhì)，如水、水相乳液、易揮發(fā)或相對易揮發(fā)的溶劑，都可用作整理液的準(zhǔn)備。不同溶劑體系對整理劑的整理效果影響不同。等人用水、t丁醇、四氯乙烯.甲醇、二氧六環(huán)幾種溶劑，發(fā)現(xiàn)水和甲醇做溶劑，織物的折皺回復(fù)性最好（囚。木宮達(dá)也采用多種溶劑體系，發(fā)現(xiàn)在相同的工藝條件下，織物增重率為苯V四氫

12、咲喃V二氧六環(huán)V丙酮V異丙醇V乙醇甲醇V異丙醇/水V乙醇/水V甲醇/水V水。1.4, 3.3使用量Schroeder和Condo認(rèn)為環(huán)氧化物的使用量應(yīng)根據(jù)需要沉積在織物上的環(huán)氧化物的最來定.當(dāng)溶液浸軋一次，若帶液率為90%"00%,3%25%的質(zhì)量濃度足夠。如果帶液率V80%,使用濃度可能要達(dá)到30滄50%。等人用環(huán)氧化物整理織物時采用的濃度為11%的質(zhì)量濃度本宮達(dá)也采用20%的濃度叫1.4. 3.4焙烘溫度和時間Schroeder和Condo認(rèn)為焙烘溫度在100-C-200*CZ間，推薦100*Cl5（TC,時間為3miTL10inin,連續(xù)的實(shí)際生產(chǎn)則可用lmin171.其他文獻(xiàn)

13、中出現(xiàn)的焙烘溫度、時間各異，有焙烘溫度達(dá)到180，'叭一般焙烘溫度越髙，焙烘時間越短。催化劑種類環(huán)氧基和棉纖維素輕基的反應(yīng)既可以在酸性條件下催化，也可以在堿性條件下催化，故含有潛在的酸或堿效應(yīng)的物質(zhì)，都有可能促進(jìn)反應(yīng)。催化劑1.4.4.1酸性催化劑酸性催化劑包括無機(jī)酸、有機(jī)酸及其酸稈和溶于水呈酸性的鹽類等。常見的無肌酸如硫酸、鹽酸等對棉織物的損傷很大，在棉織物整理中很少使用.使用較多的是鹽類催化劑，其中有不少是路易斯酸。最常用的是氟硼酸鋅，氟硼酸鎂也被使用過卩叭Reinhardt等人用丙三醇縮水甘油醯翦理棉織物，發(fā)現(xiàn)硫酸鋁、髙氯酸鎂催化效果也非常好，與氟硼酸鋅相當(dāng)，硝酸鋅效果卻很差WSuen認(rèn)為氯牝鐵也可能促進(jìn)反應(yīng)）。1-4.4.2堿性催化劑堿性催化劑包括無機(jī)堿、有機(jī)堿及溶于水呈堿性的鹽類等.含環(huán)氧軍的陽離子改性劑絕大多數(shù)用氫氧化鈉促進(jìn)其與纖維素的反應(yīng)。用壞氧牝物對棉織物進(jìn)行防皺整理的文獻(xiàn)中，大部分都有用氫氧化鈉做催化劑的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，效果很好.本宮達(dá)也用縮水甘油瞇整理棉織物，使用異丙胺、四甲皋氫氧化錢做催化劑】。溶于水呈堿性的鹽類的催化劑效果也有研究eReinhardt等人用丙三醉二縮水甘汕醛整理棉織物，用硫氟酸鉀、硫代疏酸鈉、亞硫酸鈉、碳酸鈉、酒石酸鉀鈉催化，發(fā)現(xiàn)