棉织物防皱整理的研究和进展yd5813

王安平(山东纺织职业学院，山东潍坊  261031)

陈克宁(天津工业大学材料化工学院，天津  300160)

收稿日期：2005-06-20

作者简介：王安平(1968-)，男，山东潍坊人，高级讲师，天津工业大学在读硕士，主要从事染整教学和科研工作

原载：《染整技术》2005/10；5-8

 

    【摘要】阐述了棉织物防皱整理的研究现状，着重讨论了新技术、多功能整理在棉织物防皱整理中的应用及前景，并分析了棉织物绿色整理的发展趋势。

   关键词：纳米技术;液氨处理:微波辐射;等离子体

   中图分类号:TS195.55文献标识码:A   文章编号:1005-9350(2005)10-0005-04

 

    纯棉纺织品的防皱整理已有近百年的历史，随着科学技术的发展，不仅织物的抗皱性能更加提高，更加全面，还发展了很多新型整理剂、新工艺和新技术，使棉纺织品的防皱整理上了一个新台阶，同时又赋予棉纺织品以新的功能，提高了棉产品的竞争力和附加值。

1     抗皱整理的新工艺

1.l  AP整理

    AP整理即Advanced Performance Finishing，由巴斯夫公司发明并申请了专利。为了克服干、湿交联工艺的缺点，该工艺采用于交联的简捷方法，达到与湿交联方法相同的高级整理效果。其工艺流程是：浸轧树脂→烘干至正常含潮率(5%-8%)→焙烘。试验结果表明全棉府绸和牛津织物，应用AP整理工艺其免烫效果完全可以达到高级衬衫厂商的要求[1]。树脂免烫整理中采用一些新工艺，将有助于生产高档的棉纺织品。

1.2  VP(气相)整理

    传统的预焙烘工艺，工艺简单，但洗涤时由于缝纫线和布的尺寸收缩率不同，往往易出现线缝缩拢(皱折)现象。VP整理(Vapor Phase)是将甲醛气体和酸性催化剂气体附着在润湿衣服上，干燥后加热使之反应的方法，也就是气体直接和织物反应。其流程为：织物→裁剪和缝纫→压烫(需要时)→气相化学交联整理→成品[2]。由于采用后焙烘的整理方法，所以解决了缝制问题，若再以液氨预处理，可以使服装的洗可穿性与强力达到较高等级。

2    抗皱整理的新技术

2.1  纳米技术

    目前，纳米材料和技术作为新兴的技术，已渗透到生产技术的各个领域。在纺织工业中，纳米技术也正受到人们越来越多的关注。在棉纺织品的抗皱整理中，次磷酸钠(SHP)是多元羧酸整理体系中最有效的酯交联催化剂。但含磷废水的排放造成水体的富营养化，污染了水源，国内外对含磷物质的使用作了一定限制。以纳米TiO2部分替代次磷酸钠，在马来酸-丙烯酸-丙烯酸丁酯的多元酸整理体系中，不仅降低含磷化合物所造成的环境污染，而且免烫效果好。整理后织物的折皱回复角达252°，断裂强力保持率为69%。以纳米TiO2全部替代次磷酸钠时，可完全克服含磷化合物所造成的环境污染，但免烫效果略差[3]。使用柠檬酸和马来酸酐混合整理液在纳米催化剂Si02的作用下对纯棉织物进行防皱整理，整理后织物的折皱回复角明显提高，且断裂强力下降不大[4]。由于纳米材料具有颗粒小，比表面积大，表面活性强，分散性好等特殊性能，在未来的棉织物防皱整理中将会扮演越来越重要的角色。

2.2   泡沫整理

    泡沫整理是近来才开发的一种整理加工新技术,所谓泡沫整理，就是以泡沫为介质替代染整浴中的大部分水或溶剂，从而减少加工织物上的带液率[5]，然后强制泡沫扩散到被加工织物的表面并渗透入织物内部。其优点是:

    (1)节省烘燥热能。采用常规的浸轧方式，织物的含液率为50%-80%，而采用泡沫加工后，含液率可大大降低。通常棉织物的含液率为30%，因而可最大限度地节省烘干时所需的能量。

    (2)降低水及化学药剂的耗量。由于在泡沫整理过程中用大量的空气取代了配制整理液所需的水或化学药剂，因此，水或化学药剂的耗量大大降低。

    (3)可推行"湿-湿"加工工艺。采用泡沫涂敷与织物本身的含湿量关系不大，故可以实施"湿-湿"加工工艺，以减少工艺流程中的中间烘燥工序。

    (4)提高织物的加工质量。由于织物的含湿量明显降低，有可能排除烘燥过程中所产生的泳移现象，有利于改善织物的抗皱性能和强力。通过防皱整理试验发现，树脂用量可比常规工艺减少12%，而弹性仍略高于常规树脂加工工艺[6]。所以泡沫整理是一种节能效果非常显著的染整加工方法，有着十分广阔的推广和应用前景。

2.3   液氨处理

    单纯使用树脂来提高棉织物的防皱性能，会产生新的缺点，即织物的强力降低和手感变硬。尽管对树脂作了很多改进，赋予棉织物新的功能而又不损害其原有的优良特点，仍然非常困难。丝光加工对织物的防缩和强力提高是有效的，但对防皱和柔软性并无效果。而液氨处理和丝光、树脂加工不同，在利用天然棉纤维固有优点的同时，能改善其功能特性。液氨在化学性质上和水相似，但其粘度和表面张力都比水小，所以易渗透到棉纤维中。液氨处理后棉纤维的形态结构和超分子结构都发生了变化，即纤维截面变成圆形，胞腔收缩，消除了扭力，表面变得光滑，原纤的排列均匀化，结晶度降低，部分结晶由纤维素I转变成稍松弛的纤维素Ⅲ[7]。液氨处理对提高棉织物的品质有独特作用，若再以柠檬酸交联整理，则可赋予棉织物更好的物理机械性能[8]，如表1所示，经液氨处理后再用柠檬酸整理，不仅织物的折皱回复角有较大的提高，织物的强力也比单用柠檬酸整理的高。

表l  棉织物液氨，交联处理前后物理机械性能的比较

 

平均单纱强力/N

断裂延伸度/%

撕破强力/N

折皱回复角

经

纬

经

纬

经

纬

°/(经+纬)

未经处理试样

2.8

2.6

14.0

17.7

892.8

717.6

135

液氨处理

2.7

2.8

13.5

19.5

1003.2

848.0

175

CA交联处理

1.3

1.3

10.1

11.5

470.4

317.6

229

液氨/交联处理

1.6

1.5

10.3

12.6

620.8

547.2

240

2·4   蒸汽闪爆技术

    水蒸汽闪爆法(Steam Explosion)对纤维素进行预处理，就是将一定温度的原棉放入闪爆器，利用高温加热蒸汽加压升温，保压一定时间后瞬间卸压。当卸压时，吸附在纤维素内孔及间隙的水蒸汽瞬间排出到空气中，此过程可以对纤维物料起机械梳理作用，同时打断纤维素分子间、分子内氢键，破坏纤维材料的内外层结构，赋予材料所希望的性能[9]。利用蒸汽闪爆后的棉纤维素可制备硝酸纤维[10]。在棉织物的防皱整理中还未见报道，但该方法操作方便简单，对环境无污染，操作过程时间短等特点，值得防皱整理借鉴。

2·5辐射接枝共聚

高分子材料经电磁波辐射后，可以将某些特殊结构和性能的基团引人高分子结构中，使得高分子 材料具有特殊性质，从而实现对高分子材料的改性[11]。棉纤维经辐射后会产生脱氢反应，生成自由基，一般产生在C5位置。许多学者研究了棉纤维上直接接枝苯乙烯、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺等单体以改善棉纤维的抗皱、染色性能[12]。通过微波辐射，用(NH4)2S2O8引发，将甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)接枝到棉纤维上。接枝后可以改善纤维素大分子中羟基的活性，增加官能团羟基的数目，使酸和催化剂的有效使用率提高。然后用多元羧酸整理剂BTCA进行防皱整理，经该工艺整理的织物折皱回复角和DP等级都比单用多元羧酸有较大提高[13]。辐射接枝技术既可以实现棉纤维的改性，又可为棉织物的防皱整理提供新的思路，从而赋予棉织物所希望的性能。

2·6  等离子体技术

在低温等离子体中聚集着多种极为活泼的粒子，这些粒子可作为激活化学反应体系的反应性物种，在高分子材料表面引发各种相互作用，通过等离子体处理也能引发产生某些在常规条件下不可或难以进行的反应[10]。天然蚕丝蛋白质在结构上具有与人体肌肤极相似的亲和性，具有良好的吸湿和放湿性能，能改善皮肤营养、防止皮肤干燥和增强细胞活力的作用。将等离子体技术和生物整理剂(丝素)应用于棉织物的抗皱整理中，研究发现经丝素→预烘→等离子体工序处理后，不仅棉织物的折皱回复角有提高，而且断裂强力和撕破强力保留率都大大提高，且润湿性较好，活性染料的染色性有所改善[14]。等离子体技术和天然丝素蛋白整理剂的 结合，为今后开发新型绿色功能棉纺织品开辟了新的途径。

3  多功能整理

所谓多功能整理就是将两种或多种功能复合于一体的纺织品技术。在提高织物抗皱性能的同时，还改善或赋予织物其它各种功能，或将抗皱整理与其它染整工序相结合，也是今后发展的一个方向。

3·1抗菌免烫整理

作为甲壳素衍生物之一的壳聚糖与纤维素的分子结构相似。它来源丰富，可生物降解，吸水性好，安全无毒，是一种新型的绿色整理材料。应用柠檬酸(CA)和壳聚糖整理棉织物，酯化反应不仅在CA和棉纤维素之间发生，而且也在CA和壳聚糖的羟基之间产生。处理后棉织物的折皱回复角和DP等级提高，拉伸和撕破强力得到了改善，且有较高的抗微生物水平。尽管重复洗涤，抗微生物性能仍保持在80%以上[15]。用BTCA或马来酸-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚物和壳聚糖对棉织物整理同样也开发出了绿色抗菌免烫多功能纺织品[16、17]。

3·2 吸香释香整理

β-环糊精具有很好的生物可降解性。在酸性条件下它通过树脂架桥与棉纤维素相结合，提高棉织物的折皱回复角。采用CA作为交联剂，将β-环糊精（β-CD）接枝到棉织物上。通过实验发现加β-CD 的CA整理织物熏香后香味可以保持很久才消失[18]。这是因为[19] β-环糊精可以形成包合物，固着于织物上仍可形成包合物，例如汗渍组分进入处理织物的环糊精空穴可减少不良气味的释放;香料也可 由环糊精包合，且具有缓慢释香的功能。这些包合分子在通常水洗过程中可被去除。药物活性化合物也可与环糊精形成包合物。因此用BTCA或柠檬酸与β-环糊精结合作为整理剂，不仅能提高织物的抗皱性，而且还具有缓慢释香的功能。

3·3拒水拒油免烫整理

采用含氟树脂与免烫整理剂CTA-701对纯棉织物进行拒水拒油和免烫多功能整理，拒水拒油整理和免烫整理可以同时进行，也可以分开进行。试验表明这两种工艺都可明显提高织物拒水拒油的等级和折皱回复角，同浴进行的整理比分浴整理的效果略差，且整理剂对织物强力与透气性影响不大 [20]。整理后的纺织品既可以减少洗涤的次数和洗涤剂的用量，又可以提高其洗可穿性能。

3·4 一步法染色和整理

降低能源和水的消耗，节约成本是纺织工业的重要目标。一步法染色和整理(SDF)是在整理浴中加入染料，染色和整理同步进行。采用直接染料和BTCA同浴染色和整理发现，染料的固着百分率和折皱回复角比在常规两步法工艺中稍微较低。在SDF工艺中，染料的分子量起重要作用，小分子的染料显示出较好的染料固着率和折皱回复角;若BTCA和CA以l:1比率的混合物整理棉织物，其折皱回 复角接近于纯BTCA整理的水平，而且当BTCA的比率提高时，染料的固着率有所提高[21]。活性染料与柠檬酸的一浴法染色整理，加工后织物的综合性能也较好[22]。

4         结语

对于棉织物的防皱整理，要不断地进行技术创新，最近美国农业生物技术公司宣布首先培养出带有外源基因的不皱棉花。这种基因能够产生一种叫PHB聚合物的细菌，他们将这类细菌的基因导人棉花的植物细胞中，生长出的新棉花仍保留原来棉花的特性，而且其保暖性、强度及抗皱性均高于普通纤维[23]，这很可能是未来生产不皱免烫纯棉衣服的又一途径。同时要树立环保意识，广泛采用绿色整理技术，开发出高性能、多功能的绿色棉纺织品，使棉纺织品向着深层次和高档次方向发展。只有这样，才能使棉纺织品在纺织工业立于不败之地，继续散发出熠熠光辉。

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