采用非甲醛交联剂的棉织物防皱整理研究yd7306

王连军 冯愈   湖南工程学院化学化工系 湖南湘潭  411104

收稿日期：2006-03-03

作者简介：王连军（1974-），男，湖南长沙人，东华大学在读博士，主要研究方向为织物的功能整理

原载：《染整技术》2006/7；9-11,15

 

    【摘要】采用多种非甲醛交联剂对棉织物进行处理，测定了处理后织物的折皱回复性能、断裂强力、耐氯损性能及白度等。表明在所研究的用于提高织物实用性能的多种非甲醛交联剂中，DHDMEU和DHDEEU是比较理想的交联剂。

    【关键词】 甲醛;交联剂;棉织物;折皱回复性能

【中图分类号】TS195·55   文献标识码:A   文章编号:1005-9350(2006)07-0009-03

 

    棉织物具有很多优良性能[1,2]，但是却存在着弹性较差的缺点，不像毛织物在服用过程中能保持平挺的外观，因此要进行防皱整理[3]。为了改善织物的折皱回复、免烫及耐久定形的性能，已有用于棉织物的树脂整理技术[4]，对于织物的实际使用来说，衣服不仅要求具有许多功能特性，还要求其对人体没有危害。在加工过程中，以及在树脂整理织物的贮藏中为避免逸出游离甲醛，目前采用非甲醛交联剂的棉织物防皱整理已越来越受到人们的重视[5]。本实验采用多种非甲醛交联剂对纯棉织物进行处理，并对处理后的织物性能进行了测试，结果表明用这些非甲醛交联剂处理后，织物的实用性能得到了提高。

1     实验

1·1实验材料

1·1·1材料

    100%纯棉织物，经烧毛、退浆、煮练和丝光。

1·1·2   化学试剂

    乙二醛;聚缩醛(季戊四醇和乙二醛的等克分子反应物)；4,5-二羟基乙烯脲(DHEU)；4,5-二羟基-l-(β-羟乙基)乙烯脲(DHHEEU)；4,5-二羟基-1,3-二甲基乙烯脲(DHDMEU)；4,5-二羟基-1,3-双(β-羟乙基)乙烯脲(DHDEEU)；双-β-羟乙基砜(BHES)；丙二醇缩水甘油醚(PGDGE)；二羟甲基二羟基乙烯脲(DMDHEU)；MgCl2·6H2O；Zn(BF4)；Na2CO3。

1·2   化学处理

    在常温下，织物浸轧含有交联剂和催化剂的溶液，轧余率70%，在120℃下烘燥3.5min，然后在15O℃下焙烘3.5min;在用乙二醛处理时，织物在1OO℃下烘燥3.5min，然后在130℃下焙烘3.5min。

1·3    实验方法

织物的物理实验是在相对湿度65%、温度20℃下，按照标准试验程序进行的。干折皱回复角(DCRA)、湿折皱回复角(WCRA)是根据国家标准GB3819-83测得，断裂强力是根据GB/T3923-1997测量的。耐氯损性能是根据下面公式计算而得。

氯损 =

TC-TCS

×100%

TC

式中:TC～已氯化但末烘灼试样的平均断裂强力，N;

TCS～已氯化又烘焙过的试样的平均断裂强力，N。

1·4    白度

    在常温下，将未经处理的棉织物在0.25% 1,2-二苯乙烯型的荧光增白剂(FBA)溶液中浸渍数秒钟，接着轧液、烘燥，然后用交联剂处理织物，树脂处理荧光增白织物的白度，是根据在分光光度计中，430nm波长下织物的反射强度与荧光增白剂对照标准的反射强度之比来表示的。光源是3200-3300K的碘钨灯。

2    结果与讨论

2·1  干折皱回复角

    图1显示了交联剂用量对于干折皱回复角的作用。就所有的交联剂来说，增加交联剂浓度都能显著提高DCRA值，其中使用乙二醛能取得最好的效果。由乙二醛处理的织物，DCRA比采用DMDHEU处理的织物稍高一些，而比采用其他非甲醛交联剂处理的织物都要高。由交联剂得到的DCRA值，按下列

次序递减:乙二醛＞DMDHEU＞DHEU＞BHES＞DHDMEU＞DHHEEU＞聚缩醛＞DHDEEU＞PGDGE。

交联剂用量/%

图1  各种交联剂用量对处理织物DCRA的作用

    在采用大多数交联剂时，当用量高于8%，DCRA值就趋向于达到一个恒定水平。那些使DCRA值提高程度较低的交联剂却例外;这就表明在DCRA值较高时，变化交联剂浓度不能改变有效交联密度。为了找出分子大小和交联剂的官能度对织

物DCRA值的影响，这里介绍了A、B、C三种比率，并

由方程式来加以解释。

A=(

N

)/(

NS

)=

(EW)S

        (1)

M

MS

(EW)

     式中:M、N和(EW)分别为相对分子质量、官能团数量及所用交联剂的氢活性当量。s表示将DHEU用作标准数值。

   B=1OO%×((DCRA)-(DCRA)0)/(DCRA)0=(100×(DCRA)/178)%-100%               (2)

     式中:(DCRA)0是未经处理棉织物DCRA值。

   C=B/BS                                 (3)

    式中:BS是为DHEU而获得的B比率。

    A比率表示的交联剂氢活性当量相对值与DHEU氢活性当量相对值的比率，是一个参考标准。表2显示的结果表明，A比率数值升高，干折皱回复性能也势必会一起提高。B比率是DCRA的增长百分率。根据B比率计算出来的C比率数值，同A比率数值十分接近。所以，交联剂的效率，取决于氢活性当量，亦即与纤维素形成的每一键上的分子大小。

表2  各种交联剂处理的织物的交联官能度比较

交联剂

官能团数量

氢活性当量

DCRA(经+纬)/（°）

A比率

B比率

c比率

未经处理的棉织物

-

-

l75

-

-

-

乙二醛

4

14.3

290

4.05

63.5

1.32

乙二醛

2

28.5

3I2

2.02

74.6

1.54

聚缩醛

4

48.6

235

1.21

32.1

0.66

聚缩醛

2

96.7

236

0.61

32.0

0.65

DHEU

2

59.6

264

1.01

48.8

1.00

DHHEEU

2

81.2

236

0.74

32.5

0.66

DHDMEU

2

74

242

0.82

35.9

0.75

DHDEEU

2

103

231

0.58

29.1

0.6」

PGDGE

2

79.5

2l5

0.62

20.8

0.44

BHES

2

94

255

0.76

43.7

0.91

DMDHEU

3.86

453

276

1.31

54.4

1.13

      注：各种交联剂使用量均为8%

    但是，乙二醛或聚缩醛显示出很低的c比率数值。这表明交联键的实际数量，少于根据分子官能度预测的数据。通过假设在两种交联剂中都存在着两个反应基而计算出来的A比率值，同采用交联剂在15O℃下对织物处理3.5min后获得的C比率值很接近，这是很有趣的。因此，可推断出，在这样的焙烘条件下，乙二醛与纤维素反应所形成的是具有双-半缩醛结构的交联，而不是具有双缩醛结构的交联。于是，由此产生的交联，就对织物的DCRA值起了作用。

双缩醛结构

2·2  湿折皱回复角

    图2显示了交联剂用量对WCRA值的作用。当交联剂浓度高时，WCRA值也总是升高。交联剂对织物的作用按WCRA分成三组:① BHES、DMDHEU和DHEU，它们能大大提高WCRA;② PGDGE、DHDMEU、DHHEEU和DHDEEU，它们提高WCRA的程度中等;③ 乙二醛和聚缩醛，它们对WCRA的作用很小。

交联剂用量/%

图2各种交联剂用量对处理织物WCRA的作用

    要注意的是在① 、② 组中，交联剂对湿折皱回复性能的作用，同由A比率表示的分子大小有关，这与DCRA所见到的情况相似。除了BHES外，① 组中的交联剂具有的A比率数值大于]，而② 组中的交联剂具有的A比率数值只有0.57-0.81。还要注意，BHES的A比率数值很低，但它却使棉织物具有很高的湿防皱性能，这可能是由于在纤维素链之间产生了交联的缘故，这些链在膨化条件下已重新排列成一种稳定的、不变形的结构。BHES交联配方中含有0.8%-3.2%的碳酸钠，因而使纤维显著地膨化。还观察到PGDGE具有相似的性能，这可能是因为一种纤维素长链交联剂在交联点之间产生了缠结，以及由于分子的亲水性能之故。

     在进行WCRA试验的碱性条件下，会破坏乙二醛和聚缩醛的交联作用。由于减少了交联密度，因此采用这些试剂，就难以提高WCRA的数值。

2·3   断裂强力同DCRA之间的关系

    DCRA值上升时，断裂强力呈线性下降，对于DHEU和DHHEEU，在一特定DCRA值上，有极高的断裂强力，而且采用这些交联剂所显示的断裂强力曲线斜度，大大小于采用其他的非甲醛交联剂。采用乙二醛、聚缩醛、PGDGE和DMDHEU时，强力降低严重，但采用DHDMEU、DHDEEU及BHES时，却能保持相当好的断裂强力。

2·4    白度

    表3中的白度数据，显示了经过DHDMEU、DMDHEU和DHDEEU处理的织物具有优良的白度。采用其他交联剂得出的白度降低率，按下列次序递增:DHHEEU＜DHEU＜乙二醛＜聚缩醛＜GDGE＜BHES。乙二醛-酰胺加成化合物中-NH-基的含量会影响白度。

     表3  处理织物的白度、日晒牢度和氯损强度

交联剂

白度%

日晒牢度(级)

氯损%

荧光增白剂1核对标准)

100

4-5

11.5

乙二醛

88

5

0.5

聚缩醛

87.5

5

3.6

DHEU

89

5

100

DHHEEU

94.5

5

100

DHDMEU

97.5

4-5

3.1

DHDEEU

98

5

3.4

PGDGE

86

3-4

3.2

BHES

63

4-5

7.9

DMDHEU

99

4-5

86.2

2·5   日晒牢度

    表3中还列出了日晒牢度的数据，采用乙二醛、聚缩醛、DHEU和DHDEEU、DHDMEU能获得优良的日晒牢度。由BHES处理的织物，具有相当好的日晒牢度，但PGDGE处理的织物稍差。

2·6   耐氯损性能

    如表3所示，由DHEU和DHHEEU处理的织物不耐氯损，这也许是由于在交联结构中存在着馥郁由-NH-基的缘故。其他不含自由-NH-基的交联剂，能产生优良的耐氯损性能。低甲醛的交联剂DMDHEU显示出严重的氯损，因为所施加的DMDHEU具有未取代的-NH-基。

3     结论

    (1)由乙二醛和聚缩醛处理的织物，显示出优良的日晒牢度及良好的耐氯损性能，但断裂强力却损失很多，并且白度和WCAR都很差。用乙二醛-酰胺加成化合物DHEU处理的织物，明显地增进了DCRA和WCRA，并且保持了高断裂强力及优良的日晒牢度，但白度下降严重，并且不耐氯损。

    (2)尽管BHES具有低官能度和扰性链结构，却能增进DCRA和WCRA。不过，它也会使白度降低。除此之外，采用具有长扰性链结构的PGDGE处理织物，其DCRA水平和断裂强力保持程度是所有交联剂处理织物中最低的。

    (3)DHHEEU产生的白度优于DHEU处理的织物，但耐氯损性能却毫无改迸。

    (4)DHEEU和DHDMEU赋予织物以优良的白度、良好的耐氯损和断裂强力保持程度。DCRA和WCRA都得到了明显的提高，但DHDEEU的提高程度略低于DHDMEU。表明在所研究的用于提高织物实用性能的多种非甲醛交联剂中，DHDMEU和DHDEEU是比较理想的交联剂。

4    参考文献

[1] 任振琪，纯棉织物尺寸稳定性的控制[J]印染，2000,26(4);31-32

[2] 王菊生 孙铠,染整工艺原理(第二册)[M]北京,纺织工业出版社，1984;249-258

[3] 薛迪庚,织物的功能整理[M]北京,中同纺织出版社，2000;126-141

[4]《树脂整理应用技术编写组》编，树脂整理应朋技术[M]北京，纺织工业出版社，1987

[5]ltoh,s.,and Tamura,S..Contamination Problems from the Use of Formaldehyde[J]J-pn.Textile News, 1975,249(8)；66-72.