BTCA用于弹力牛仔织物压皱整理的研究yd16302

杨小玲1，甘厚磊1,2 ，田磊2，易长海1,2 1、武汉纺织大学纺织工程与科学学院，武汉430073；2.广东省均安牛仔服装研究院，广东顺德528329

收稿日期：20l2-11-26

基金项目：广东省科技厅项目(2010498B1，2010B050900004，1132812300012)

第一作者：杨小玲(1986-)，女，硕士研究生

通信作者：易长海(1968-)男，教授，博士生导师.E-mail：jri@jri.org.cn

原载：天津工业大学学报2013/6；52-55

【摘要】：采用1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)作为牛仔织物的压皱定型整理剂，对弹力靛蓝染色牛仔织物进行压皱整理。通过紫外光固化整理工艺代替传统的牛仔面料高温固化压皱整理工艺，以纳米TiO2 为光催化剂，通过单因素试验，分析了BTCA的用量、纳米TiO2的用量、紫外光照射时间对牛仔织物的折皱回复角、断裂强力、透气率、K／S值的影响.结果表明压皱整理的最佳工艺条件为：BTCA的质量浓度75 g／L，纳米TiO2的体积分数15％，紫外光照射时间20 min。整理后的牛仔织物折皱性能得到较大改善，而且比传统的整理方式更环保、更节能。

【关键词】BTCA；弹力牛仔织物；压皱整理；折皱回复角

【中图分类号】TS195.55 文献标志码：A 文章编号：1671-024X(2013)03-0052-04

自1855年Levi Strauus发明了第一条斜纹牛仔裤开始，牛仔服装的沧桑陈旧、朴实、自然潇洒、舒适、耐磨等特征使其具有独特的风格与韵昧。牛仔服装的这种风格是依靠牛仔制作工序中的一个重要工序一洗水工序完成的，而压皱就是其中的一个重要环节。其作用原理与免烫整理的类似，通过活性基团与棉纤维上的羟基反应，使纤维之间形成交联，从而对纤维素分子链段起了某种固定和锚定的作用，使纤维素分子不易变形，从而使牛仔布上的褶皱不易消失[1-3]。目前水洗厂多采用2D树脂压皱整理的方法来实现牛仔布压皱的目的，但是该方法存在释放对人体有害物质——甲醛的严重问题.研究显示，1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)为多元羧酸结构，可与纤维素纤维上的羟基反应，发生酯化交联，形成三维空间的网状结构，降低了纤维间的相对位移和形成氢键的可能，增强了织物的保型性能[4]，使得织物中的纤维在经过折皱处理后还能保持折皱的特殊状态。纳米TiO2所具有的光催化反应活性能有效地促使BTCA与纤维素的反应[5-10]。本文主要研究用BTCA代替传统2D类树脂，用紫外光代替高温焙烘对牛仔织物进行压皱整理，并探讨了BTCA的用量、纳米TiO2的用量、紫外光照射时问对牛仔织物的整理效果的影响，通过实验得出压皱整理的最佳工艺条件。

1 实验部分

1.1 原料及试剂

弹力靛蓝牛仔布，广东省均安牛仔服装研究院提供；丁烷四羧酸(BTCA)，分析纯，深圳市鹏基生物技术有限公司生产；次亚磷酸钠(SHP)，分析纯，国药集团化学有限公司生产；纳米TiO2，分析纯，粒径为10nm，泰州市海陵区志和技术推广有限公司生产；渗透剂JFC，工业级，广东省均安牛仔服装研究院提供；氢氧化钠，分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产。

1.2 牛仔织物压皱整理

自制树脂整理液的制备：称取一定量的BTCA、SHP、纳米TiO2、渗透剂JFC溶于一定量的去离子水中，搅拌均匀，然后采用超声波设备进行分散，制得乳白色树脂整理液。

牛仔织物的压皱整理：采用岩田W-71手动高压喷枪将自制的树脂工作液喷涂在退浆后的牛仔织物上，然后将喷上树脂的牛仔织物过轧车(轧余率为90％)，在65℃的烘箱中预烘5 min，然后放在自制紫外光设备(500 W，波长365 nm)下照射一定时间，皂洗(2 g／L的Na2CO3 ，浴比1:20，30℃下搅拌15 min)，用清水洗涤后烘干，备用。

1.3 分析与表征

(1)整理前后牛仔织物折皱回复性能测定：参照GB／T 3819-1997《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》，采用YG{B]541D-1／型全自动数字式织物折皱弹仪对整理前后的牛仔织物的折皱性能进行测定。

(2)整理前后牛仔织物拉伸强力测定：参照GB／T3923.1-19974纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》，采用YG065H万能试验机测试整理后的牛仔织物的拉伸性能进行测定。

(3)整理前后牛仔织物透气性能测定：参照GB／T5453-1997《纺织品织物透气性的测定》，采用YG(B)461D数字式织物透气量仪对整理前后的牛仔织物透气性进行测试。

(4)整理前后牛仔织物K／S值的测定：采用美国爱丽舍公司生产的Color i7型电脑测试配色仪对整理前后的弹力牛仔织物的K／S值进行测定，每个试样测试8次，取平均值。

2 结果与讨论

2.1 BTCA浓度对牛仔织物整理效果的影响

图1和图2分别为BTCA浓度对牛仔织物折皱回复角和拉伸强力的影响。

图1 BTCA的浓度对牛仔织物折皱回复角的影响

图2 BTCA的浓度对牛仔织物拉伸强力的影响

由图1可知，随着多元羧酸BTCA用量的增加，牛仔织物蓝色面的干折皱回复角呈现先增加后减小的趋势，当质量浓度为75 g／L时，其折皱回复角的值最大.而织物的白色面则随着BTCA用量的增加其折皱回复角的值逐渐增加，在75 g／L附近达到最大。另外，牛仔织物蓝色面的折皱回复角值比白色面的大，这是由于在紫外光照的时候蓝色面朝上接收的光比白色面多，使得BTCA与纤维素反应的几率增加，故折皱回复角增加。

由图2可知，随着多元羧酸BTCA用量的增加，牛仔织物的经、纬向强力均呈现下降趋势.径向下降20.5％，纬向下降9.6％.这是由于BTCA的浓度增加，溶液的酸性也随之增强，织物受到一定的损伤，而且BTCA与纤维素反应，破坏了纤维素分子间的氢键，所以断裂强力呈下降趋势.综合考虑，BTCA的质量浓度以75 g／L为宜。

2.2 纳米TiO2用量对牛仔织物整理效果的影响

图3和图4分别为纳米TiO2的浓度对牛仔织物折皱回复角和拉伸强力的影响.

图3 纳米TiO2的用量与织物折皱回复角的关系

图4 纳米TiO2的用量与织物拉伸断裂强力的关系

由图3可知，随着纳米TiO2含量的增加，牛仔织物蓝色面的干折皱回复角先增加后减小，当TiO2的体积分数为20％时最大；白色面的干折皱回复角呈现同样的趋势，在20％时达最大。在紫外灯的作用下添加光催化剂纳米TiO2可以提高催化效率，从而促进BTCA与纤维素的交联，使得折皱回复角增加.但TiO2的浓度过高，折皱回复角反而有轻微下降的趋势。

由图4可知，随着纳米TiO2含量的增加，牛仔织物的径向强力明显下降(下降19.34％)，而纬向强力先增加后减小.这是由于催化剂用量的增加使得织物上树脂的交联度增加，限制了纤维素分子链段的相对滑移，因此降低了纤维和织物的延展性，使织物的受到外力时应力集中从而导致断裂强力下降.综合考虑，纳米TiO2的体积分数以15％为宜。

2.3 紫外光照射时间对牛仔织物整理效果的影响

图5和图6分别为紫外光光照时间对牛仔织物折皱回复角及拉伸断裂强力的影响

图5 紫外光光照时间对牛仔织物折皱回复角的影响

图6 紫外光光照时间对牛仔织物拉伸强力的影响

由图5可知，随着紫外光照时间的增加，牛仔织物蓝、白色面的折皱回复角不断增大，当光照时间为20 min时，蓝色面达到200.94°，白色面达到159.57°。由图6可知，随着紫外光照时间的增加，牛仔织物的经、纬向强力均呈现下降趋势.径向下降7.9％，纬向下降14.7％.随着紫外光光照时间增加，纳米TiO2吸收的紫外光增加，使得BTCA与纤维素上的羟基反应的几率增加，即交联度增加，故织物的强力下降.综合考虑，紫外光照射的时间以20 min为宜。

2.4 整理后对牛仔织物透气性的影响

图7所示为压皱整理前后牛仔织物透气性的变化趋势.

由图7可知，整理后的织物的透气性略有下降，下降率为6.47％.这主要是由于经过压皱整理的织物纤维上的羟基与BTCA上的羧基发生了交联，形成的三维网状结构覆盖在织物的表面，减小了空气对织物的透过量。

2.5 整理后对牛仔织物K／S值的影响

图8所示为压皱整理前后牛仔织物K／S值的变化趋势.

图8 整理后牛仔织物K／S值的影响

3 结论

(1)以BTCA为交联剂的整理剂应用于牛仔织物的紫外光固化压皱整理的优化工艺条件为：BTCA的质量浓度为75 g／L，纳米TiO2体积分数为15％，紫外光照射时间为20 min。

(2)牛仔织物经改性的整理工艺处理后，折皱性能得到较大改善，断裂强力下降不明显，透气性略微下降，颜色基本没有变化，能够满足服用要求，实现无醛压皱、节能环保.

参考文献：

[1]WANG Chyung-Chyung，CHEN Cheng-Chi.Physical properties of the crosslinked cellulose catalyzed with nanotitanium dioxide under UV irradiation and electronic field[J].Applied Catalysis A：General，2005，293(28)：171-179.

[2] 黄玲，吕艳萍，李临生.棉织物抗皱整理剂进展(二) 印染，2003，29(9)：43-46.

[3] 张伟，张艳.多元羧酸类免烫整理剂[J].染整技术，2008，30(4)：7-10.

[4] 崔世忠，刘红义，汪青.纯棉针织物的免烫整理工艺探讨天津工业大学学报，2004，23(1)：48-51.

[5] 吕海宁.棉织物多元羧酸免烫整理催化反应机理[J].染整技术，2008，30(4)：11-15.

[6] 陈朝华，刘长河.钛白粉生产及应用技术[M].北京，化学工业出版社，2006：446.

[7] 邓婕，吴立峰.钛白粉应用手册[M].北京：化学工业出版社，2004：277.

[8] 汪玲，王莉红.纳米TiO2的光催化机理及其应用[J].湿法冶金，2004，23(2)：57-60.

[9] 刘红，王小华，王翠.TiO2／SiO2 复合光催化剂制备工艺参数优化及其表征 武汉科技大学学报，2012，35(4)：276-280.

[10] 张南哲，柳乐仙.纳米TiO2抗紫外线整理棉织物的染色性能[J]纺织学报，2010，31(5)：80-85.