PMA 和BTCA
混合多元羧酸棉织物抗皱整理工艺研究rz080910-3
任春莲1, 张建波2, 王炳2, 朱平2 ( 1. 青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室, 山东青岛266042;2. 青岛大学化学化工与环境学院, 山东青岛266071)
收稿日期: 2007-06-14
作者简介: 任春莲(1971- ),女,山东诸城人,硕士,主要从事功能助剂及功能纺织品研究.
原载：印染助剂2008/2；19-21
网上来稿：zhanyizhen，2008/9/10
【摘要】 研究了以马来酸为单体合成的聚马来酸(PMA)和BTCA 混合多元羧酸对棉织物的抗皱整理工艺,在整理液中添加硼酸以提高整理后织物强力保留率.实验结果表明:在PMA 和BTCA 混合多元酸中加入硼酸对棉织物具有优良的抗皱性能,折皱回复角可达276°,断裂强力保留率为72%,并且具有很高的耐洗性.
【关键词】聚马来酸(PMA); BTCA;
棉织物; 无甲醛; 抗皱整理
【中图分类号】TS195.5+5 文献标识码: A 文章编号: 1004-0439(2008)02-0019-03
BTCA 分子中有4 个相邻羧基,至少可形成两个酸酐,与其他多元羧酸相比,在抗皱整理中具有更强的反应活性,并在白度、强度保持、耐洗性等方面也更为优良,是公认的抗皱整理效果最好的棉织物无甲醛整理剂.据报道,在相同使用条件下,BTCA 的免烫整理效果和2D 树脂相似[1],然而,BTCA 价格昂贵,并且整理后织物的强度下降较大,限制了BTCA 的工业应用.WSricharussin
等人研究了加入硼酸对BTCA 抗皱整理效果的影响:加入硼酸可以降低焙烘温度,同时可以大大减少整理后织物的强度损失.[2]以马来酸为单体合成的聚马来酸(PMA)无色透明,对棉织物具有优良的抗皱效果.[3]本实验研究了PMA 和BTCA 混合多元羧酸的抗皱整理工艺,分析了整理液中各组分对抗皱效果的影响,通过添加硼酸减少整理后织物的强力损失,得出最佳的抗皱整理配方.
1 实验
1.1 材料、药品及仪器
材料:经退浆、精练、漂白的棉细布(40/40,133×72).
药品:聚马来酸(自制)[3],次亚磷酸钠(SHP)(无锡市默克尔精细化学品公司),BTCA(常州常茂新技术研究所),三乙醇胺(TEA)(烟台三和化学试剂有限公司),聚乙烯(PE)(自制),硼酸(青岛四方区化学试剂厂).
仪器:LFY-
201D 型多功能织物强力机、LFY-1型织物折痕回复测定仪(山东纺科院),LD-360 型小样定型烘干机(上海朗高纺织设备有限公司),YG701N 型自动织物缩水率试验机(南通宏大实验仪器有限公司).
1.2 抗皱整理工艺
织物浸轧整理液[PMA、BTCA、次亚磷酸钠(SHP)、三乙醇胺(TEA)、聚乙烯(PE)和适量硼酸,二浸二轧,轧余率70%]→预烘(80℃,5min)→焙烘(180℃,90s)→水洗→烘干(80℃,5min).
1.3 测试方法
织物折皱回复角、断裂强度、白度和耐洗性分别按GB/T 3891- 1997(折痕水平回复法)、GB/T
3923.1-1997(条样法)、GB 8425-
87 和GB/T 8629- 2001 测试.
2 结果与讨论
2.1 抗皱整理效果的影响因素
2.1.1 PMA 用量
PMA 用量对抗皱整理效果的影响见表1.
表1 PMA 用量对抗皱整理效果的影响
|
PMA 用量/% |
折皱回复角/(°) |
纬向断裂强力/N |
强力保留率/% |
|
4 |
227 |
216 |
69 |
|
5 |
243 |
221 |
71 |
|
6 |
275 |
225 |
73 |
|
7 |
277 |
217 |
70 |
|
8 |
278 |
204 |
66 |
注:BTCA 2%(owb,下同),SHP 4%(owb, 下同),TEA 2%(owb,下同),PE 3%(owb,下同),硼酸0.5%(owb,下同).
由表1 可以看出,随着PMA 用量的增加,织物的折皱回复角不断增加,当PMA 用量达到6%(owb,下同)以上时,折皱回复角增加平缓;而断裂强力保留率则随PMA 用量的增加不断增大,分析原因可能是:合成的聚马来酸没有经过分离提纯,其中含有部分SHP,SHP的存在缓冲了整理液的酸性,使织物的酸解程度降低;当PMA 用量超过6%时,随着PMA 用量的继续增加,断裂强力反而降低,其原因可能是:(1)织物的交联程度提高,限制了大分子链段的相对移动,负担外力不均匀,使应力集中;(2)织物的酸性降解程度增加.综合考虑,为了保持较好的抗皱效果,聚马来酸的用量以6%为宜.
2.1.2 BTCA 用量
BTCA 用量对抗皱整理效果的影响见表2.
表2 BTCA 用量对抗皱整理效果的影响
|
BTCA 用量/% |
折皱回复角/(°) |
纬向断裂强力/N |
强力保留率/% |
|
0 |
232 |
251 |
81 |
|
1 |
245 |
232 |
75 |
|
2 |
275 |
225 |
73 |
|
3 |
282 |
199 |
64 |
|
4 |
289 |
182 |
59 |
注:聚马来酸6%,SHP 4%,TEA 2%,PE 3%,硼酸0.5%.
由表2 可知,随着BTCA 用量的增加,折皱回复角不断增加,而强力却不断下降.当BTCA 用量为2%时,折皱回复角达到275°,强力保留率为73%;BTCA 用量加大,虽然折皱回复性很好,但强力下降严重.所以,BTCA 的用量采用2%.
2.1.3 SHP 用量
SHP 用量对抗皱效果的影响见表3.
表3 SHP的用量对抗皱效果的影响
|
SHP用量/% |
折皱回复角/(°) |
纬向断裂强力/N |
强力保留率/% |
|
0.0 |
216 |
202 |
65 |
|
1.5 |
231 |
240 |
77 |
|
3.0 |
239 |
224 |
72 |
|
4.0 |
275 |
222 |
72 |
|
5.0 |
276 |
221 |
71 |
注:PMA 6%,BTCA 2%,TEA 2%,PE 3%,硼酸为0.5%.
由表3 可以看出,织物的折皱回复角随SHP 用量的增加而增大,说明整理剂与织物的交联程度增加,但当SHP 用量大于4%后,折皱回复角增加不明显;整理液中不加SHP 时,整理后织物的断裂强力保留率较低(65%),加入SHP 可以提高织物的强力保留率.但随着SHP 用量的增加强力保留率有所下降,当SHP 用量大于3%时,对断裂强力影响不大.这可能是因为当整理液中不含SHP 时,织物强力的下降主要是由酸性降解造成的,当加入SHP 后,整理液的酸性降低,织物的酸解程度减少,所以强力损失减少;随着SHP 用量加大,织物的交联程度增加,使承受外力时应力集中,断裂强力有所下降.考虑到SHP 用量增加,不但提高成本,而且造成环境污染,所以选择SHP 用量为4%.
2.1.4 硼酸用量
W.Sricharussin
等人提出:加入硼酸可以提高整理后织物的强力保留率,达到同样的整理效果时还可以降低焙烘温度.[2]
表4 硼酸用量对抗皱效果的影响
|
硼酸用量/% |
折皱回复角/(°) |
纬向断裂强力/N |
强力保留率/% |
|
0.0 |
269 |
207 |
67 |
|
0.2 |
271 |
206 |
66 |
|
0.4 |
277 |
203 |
65 |
|
0.5 |
272 |
223 |
71 |
|
0.6 |
240 |
232 |
75 |
|
0.7 |
231 |
242 |
78 |
注:PMA 6%,BTCA 2%,SHP 4%,TEA 2%,PE 3%.
由表4 可以看出,加入适量硼酸,织物的折皱回复角有所提高,但提高不大;随着硼酸用量的继续增加,折皱回复角开始降低,说明纤维交联程度降低,这可能是因为羧酸中的羧基与硼酸发生螯合作用,参与纤维素交联的羧基数量减少,所以交联程度降低[4];而断裂强力由于硼酸的加入而降低,当硼酸用量达到0.5%以上时,断裂强力开始随着硼酸用量的增加而提高.综合考虑,选择硼酸用量为0.5%.
2.1.5 TEA 用量
由图1 得知:随着三乙醇胺用量的增加,强力保留率增加,但折皱回复角却下降,故三乙醇胺用量不能太多,可控制在2%左右.
2.1.6 PE 用量
PE 作为柔软剂,对免烫织物起柔软作用,可以提高免烫效果.PE 用量对抗皱效果的影响见表5.
表5 PE 用量对抗皱效果的影响
|
PE 用量/% |
折皱回复角/(°) |
纬向断裂强力/N |
强力保留率/% |
|
0 |
213 |
203 |
65 |
|
1 |
243 |
209 |
67 |
|
2 |
262 |
215 |
69 |
|
3 |
271 |
220 |
71 |
|
4 |
273 |
226 |
73 |
注:PMA 6%,BTCA 2%,SHP 4%,TEA 2%,硼酸0.5%.
由表5 可知,随着PE 用量的增加,折皱回复角和断裂强力保留率增加,当PE 用量为3%以上时,折皱回复角的增加不明显,所以PE 的用量选为3%.
2.2 混合多元羧酸最佳整理工艺
通过以上的实验数据分析,得到混合多元羧酸的最佳工艺配方为:PMA 6%,BTCA 2%,SHP 4%,TEA2%,PE 3%,硼酸0.5%.以此工艺整理后织物的性能与其他整理方法比较结果见表6.
表6 混合多元羧酸最佳工艺整理效果
|
试样 |
纬向断裂强力/N |
强力保留率/% |
白度/% |
折皱回复角/(°) |
||
|
0 次 |
5 次 |
30 次 |
||||
|
BTCA 整理1) |
184 |
59 |
83.58 |
268 |
241 |
232 |
|
PMA 整理2) |
211 |
68 |
82.57 |
261 |
248 |
236 |
|
PMA+BTCA3) |
207 |
67 |
83.47 |
269 |
253 |
231 |
|
PMA+BTCA+硼酸4) |
223 |
72 |
83.20 |
276 |
268 |
253 |
|
未整理样品310 |
|
84.13 |
175 |
|
|
|
注:1)BTCA 6%,SHP 4%,TEA 2%,PE 4%;2)PMA 8%,SHP 5%,TEA2%,PE
3%;3)PMA 6%,BTCA 2%,SHP 4%,TEA 2%,PE 3%;
4)PMA 6%,BTCA 2%,SHP 4%,TEA 2%,PE 3%,硼酸0.5%.
由表6 可见,PMA 和BTCA 混合多元羧酸对棉织物具有优良的抗皱性能,而加入硼酸可以提高整理后织物的断裂强力保留率,断裂强力损失28%,白度基本没有下降,抗皱效果优良且耐水洗,经30 次水洗后折皱回复角仍达253°,符合抗皱织物的要求.
3 结论
以马来酸为单体合成的PMA 与BTCA 混合使用,可以大大降低单独使用BTCA 整理的成本,而且在整理液中加入硼酸,减少了整理后织物的强力损失.这种抗皱整理配方不含甲醛,折皱回复角达到276°,强力损失28%,耐水洗,具有优良的抗皱整理效果.对于整理液中硼酸的作用机理需要进一步研究.
参考文献:
[1] WEI
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SRICHARUSSINW,RYO- AREE W,INTASENW,et al.Effect of boric acid and BTCA on
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[3] 王炳,任春莲,耿春英,等.聚马来酸的制备及其在棉织物免烫整理中的应用[J].印染助剂,2005,22(11):24-
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