柠檬酸-水解淀粉的棉织物防皱整理rz-801031-4
陈美云1, 袁德宏2 1. 南通大学化学化工学院,江苏南通226007; 2. 南通职业大学,江苏南通226007
收稿日期: 2008-01-23
作者简介：陈美云(1963-),女,副教授,主要从事染整专业教学及染整工艺研究。
原载：印染2008/9；5-7
网上来稿：zhanyizhen，2008/10/31
【摘要】用柠檬酸-水解淀粉对棉织物进行防皱整理,分析了淀粉水解时间、水解淀粉用量、柠檬酸用量、次亚磷酸钠用量、焙烘温度和时间等因素对整理效果的影响。结果表明,防皱整理的最佳处方和工艺条件为：水解淀粉30g/L,柠檬酸7%,次亚磷酸钠6%,三乙醇胺3%,渗透剂JFC 2mL/L,180℃焙烘90～120s。整理后织物的折皱回复角显著提高,白度、断裂强力及耐洗性能较好。
【关键词】防皱整理; 柠檬酸; 水解淀粉; 棉织物
【中图分类号】TS195155 文献标识码: A 文章编号: 1000-4017(2008)09-0005-03
0 前言
长期以来,棉织物的防皱整理剂主要使用N-羟甲基化合物,但其存在甲醛释放问题。多元羧酸作为一种无甲醛防皱整理剂,已受到普遍关注。其中,柠檬酸是一种三官能羧酸,与其它多元羧酸相比,价格低廉、毒性低、整理效果较为理想。
淀粉在纺织工业中的用途很广,不仅可作为纱线的上浆剂,也可作为印花的原糊及整理剂等。不过,淀粉的分子量过大,不易进入纤维内部,但经过适当水解后,分子量降低,可提高对织物的整理效果。
本试验拟讨论用柠檬酸-水解淀粉对棉织物进行防皱整理,分析多种因素对织物防皱整理工艺及其它性能的影响,并测试整理织物的耐洗性能。
1 试验
1. 1 材料、药品及仪器
材料 经退煮漂、丝光的平纹纯棉机织物,规格为29.2tex×29.2tex 236根/10cm×236根/10cm
药品 柠檬酸、次亚磷酸钠、三乙醇胺、盐酸(均为分析纯) ,小麦淀粉(食品级) ,渗透剂JFC (工业级) 。
仪器 WS2SD d/0色度白度计, YG026C型电子织物强力机, YG(B) 541D2Ⅱ型全自动数字式织物折皱弹性仪,MINE TENTER轧烘焙一体机。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 水解淀粉的制备
称取适量淀粉,加入少量水,调成浆状,然后加入1 mol/L的盐酸溶液(淀粉与盐酸溶液重量比1∶1),置于60 ℃恒温水浴锅中,进行不同时间水解,即得到不同的水解产物[1]。
1. 2. 2 整理工艺
将淀粉或水解淀粉的溶液加热到60℃,使其成为浆状,然后加入所需的柠檬酸、次亚磷酸钠、三乙醇胺、渗透剂JFC等,配制成整理液。将棉织物在整理液中二浸二轧(轧余率85%左右),然后经红外线预烘或热风预烘,并于150～190℃焙烘60～180s,再经50℃热水充分水洗,冷水洗,最后烘干,于室温中放置24h后测试相关性能。
1. 3 测试方法
白度 把试样叠成8层,在WS2SD d/0色度白度计上按“ISO”视亮度(白度)R457测5次,取平均值。
干态折皱回复角(缓弹) 按GB /T 3819-1997《纺织品织物折痕回复性的测定》垂直法测定。
断裂强力 按GB/T3923.1-1997《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》测定,按下式计算织物的断裂强力保留率:
|
断裂强力保留率% = |
整理后织物的断裂强力 |
×100 |
|
整理前织物的断裂强力 |
耐洗涤性能 织物整理后,用2g/L 洗衣粉溶液于60℃洗涤10min,浴比1∶50,再用清水洗净,80℃烘干,为一次洗涤。洗涤若干次后,于室温中放置24h后测定折皱回复角。
2 结果与讨论
2. 1 淀粉水解时间对织物性能的影响
固定其它工艺条件,仅改变淀粉的水解时间,整理后织物的性能见表1。
表1 淀粉水解时间对织物性能的影响
|
水解时间min |
折皱回复角° |
断强保留率% |
白度/% |
|
0 |
161.3 |
76.2 |
78.24 |
|
30 |
171.5 |
78.3 |
78.46 |
|
60 |
184.6 |
78.9 |
78.60 |
|
90 |
186.3 |
79.0 |
79.13 |
|
120 |
191.6 |
81.2 |
80.66 |
|
150 |
181.8 |
77.5 |
80.81 |
|
原样 |
130.3 |
100 |
80.92 |
注:淀粉20 g/L、柠檬酸7%、次亚磷酸钠6%、三乙醇胺3%、JFC 2mL/L, 170℃焙烘90s。
由表1可以看出,随着淀粉水解时间的延长,整理织物的折皱回复角、白度和断裂强力均有所提高;当淀粉水解120min时,整理织物的折皱回复角、断裂强力达到最大值,之后均有下降,而白度继续提高。故淀粉的水解时间取120min较适宜。
2. 2 水解淀粉用量对织物性能的影响
淀粉水解时间120min,其余条件同表1,仅改变水解淀粉用量,整理后织物的性能见表2。
表2 淀粉用量对织物性能的影响
|
水解淀粉g/L |
折皱回复角° |
断强保留率% |
白度% |
|
0 |
175.3 |
77.3 |
79.61 |
|
10 |
180.2 |
78.5 |
80.27 |
|
20 |
190.6 |
81.1 |
80.15 |
|
30 |
197.3 |
81.6 |
80.57 |
|
40 |
181.4 |
82.7 |
80.13 |
|
60 |
177.0 |
81.1 |
80.41 |
由表2可以看出,整理液中加入水解淀粉,整理织物的折皱回复角、断裂强力及白度均有提高,当其用量为30g/L时,整理织物的折皱回复角达最大值,之后则下降;断裂强力在水解淀粉40g/L 时达到最大值,之后有所下降;水解淀粉用量对织物白度基本不影响。综合考虑,水解淀粉用量以30g/L较适宜。
2. 3 柠檬酸用量对织物性能的影响
淀粉水解120min,取水解淀粉浓度30g/L,其余条件同表1。柠檬酸用量对织物性能的影响见表3。
表3 柠檬酸用量对织物性能的影响
|
柠檬酸g/L |
折皱回复角° |
断强保留率% |
白度% |
|
0 |
148.8 |
78.3 |
80.11 |
|
3 |
171.8 |
82.3 |
80.82 |
|
5 |
187.9 |
83.3 |
80.35 |
|
7 |
197.0 |
81.6 |
80.57 |
|
9 |
195.9 |
79.7 |
79.63 |
|
12 |
197.7 |
77.2 |
79.03 |
由表3可以看出,不加柠檬酸,整理织物的折皱回复角、断裂强力均较小;加入柠檬酸后,整理织物的折皱回复角、断裂强力均明显提高。其用量超过7%后,折皱回复角增加缓慢。整理织物的断裂强力在柠檬酸用量较少时,随着其用量的增加略有提高,而用量较大时,则随着柠檬酸用量增加而下降。整理织物的白度在柠檬酸用量较大时也有所下降。这是因为柠檬酸可与棉纤维大分子上的羟基及淀粉分子中的羟基发生酯化反应,在纤维内部形成网状交联结构,阻碍大分子间的相对滑移,从而提高织物的防皱效果。但整理剂与纤维分子间共价交联较多时,纤维受外力作用后均匀分配外应力的能力下降,易造成应力集中,大分子链更易断裂,因而断裂强力下降[2]。柠檬酸用量较高时织物白度反而下降,主要是因为焙烘时柠檬酸分子中的羟基和其邻位上的氢受热脱去,生成乌头酸、衣康酸和柠康酸等不饱和羧酸[3]。综合考虑, 柠檬酸用量以7%为宜。
2. 4 次亚磷酸钠用量对织物性能的影响
淀粉水解120 min,水解淀粉30 g/L,其余条件同表1。次亚磷酸钠用量对织物性能的影响见表4。
表4 次亚磷酸钠用量对织物性能的影响
|
次亚磷酸钠g/L |
折皱回复角° |
断强保留率% |
白度% |
|
0 |
160.1 |
76.1 |
78.63 |
|
4 |
188.1 |
78.2 |
79.97 |
|
6 |
197.0 |
81.6 |
80.28 |
|
8 |
192.5 |
78.7 |
80.08 |
|
10 |
189.6 |
78.1 |
80.48 |
|
12 |
189.2 |
76.8 |
80.29 |
由表4可以看出,随着次亚磷酸钠用量增加,整理织物的折皱回复角及断裂强力提高,当其用量为6%时,达到最大值,之后有不同程度的下降;次亚磷酸钠用量对织物白度影响不大。这是因为在焙烘过程中,次亚磷酸钠能释放出碱性物质,以中和多元羧酸高温时释放的酸,减轻了对织物的损伤。同时,次亚磷酸钠在高温下能促进多元羧酸的相邻羧基脱水成酐,利于柠檬酸与纤维素分子及水解淀粉分子上羟基的酯化反应,从而使整理织物的弹性上升。综合考虑各项性能,次亚磷酸钠用量以6%为宜。
2. 5 焙烘温度对织物性能的影响
其它条件不变,采用不同焙烘温度整理织物,结果见表5。
表5 焙烘温度对织物性能的影响
|
焙烘温度℃ |
折皱回复角° |
断强保留率% |
白度% |
|
150 |
158.4 |
91.8 |
81.14 |
|
160 |
179.7 |
88.1 |
80.35 |
|
170 |
197.1 |
81.7 |
80.14 |
|
180 |
199.5 |
80.4 |
79.75 |
|
190 |
202.4 |
72.1 |
78.42 |
由表5可以看出,随着焙烘温度的升高,织物的折皱回复角提高,但断裂强力和白度下降。这是因为焙烘温度越高,相邻羧酸越易脱水形成酸酐,与纤维素分子及水解淀粉分子上羟基发生酯化反应的程度越高,使织物的防皱性得以提高。
如前所述,由于柠檬酸呈酸性,高温下与纤维交联的同时,也会导致纤维发生脆化,且部分柠檬酸会失水生成乌头酸,或脱去二氧化碳分子和水生成衣康酸,乌头酸和衣康酸又会进一步反应成糠酸。这三种酸分子内均含有双键,受高温作用,会引起织物泛黄[3],故焙烘温度愈高,织物强力损失愈大,白度越差。综合各项性能,焙烘温度以180℃较适宜。
2. 6 焙烘时间对织物性能的影响
焙烘温度180℃,焙烘时间对织物性能的影响见表6。
表6 焙烘时间对织物性能的影响
|
焙烘时间s |
折皱回复角° |
断强保留率% |
白度% |
|
60 |
185.8 |
82.9 |
79.89 |
|
90 |
199.5 |
80.5 |
79.75 |
|
120 |
199.8 |
74.2 |
78.84 |
|
150 |
201.5 |
68.4 |
78.12 |
|
180 |
206.3 |
64.1 |
77.82 |
由表6可以看出,焙烘时间增加,织物的折皱回复角提高,而织物的白度和断裂强力降低。这是因为焙烘时间增加,柠檬酸分子中相邻羧基脱水成酐也相应增多,与纤维分子及水解淀粉上羟基发生酯化反应更充分,织物的防皱性能提高,但对织物白度和断裂强力有较大影响,因而焙烘时间以90～120s为宜。
2. 7 三乙醇胺用量对织物性能的影响
三乙醇胺是一种能够有效改善整理织物断裂强力和白度的添加剂。固定其它条件,仅改变三乙醇胺用量,整理后织物性能见表7。
表7 三乙醇胺用量对织物性能的影响
|
三乙醇胺% |
折皱回复角° |
断强保留率% |
白度% |
|
0 |
208.8 |
80.6 |
77.46 |
|
1 |
206.5 |
80.8 |
78.06 |
|
2 |
203.8 |
80.6 |
78.57 |
|
3 |
199.5 |
80.5 |
79.75 |
|
4 |
197.8 |
80.8 |
81.55 |
|
5 |
194.4 |
80.3 |
81.85 |
由表7可以看出,三乙醇胺可提高织物的白度,断裂强力几乎没有变化,但折皱回复角有所下降。这是因为三乙醇胺中的羟基在焙烘时会与柠檬酸反应,对柠檬酸与纤维及水解淀粉的酯化反应有一定的阻碍作用。但三乙醇胺能抑制柠檬酸的脱水反应,避免乌头酸或糠酸的产生,故加入后提高了整理织物的白度[3]。
综合考虑,选择3%三乙醇胺用量较合适。
2. 8 整理织物的耐水洗性能
以上述优化后工艺对棉织物整理,整理后棉织物按耐洗性能测试方法洗涤不同次数,然后测定其性能,结果见表8。
表8 整理织物的耐洗性能
|
洗涤次数 |
0 |
5 |
10 |
20 |
原样 |
|
折皱回复角° |
199.5 |
183.2 |
173.7 |
170.2 |
130.3 |
|
白度% |
79.75 |
79.94 |
80.03 |
80.09 |
80.92 |
由表8可以看出,随着洗涤次数增加,整理织物白度基本不变,折皱回复角有所下降,但仍远高于原样。这说明高温焙烘后,织物上水解淀粉、柠檬酸等固着比较稳定,具有良好的耐洗性能。
3 结论
(1)用柠檬酸与水解淀粉同时对棉织物防皱整理,其折皱回复角显著提高,且白度和断裂强力良好。
(2)柠檬酸2水解淀粉对棉织物的最佳防皱整理工艺为:淀粉水解时间120min,水解淀粉用量30g/L,柠檬酸7%,次亚磷酸钠6%,三乙醇胺3%,渗透剂JFC
2mL/L,焙烘温度180℃,焙烘时间90～120s。
参考文献:
[1]王晓明. 棉织物用乙二醛加水解淀粉进行整理的研究[J] 纺织学报,2004,25(3):99-100
[2]王菊生,孙铠. 染整工艺原理第二册[M ]北京，中国纺织出版社,1984:277
[3]周向东. 纯棉织物的柠檬酸耐久性防皱整理[J]上海纺织科技,2001,29(4):47-48.