应用壳聚糖进行防皱免烫整理的探讨vqq-34

殷佳敏[1]  许金芳   （沙洲职业工学院，江苏 张家港 215600）

资料来源：第七届后整理年会征集稿

 

【摘要】 研究了壳聚糖的防皱免烫整理工艺，对降解壳聚糖分子量的影响、催化剂的选择、添加剂的使用以及整理工艺进行了探讨。结果表明：壳聚糖可以作为防皱免烫整理剂；采用分子量在1.6×104～1.7×104左右的壳聚糖降解产物进行整理效果最佳；整理中选择NaH2PO4 作催化剂较理想；整理液组成为0.5%壳聚糖，催化剂NaH2PO4 50g/l,渗透剂JFC 10g/l。

【关键词】壳聚糖；整理；防皱；免烫； 无醛

 

棉织物防皱整理属于化学整理，是靠整理剂来实现其目的的。现在常用的防皱免烫整理剂从环保性方面来看分为:有醛树脂、低甲醛树脂、超低甲醛树脂和无醛整理剂四类。前三类的生态指标或多或少不能令人满意，经整理的面料总会含有一定量的甲醛，但无醛整理剂的开发应用还不很广，目前世界上研究比较先进的是BTCA等，而它们不是一般的树脂，合成路线比较复杂，出产成本比较高，所以在国内甚至国际上使用都比较少。若能以壳聚糖作为防皱整理剂，甚或有免烫效果，则既能避免防皱整理的甲醛问题，又是原料易得、资源丰富、成本低廉的整理材料。因此本文探讨无毒无污染的壳聚糖的防皱整理性能，以期将壳聚糖作为无醛整理剂应用于防皱免烫整理。

壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基产物，是甲壳素最基本、最重要的衍生物。甲壳素则是虾壳和蟹壳等动物外壳的主要成分，可广泛来源于水产工业产生的固体废弃物，是一类丰富廉价又无毒无害的天然生物资源。壳聚糖的分子结构与纤维素纤维相似，它们有很好的吸附和相容性。壳聚糖的羟基能形成众多的分子间氢键，成膜性强；当用一定的催化剂进行催化交联时，壳聚糖又能在纤维间产生共价交链，使其产生防皱免烫效果成为可能。天然壳聚糖的分子很大，不同分子量的壳聚糖的性质也有差异，因此要获得较好的防皱效果，应该将壳聚糖降解到一个适宜的程度。

1  试验材料与仪器

1.1  试验材料

织物：纯棉卡其

壳聚糖（青岛利中甲壳素公司）；超低甲醛树脂PM-50、催化剂C-803(苏州联胜化学公司)；NaH2PO4、MgCl2、醋酐、双氧水、冰乙酸（以上均为分析纯）；渗透剂JFC（工业品）；

1.2  试验仪器

79-1型磁力加热搅拌仪（江苏金坛医疗仪器厂）；

F＆P MD定型烘干小样机（鹤山精湛染整设备有限公司）；

MU504A型台式轧车（北京纺机机械有限公司）；

YG541-4纺织折皱弹性仪（宁波纺织仪器厂）；

YG033A织物撕裂仪（温州纺织仪器厂）

2  试验方法

2.1  壳聚糖整理液的制备

2.1.1  H2O2法降解壳聚糖

将壳聚糖加入2%-5%的醋酸溶液，在磁力加热搅拌仪上边搅拌边逐滴加入2%-6%的H2O2进行降解。

2.1.2  不同分子质量壳聚糖的制备

采用L9(34)正交试验进行不同条件的壳聚糖降解，制得不同分子质量的壳聚糖溶液[4]。

表1  H2O2法降解壳聚糖因素水平表

因素

H2O2浓度/%

反应温度/℃

反应时间/h

乙酸浓度/%

水平1

2

50

2

2.5

水平2

4

55

4

3.5

水平3

6

60

6

4.5

2.2  整理工艺试验

工艺流程：配制整理液→二浸二轧（轧余率70%）→预烘（90℃×2.5min）→焙烘（150℃×3min）。

2.3  整理织物的湿防皱性试验

工艺流程：配制整理液→二浸二轧（轧余率70%）→预烘（90℃×2.5min）→焙烘（150℃×3min）→皂洗（皂片2g/L，温度80℃，时间10min）→水洗→熨干。

2.4  性能测试

2.4.1折皱回复角

按GB3819-83用YG541-A织物折皱弹性仪来测定。

2.4.2撕破强力保留率

按GB3918-83用YG033A织物撕裂仪测定。

强力保留率计算：TS,%=（TS后/TS前）*100%

式中：TS-撕破强力保留率；TS后-试样整理后的撕破强力；TS前-试样整理前的撕破强力。

3  结果与讨论

3.1 不同整理剂性能对比

表2  工作液配方

试样组号I

超低甲醛树脂g/l

壳聚糖g/l

Mgcl2g/l

JFCg/l

C-803g/l

pH值

1

100

　

　

　

15

5

2

　

5

　

　

　

5-6

3

　

5

50

10

　

5-6

表3  不同整理剂整理的抗皱性能对比

试样

折皱回复角/°

（T+W）

原布

125

I-1

154

I-2

130

I-3

145

注：折皱恢复角的测试结果都是五块样平均后的数据，后面也均如此。

由表3知：壳聚糖和超低甲醛树脂都能提高原布的折皱回复角，具有一定的抗皱性能。I-1超低甲醛树脂整理织物的折皱回复角虽稍大，但布面容易泛黄；I-2壳聚糖整理的布样，颜色与原布变化不大，回复角比原布有提高，当整理液中加入催化剂Mgcl2和渗透剂JFC后，即I-3的折皱回复角明显提高。由此可知，壳聚糖进行防皱整理时，应该使用催化剂等添加剂，这与它的作用机理是相符的。

3.2 不同添加剂比较

表4  工作液配方

试样组号II

壳聚糖（0.5%）/ml

Mgcl2/g

NaH2PO4/g

醋酐/g

JFC/g

1

200

10

 

 

2

2

200

 

10

 

2

3

200

 

 

10

2

表5  不同添加剂性能测试结果

试样

折皱回复角/°

（T+W）

原布

125

II-1

140

II-2

156

II-3

135

由表5可知：壳聚糖整理在使用了催化剂后都能使折皱回复角增大，其中提高幅度最大的是II-2，由此认为，壳聚糖进行防皱整理时，选择合适的催化剂，对抗皱性能的提高影响是较大的，NaH2PO4催化的效果最好，故选择NaH2PO4为壳聚糖整理工艺用催化剂。

3.3 催化剂用量的影响
表6  催化剂用量对整理性能的测试结果

催化剂NaH2PO4（g/l）

渗透剂JFC

(g/l)

折皱回复角/°

(T+W)

25

5

150

50

10

156

75

15

145

由表6知，在一定范围内催化剂浓度增加，织物的抗皱性能提高，但用量过多也并非就好，反而使折皱回复角下降。这说明在一定程度上，壳聚糖与纤维素的交联是有限的，催化剂过量反而增加壳聚糖的沉积，影响了手感，也影响到防皱性。因而催化剂NaH2PO4采用50g/l为宜。

3.4 不同浓度壳聚糖比较

表7  工作液配方

试样组号III

壳聚糖

（200ml）

NaH2PO4

/g

JFC

/g

1

0.75％

10

2

2

0.65％

10

2

3

0.50％

10

2

4

0.35％

10

2

5

0.20％

10

2

表8  不同浓度壳聚糖整理性能的测试结果

试样

折皱回复角/°

手感

(T+W)

III-1

170

僵硬

III-2

155

较硬

III-3

156

好

III-4

137

好

III-5

128

好

由表7及表8看，随着壳聚糖浓度升高，防皱效果逐渐提高，但手感变差，综合比较测试结果，选择0.5%壳聚糖进行降解。

3.5 不同分子量的壳聚糖选择

表9 不同分子量壳聚糖整理的性能结果

试样IV

H2O2浓度/%

反应温度/℃

反应时间/h

乙酸浓度/%

特性粘度（ml/g）

颜色

折皱回   复角/°

分子量（×104）

（T+W）

1

2

50

2

2.5

18.88

中

190

1.84

2

2

55

4

3.5

24.05

深

195

2.52

3

2

60

6

4.5

6.66

中

200

1.72

4

4

50

4

4.5

21.10

深

170

1.91

5

4

55

6

2.5

3.08

浅

210

1.61

6

4

60

2

3.5

24.06

浅

173

3.66

7

6

50

6

3.5

16.34

浅

198

2.35

8

6

55

2

4.5

18.88

中

185

1.86

9

6

60

4

2.5

6.99

浅

215

1.67

由表9降解后壳聚糖的分子量和特性粘度可知：降解条件对壳聚糖溶液的特性影响大小为：反应时间﹥乙酸浓度﹥反应温度﹥H2O2浓度。从整理品的防皱性能来看，分子量在1.6×104～1.7×104的壳聚糖溶液，特性粘度都在10 ml/g以下，它们整理的织物折皱回复角都在200°以上，防皱效果较好。综合降解效率和整理剂颜色，可以选择IV-9号降解工艺，具体为： H2O2浓度6%，反应温度60 ℃，反应时间4h，乙酸浓度2.5%。再用此条件降解的分子量约为1.67×104的壳聚糖降解产物进行整理是较为理想的。

3.6 整理织物的湿防皱性能

表10  干湿防皱性能和强力

试样

折皱回复角/°

撕破强力/N

撕破强力保留率/%

（T+W）

T

W

T

W

原布

125

28

28.4

 

 

甲

215

26.8

24.2

95.7

85.2

乙

210

24.8

24

88.6

84.5

注：以表9中IV-9号的工艺降解壳聚糖及对织物进行整理，甲为整理后未洗织物，乙为整理后皂洗织物。

由表10与表9比较可知，试样甲和IV-9反映了该工艺在防皱性能上具有良好的重现性，说明这种整理对纯棉卡其能起到防皱作用；从试样乙与甲来看，经过水洗后，它们的折皱回复角变化不大，抗皱性能较好，有良好的湿防皱性能，即具有免烫（洗可穿）整理效果。在强力方面，整理品还是具有较高的强力保留率，手感也较好，能满足服用要求。 

4  结论

4.1壳聚糖用于防皱整理具有良好的抗皱性能，并具有较好的湿防皱性，有一定的洗可穿整理效果，可以作为防皱整理剂。

4.2选用分子量为1.6×104～1.7×104的壳聚糖降解产物作整理剂较佳；降解工艺：H2O2浓度6%，反应温度60℃，反应时间4h，乙酸浓度2.5%。

4.3整理液配制选用0.5%壳聚糖的降解物，催化剂NaH2PO4 50g/l,渗透剂JFC 10g/l。

4.4整理工艺：

二浸二轧（轧余率70%）→预烘（90℃×2.5min）→焙烘（150℃×3min）。

参考文献

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[7]林伟忠. 甲壳素和壳聚糖及其在印染工业中的应用[J]. 印染，1987，13（1）：39-41.

[8]张济邦. 多元羧酸BTCA免烫整理现状和发展趋势[J]. 印染，1999，25（5）：42-48.


收稿日期：

作者简介：殷佳敏（1964－），女，沙洲工学院纺织工程系副教授。

          许金芳（1984－），女，沙洲工学院纺织工程系纺织设备维修与管理专业02级学生。