真丝织物乙二醛抗皱整理工艺研究qt20100618-2

  胡啸林   南通大学化学化工学院，江苏南通226007

收稿日期：2009 05-08；修回日期：2009-12-25

作者简介：胡啸林(1964-)男，副教授，硕士，主要从事印染助剂的教学和研究开发。

  原载：丝绸2010/4；14-16

 

【摘要】研究了乙二醛对真丝织物抗皱整理的工艺，探讨了乙二醛、添加剂、催化剂用量及焙烘温度和时间等因素对织物的折皱回复角、强力保留率、白度的影响。通过正交试验得出最佳工艺条件为：乙二醛质量浓度为35 g／L，乙二醇与乙二醛摩尔比为1:1，氯化镁质量浓度为10 g／L，甲酸质量分数为2％(对整理液)，焙烘温度120℃，焙烘2 min。

【关键词】乙二醛；真丝织物；抗皱整理

【中图分类号】TSl95.644    文献标识码：A    文章编号：1001-7003(2010)04 0014-03

   

    真丝织物色泽柔和，悬垂性好，吸湿、透气、柔软滑爽，具有良好的穿着舒适性和一定的保健性。这些优点使真丝织物成为最受欢迎的高品质纺织材料之一，受到广大消费者的青睐[1]。但由于家庭洗涤或受潮时很容易起皱，大大影响了衣物的实用效果，从而给丝绸的使用带来诸多不便。真丝织物的无甲醛抗皱整理近年来一直受到人们的重视[2-4]。

    乙二醛是一种价廉易得的非甲醛类试剂，它能赋予织物抗皱免烫性能而又不产生甲醛。乙二醛对真丝绸的抗皱防缩机理是，乙二醛分子结构中的2个醛基与丝纤维分子中的羟基或胺基发生反应，在2个丝素分子之间形成部分交联键。这些交联键成为丝素分子结构的骨架，起着支撑和固着的作用，因而提高了丝绸的挺括性，降低了易皱性，但白度有所下降，加入乙二醇可以改善[5-8]。本研究探讨了真丝织物用乙二醛整理时各工艺参数对织物的折皱回复角、强力、白度的影响，确定了最佳工艺。

1   实验部分

1.1  织物及仪器

    真丝电力纺11216。RJ 350Ⅲ轧染机(上海双翼实业公司)；YG026C型电子织物强力测试仪(常州纺织仪器厂)；YG(13)541D—II型全自动数字式织物折皱弹性仪(温州市大荣纺织标准仪器厂)；WS-SD d／o色度／白度计(温州仪器仪表有限公司)；101A3-1电热恒温干燥箱(江苏海门市恒昌仪器厂)；pHS-25型酸度计(上海雷磁仪器厂)；A2003电子天平(上海精密科学仪器有限公司)等。

1.2  化学药品

    乙二醛30％水溶液、乙二醇、冰乙酸、氯化镁、甲酸等，均为化学纯。

1.3  整理工艺

    二浸二轧(轧余率85％)→烘干(85℃，5 min)→焙烘(120℃，2 min)→水洗→烘干

1.4  测试方法

1.4.1  弹性折皱回复角

参照GB 3819-1997《纺织品织物折皱回复性的测定回复角法》，采用垂直法测定。每块试样测五经五纬，折皱回复角为织物经向和纬向的折皱回复角的平均值之和。文中数据为缓弹数据。

1.4.2  拉伸断裂强度

    参照GB 3923.1-1997《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，每块试样经向测3块，取平均值。

断裂强力保留率=

整理后织物的断裂强力(N)

×100％

整理前织物的断裂强力(N)

1.4.3  白度

    把试样叠成8层，在WS-SD d／o色度／白度计上按ISO R457视亮度(白度)测3次，取平均值。

2   结果与讨论

2.1  乙二醛与乙二醇摩尔比对整理织物性能的影响

采用乙二醇作为与乙二醛的共反应剂，在乙二醛质量浓度为20 g／L，氯化镁质量浓度为10 g／L，甲酸质量分数2％的情况下，通过改变乙二醛与乙二醇摩尔比来探讨其对整理效果的影响，测得的结果见表l。

  表1  乙二醛与乙二醇摩尔比对整理织物性能的影响

  乙二醛与乙二醇摩尔比

折皱回复角/°

白度/%

断强保留率%

干弹

湿弹

2:1

225.4

213.2

68.42

80.6

1:1

221.3

212.4

71.13

89.8

1:2

204.8

195.2

72.82

99.9

1:3

204.2

194.8

74.48

85.2

空白样

192.8

176.2

81.10

100.0

    从表1可以看出，随着乙二醇质量浓度的增加，折皱回复角下降，白度提高，强力先提高后下降。从理论上说，随着整理剂质量浓度的增加，交联增加，织物弹性提高。但此处出现相反的结果，是因为乙二醛与丝蛋白大分子既可发生交联，也可能发生接枝。二个接枝了乙二醇的丝蛋白大分子上的醛基可以和乙二醇反应，形成分子链长度更长的交联“桥”，导致折皱回复角降低。织物白度提高，是因为乙二醇与未反应的醛羰基反应生成缩醛键，不会发生氧化或酸催化泛黄。故选择乙二醛与乙二醇摩尔比为1:1。

2.2  乙二醛质量浓度对抗皱效果的影响

    当丝织物用乙二醛整理时，会出现2种主要反应，即通过丝氨酸和酪氨酸上的羟基形成半缩醛，和通过在精氨酸、组氨酸、脯氨酸、色氨酸中的伯氨基或仲氨基而形成氨基醇。乙二醛和蚕丝之间的反应程度和丝蛋白在无定形区中羟基和氨基的可利用性有关。已知在丝蛋白结晶区中的主要成分都是简单α-氨基酸，例如甘氨酸和丙氨酸，而有较大侧基的α-氨基酸主要出现在无定形区中。尽管如此，在丝蛋白中含有羟基和氨基的α-氨基酸部分，在和乙二醛交联的反应位置数量方面比棉少得多。这将需要大量的交联剂，以便达到和棉相似的交联水平。在其他条件不变的情况下，改变乙二醛的质量浓度，测得的结果见表2。

        表2  乙二醛质量浓度对整理织物性能的影响   

乙二醛质量

浓度g/L

折皱回复角/°

白度/%

断强保留率%

干弹

湿弹

10

226.7

210.3

80.05

96.6

15

211.4

196.6

79.02

101.5

25

234.0

220.5

78.46

88.9

35

245.8

238.2

77.25

94.4

45

242.8

230.6

77.02

87.4

55

238.5

223.2

76.02

99.3

空白样

192.8

176.2

81.10

100.0

    从表2可看出，随着乙二醛质量浓度的增加，折皱回复角提高，但超过35 g／L后折皱同复角无明显提高，而且还有所下降。这是因为乙二醛质量浓度增加到一定程度时，丝蛋白分子中的羟基和氨基已与乙二醛充分交联，进一步提高质量浓度，整理剂自身的聚合交联增加，不利于折皱回复角的提高。白度则随着乙二醛质量浓度的增加而降低，强力变化无明显规律。

2.3  氯化镁质量浓度对抗皱效果的影响

    乙二醛整理剂中，催化剂尤为重要。常见的催化剂有硫酸铝、氯化镁、氯化铵、磷酸钠、次亚磷酸钠等。其中，次亚磷酸钠及磷酸钠对白度和强力影响均较大；铝盐对于整理织物的白度影响最小，而折皱回复角的提高亦小；氯化镁和氯化铵相比，用氯化镁为催化剂，折皱回复角和白度都稍优于氯化铵[4]，故选择氯化镁为催化剂。不同质量浓度的氯化镁对整理织物性能的影响见表3。

    表3氯化镁质量浓度对整理织物性能的影响

氯化镁质量

浓度g/L

折皱回复角/°

白度/%

断强保留率%

干弹

湿弹

5

223.7

210.5

78.42

98.8

10

245.8

238.2

77.25

94.4

15

235.6

225.8

75.16

93.2

20

229.4

214.6

73.32

92.7

25

219.9

204.2

71.56

92.7

空白样

192.8

176.2

81.10

100.0

    从表3可知，随着氯化镁质量浓度的增加，织物的折皱回复角先增后减，白度和强力逐渐下降，当氯化镁质量浓度为10 g/L时，织物的折皱回复角最大。

2.4  焙烘温度对抗皱效果的影响

    从表4可以看出，随着焙烘温度的提高，织物的折皱回复角增大，但白度和强力下降。

表4焙烘温度对整理织物性能的影响

焙烘温度℃

折皱回复角/°

白度/%

断强保留率%

干弹

湿弹

100

213.3

200.1

80.13

99.9

110

223.8

209.8

79.17

95.6

120

245.8

238.2

77.25

94.4

130

248.6

238.9

69.92

92.3

空白样

192.8

176.2

81.10

100.0

2.5  焙烘时间对抗皱效果的影响

    从表5看出，随着焙烘时间的延长，折皱回复角增大，白度降低，而强力在4 min时才有所下降，这是由于高温较长时间的作用，使得丝蛋白发生变性所致。此外，随着焙烘时间的延长，织物的手感变差。

表5焙烘时间对整理织物性能的影响

焙烘时间/min

折皱回复角/°

白度/%

断强保留率%

干弹

湿弹

1.0

227.3

212.7

79.23

95.2

2.0

245.8

238.2

77.25

94.4

3.0

239.2

224.2

62.05

96.0

4.0

232.7

209.1

63.60

90.5

空白样

192.8

176.2

81.10

100.0

2.6正交实验

    选择乙二醛质量浓度、氯化镁质量浓度、焙烘温度3个因素，每个因素选择三水平，进行正交试验，正交试验因素水平及结果见表6。

表6 正交实验方案及结果

序号

A

B

C

折皱回复角/°

白度%

断裂强力N

干弹

湿弹

l

30

10

120

232.2

220.0

76.71

440.4

2

30

15

130

228.9

210.6

75.12

411.7

3

30

20

140

241.0

228.6

71.35

407.2

4

35

10

130

255.7

243.2

75.42

428.2

5

35

15

140

246.0

235.3

72.91

414.0

6

35

20

120

238.3

224.5

78.43

406.2

7

40

10

140

249.0

234.3

62.93

409.3

8

40

15

120

238.7

224.8

77.32

427.4

9

40

20

130

252.2

240.4

75.20

396.5

Ka1

702.1

736.9

709.2

影响干折皱回复角的主次因素:

A＞C＞B

最优工艺:A2B1C2

Ka2

740.0

713.6

736.8

Ka3

739.9

731.5

736.0

Ra

37.9

23.3

27.6

Kb1

659.2

697.5

669.3

影响湿折皱回复角的主次因素:

A＞C＞B

最优工艺:A1B2C3

Kb2

703.0

670.7

694.2

Kb3

699.5

693.5

698.2

Rb

43.8

26.8

28.9

Kc1

223.18

215.06

232.46

影响白度主次因素:

C＞A＞B

最优工艺:A2B2C1

Kc2

226.76

225.35

225.74

Kc3

215.45

224.98

207.19

Rc

11.31

10.29

25.27

Kd1

1259.3

1277.9

1274.0

影响断裂强力主次因素:

B＞C＞A

最优工艺:A1B1C1

Kd2

1248.4

1253.1

1236.4

Kd3

1233.2

1209.9

1230.5

Rd

26.1

68.0

43.5

    从表6可知，影响干湿折皱回复角的显著因素是乙二醛质量浓度，其次是焙烘温度，最后是催化剂质量浓度。对于干折皱回复角而言，最优工艺为A2B1C2。对于湿折皱回复角而言，最优工艺为A2B1C3。影响白度显著因素是焙烘温度，其次是乙二醛质量浓度，最后是催化剂质量浓度，最优工艺为A2B2C1。影响断裂强力的显著因素是催化剂质量浓度，其次是焙烘温度，最后是乙二醛质量浓度，最优工艺为A1B1C1。综合考虑各项性能指标，选择最佳工艺条件为A2BlCl，即乙二醛质量浓度为35 g／L，氯化镁质量浓度为10 g／L，焙烘温度120℃ 。

    采用上述最佳工艺对织物进行整理，整理后织物的干、湿回复角分别提高了53°和62°，白度下降5％，强力保留率为94％。

3   结论

    以乙二醛作为整理剂，采用轧烘焙工艺对真丝织物进行抗皱整理的最佳工艺条件：乙二醛质量浓度35 g／L，氯化镁质量浓度10 g／L，乙二醇与乙二醛摩尔比为l:1；甲酸质量分数2％，焙烘温度120℃ ，焙烘时间2 min。整理后织物的干、湿回复角分别提高了53°和62°，白度下降5％，强力保留率为94％。

  

参考文献：

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[3]李春辉，周冬红,真丝织物的无甲醛防皱整理[J].上海纺织科技，2005(1);8-11

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