第31卷第l2期 纺 织 学 报 Journal of Textile Research V01.31 NO.12 Dee.. 2010 2010年12月 文章编号:0253—9721(2010)12.0084.05 棉织物的免烫整理 宋慧君,韩 冰,张建丽 (河南工程学院,河南郑州450007) 摘要为消除棉织物免烫整理后的甲醛影响,针对棉织物进行了多元羧酸整理的研究,以降低高温焙烘时织物 的泛黄现象,减少整理后废水中的含磷量。以柠檬酸与酒石酸的混合酸作为棉织物免烫整理剂,研究了柠檬酸与 酒石酸物质的量比、焙烘工艺条件、催化剂种类及质量浓度、添加剂质量浓度等对织物整理效果的影响。结果表 明,柠檬酸与酒石酸物质的量比为1:1,焙烘温度为180 ,焙烘时间为2 min,纳米二氧化硅质量浓度为2 g/L,次磷 酸钠质量浓度为20 g/L,柔软剂LD-5030质量浓度为20 g/L时,织物整理效果较佳。 关键词棉织物;免烫整理;柠檬酸;酒石酸;纳米二氧化硅 文献标志码:A 中图分类号:Ts 195.55 Durable press finishing of cotton fabrics SONG Huijun,HAN Bing,ZHANG Jianli (Henan Institute of Technology,Zhengzhou,Henan 450007,China) Abstract Polycarboxylic acid finishing O±cotton fabrics was studied.In order to eliminate the effeet Of formaldehyde released by DP finishing,and reduce the yellowness caused by high temperature curing and phosphorus content in wastewater,DP finishing of cotton fabrics was performed with mixed citric acid and tartaric acid as finishing agent,and the effects of mass fraction of citric acid and tartaric acid,curing conditions,kinds and concentration of catalyst,and mass concentration of additives on the treatment were investigated.The experiment demonstrated that the optimum finishing results are obtained when mass ractfion of citric acid to tartaric acid is 1:1,curing temperature is 1 80℃,curing time is 2 rain,mass concentration of nanosilica is 2 g/L,mass concentration of sodium hypophosphite is 20 g/L,and mass concentration of softener LD一5030 is 20 g/L. Key words cotton fabric;DP finishing;citric acid;tartaric acid;nano—silica 为克服衣物易起皱,洗后需熨烫的缺陷,纯棉织 物常需要进行免烫整理。经过免烫整理的服装和纺 脂水平,但由于价格太高阻碍了工业化应用的实 现’ 献 。柠檬酸整理剂价格便宜,使用方便,但需要 研究了此问题,并不同程度地改善了柠檬酸 织品具有免烫效应,其特点是具有较低的成本,较高 的回复形变,低污染性和良好的适应性 。通常人 解决整理后织物的泛黄和强力损失问题。很多文 们采用2D树脂对棉织物进行整理以达到防皱抗皱 效果,但2D树脂类整理剂含有潜在的游离甲醛,近 年来的研究多集中在棉织物的无甲醛防皱整理方 面。其中,多羧酸类是最具应用前景的代用整理剂, 大量的文献表明,丁烷四酸BTCA是理想的无甲醛 免烫整理剂,其各项效果指标都达到或超过2D树 收稿日期:2009—12—27 修回日期:2010—06—05 整理的免烫效果、耐洗性、泛黄和强力损失。如:用 酒石酸来改善整理织物的白度和整理效果 ” ;用 纳米二氧化硅作催化剂对棉织物进行柠檬酸整理, 结果表明纳米二氧化硅具有较好的催化作用 。 本文以酒石酸作为交联剂,纳米二氧化硅作为助催 化剂,对棉织物的柠檬酸整理进行了研究。 基金项目:河南省教育厅科技攻关项目(2003540301) 作者简介:宋慧君(1969~),女,副教授。主要从事染整工艺和助剂的教学与研究。E—mail:songhuij@sohu.eom。 第12期 宋慧君等:棉织物的免烫整理 ・85・ 1 实验部分 1.1材料和仪器 织物:纯棉平布,27.8 tex×27.8 tex, 288根/10 cm×216根/10 cnl,经退煮漂、丝光。 药品:柠檬酸;酒石酸;次磷酸钠;纳米二氧化 硅;渗透剂JFC;柔软剂LD一5030。 仪器:P—BO型全自动轧车;SBD一1型白度仪; JA2003N型电子天平;试样定型烘干机;YG541E型 全自动织物折皱弹性仪;HD026N型电子织物强力 仪;pHS一25型pH计;201SY型纺织品甲醛测定仪。 1.2测试方法 按GB/T 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》 测定拉伸性能。 按GB/T 3819—1997《纺织品织物折痕回复性 的测定回复角法垂直法》测定折痕回复性能。 按GB/T 8424.2—20()1《纺织品色牢度试验相 对白度的仪器评定方法》测定白度。 按GB/T 2912.1—1998《纺织品甲醛的测定第 1部分:游离水解的甲醛(水萃取法)》测定甲醛 含量。 按GB/T 7573--2002《纺织品水萃取液pH值 的测定》测定pH值。 按GB/T 8629--2001《纺织品试验用家庭洗涤 和干燥程序》进行洗涤和干燥。按GB/T 13769— 1992《纺织品耐久压烫织物经家庭洗涤和干燥后 外观的评定方法》评定织物的外观平整度。 1.3 工艺流程 浸轧整理液一烘干一焙烘一水洗一烘干。 2结果与讨论 2.1 柠檬酸和酒石酸物质的量比的影响 次磷酸钠质量浓度为40 g/L,焙烘温度为 180℃,焙烘时间为2 min,柠檬酸和酒石酸的质量 浓度为70 g/L,整理液中加入1 g/L渗透剂JFC,轧余 率为80%,二浸二轧,柠檬酸和酒石酸物质的量比 对整理效果的影响见表1。 经柠檬酸免烫整理后的织物在高温焙烘时,柠 檬酸分子中2位上的羟基会发生脱水反应,生成乌 头酸,乌头酸本身呈黄色,因此柠檬酸整理后织物有 泛黄现象。在温度和催化剂作用下,酒石酸分子的 表1 柠檬酸和酒石酸物质的量比对整理效果的影响 Tab.1 Influence of molar ratio of citric acid and tartartic acid on finishing effects 注:整理前织物白度为84.6%.折皱回复角为147。。 羟基被柠檬酸分子的羧基酯化,使柠檬酸更具有交 联作用。由表1知,柠檬酸与酒石酸物质的量比为 1:1时,整理后织物的白度和折皱回复性均最好。这 可能是柠檬酸上的羧基与酒石酸上的2个仲羟基酯 化,在纤维上形成了1:1的交替共聚物,这个共聚物 又与纤维素的羟基发生多重接枝和交联,提高了整 理织物的折皱回复性,并且有效减少了乌头酸的产 生。此时共聚物的结构可能为u C00H CO0H l0c—cH。~c—cH2一c0— 0一cH—cH 0 I 【0H C00H 因此,柠檬酸与酒石酸物质的量比为1:1最佳。 2.2次磷酸钠用量的影响 焙烘温度为180 cc,焙烘时间为2 min,柠檬酸 和酒石酸物质的量比为1:1,整理液中加入1 g/L渗 透剂JFC,轧余率为80%,二浸--- ̄L,改变次磷酸钠 用量,整理效果见图1~3。 次磷酸钠质量浓度/(g‘L ) 图1 次磷酸钠质量浓度对断裂强力的影响 Fig.1 Influence of sodium hypophosphite amount on breaking strenghth 浸轧免烫整理液的织物在高温焙烘时,次磷酸 钠能催化多元羧酸脱水成酐,再与纤维素上的羟基 进行酯化反应,在相邻纤维素分子间形成共价交联, 提高织物从形变中回复的能力。同时,由于纤维素 分子间交联的形成,与未整理的纤维相比,各基本结 构单元间的移动性受到,负担外力的情况更不 ・86・ 纺织学报 第31卷 O 5艘 0 5 0 5如 0∞ 5 回 30 40 次磷酸钠质量浓度l(g・L ) 图2次磷酸钠质量浓度对折皱回复角的影响 Fig.2 Influence of sodium hypophosphite amount on crease recovery angle / 一 次磷酸钠质量浓度,(g・l__1) 图3 次磷酸钠质量浓度对织物白度的影响 Fig.3 Influence of sodium hypophosphite amount on whiteness of fabric 均匀,从而引起织物断裂强力的下降。由图1可知, 随次磷酸钠质量浓度的增加,整理后织物的断裂强 力下降,次磷酸钠质量浓度从30 g/L增加 ̄lJ40 g/L, 整理后织物的断裂强力变化不大,次磷酸钠质量浓 度从40 g/L增加到50 g/L,织物断裂强力明显下降。 由图2可知,随次磷酸钠质量浓度的增加,整理后织 物的折皱弹性增加,次磷酸钠质量浓度从40 g/I 增 加到50 g/L,整理后织物的折皱弹性增加不大。由 图3可知,随次磷酸钠质量浓度的增加,整理后织物 的白度下降,次磷酸钠质量浓度从20 g/L增加到 40 g/L,白度变化不大,次磷酸钠质量浓度从40 g/L 增加到50 g/L,织物白度明显下降。综合考虑整理 织物的断裂强力、折皱回复角和白度,次磷酸钠的质 量浓度以40 g/L为最佳。 2.3焙烘温度的影响 纳米二氧化硅质量浓度为2 g/L,焙烘时间为 2 min,柠檬酸和酒石酸的总质量浓度为70 g/L,柠 檬酸和酒石酸物质的量比为1:1,整理液中加入 1 g/L渗透剂JFC,轧余率为80%,二浸二轧,改变焙 烘温度,整理效果见图4~5。 皿 焙烘温度/ ̄C 图4焙烘温度对白度的影响 Fig.4 Influence of curing temperature on whiteness 搬 回 鼎 图5 焙烘温度对折皱回复角的影响 Fig.5 Influence of curing temperature on crease recovery angle 由图可4知,随焙烘温度升高,整理后织物白度 略有下降。由图5可知,随焙烘温度升高,整理后织 物的折皱回复角提高,温度从120℃升高到140℃, 折皱回复角提高较明显,温度从140℃提高到 180℃,折皱回复角提高变缓,最高折皱回复角比用 次磷酸钠催化整理的织物低。焙烘温度为180℃ 时,织物白度虽有所下降,但仍然较好,因此,可考虑 在180℃条件下使用纳米二氧化硅,并把纳米二氧 化硅作为助催化剂添加到次磷酸钠为催化剂的整理 液中,减少次磷酸钠的质量浓度。 2.4 添加纳米二氧化硅的影响 焙烘温度为180℃,焙烘时间为2 min,柠檬酸 和酒石酸的总质量浓度为70 g/L,柠檬酸和酒石酸 物质的量比为1:1,整理液中加入1 g/L渗透剂JFC, 轧余率为80%,二浸二轧,在整理液中添加不同质 量浓度的纳米二氧化硅和次磷酸钠,整理效果见 表2。 由表2可知,在柠檬酸和酒石酸混合酸的整理 体系中,180℃焙烘条件下,单独使用纳米二氧化硅 作催化剂整理效果较差,不仅织物的折皱回复角低, 织物的白度也较低。20 g/L次磷酸钠加2 g/L纳米 第l2期 宋慧君等:棉织物的免烫整理 ・87・ 表2 纳米二氧化硅对整理效果的影响 Tab.2 Influence of nano-silica on finishing effect 卑粤 纳米二氧化 次磷酸钠/ 硅/(g・L ) (g・L ) O O 白度/ % 79 3 83.6 83.8 84.0 86.O 86.7 86.9 折皱回复角 (经+纬)/(。) l57.8 178.0 153.1 O 40 40 218.0 203.8 202.0 2O 20 2l5.O 图6柔软剂LD.5030质量浓度对 折皱回复角的影响 二氧化硅作催化剂,整理后织物折皱回复角基本与 40 g/L次磷酸钠作催化剂的整理效果一致,且白度 Fig.6 Influence of softener LD一5030 amounts on crease recovery angle 比40 g/L次磷酸钠作催化剂高。这可能由于纳米二 氧化硅具有高效催化性,与传统催化剂一起使用具 有协同作用,可促使整理剂和纤维素大分子交联,增 大折皱回复角。因此,可以用20 g/L次磷酸钠加 2 g/L纳米二氧化硅作催化剂,减少整理液中磷酸盐 的质量浓度。 后织物的折皱回复性提高,质量浓度增加到20 g/L 以后,织物折皱回复角提高不多,因此,柔软剂 LD一5030质量浓度以20 g/L为佳。 3大样生产实验 3.1 生产工艺流程 坯布准备一烧毛一退煮漂一丝光一免烫整理 2.5柔软剂LD-5030作为添加剂的实验 工艺流程:浸轧抗皱整理液一80℃烘干一 180℃焙烘2 min一水洗一烘干。 抗皱整理液中柠檬酸和酒石酸的总质量浓度为 (二浸二轧整理液,轧余率为80%一80 c《=烘干一 180 oC焙烘2 min一水洗一烘干)。 70 g/L,柠檬酸和酒石酸物质的量比为1:l,次磷酸 钠质量浓度为20 g/L,纳米二氧化硅质量浓度为 2 g/L,渗透剂JFC质量浓度为1 g/L,调整柔软剂质 量浓度,结果见图6。 纤维素与抗皱整理剂发生交联反应,不仅会使 3.2 工艺处方 退煮漂工艺处方为:生物酶20 g/L,双氧水 10 L,煮练剂3.3 g/L,双氧水稳定剂3.3 g/L。 免烫整理工艺处方为:柠檬酸40.8 g/L,酒石酸 29.2 g/L,次磷酸钠20 g/L,纳米二氧化硅2 g/L,渗 透剂JFC 1 g/L,柔软剂LD一5030 20 g/L。 手感变差,还会导致纺织品强度下降。这是由于交 联了纤维素分子的移动和内旋转,外力作用下 易造成应力集中而产生断裂。加入柔软剂可降低织 物的粗糙度,提高平滑性,降低摩擦因数,增加纤维 的平滑柔软性,改善手感,提高产品的抗皱性。由 图6可知,随柔软剂LD一5030质量浓度的增加,整理 3.3 测试结果 大试产品由河南省纺织产品质量监督检验测试 中心检测,测试结果见表3。所检验项目符合GB/T 18863--2002《免烫纺织品》要求。 表3大样测试结果 Tab.3 Results of large sample test 化剂,有效降低了次磷酸钠的质量浓度。 4 结 论 1)适量酒石酸对棉织物的柠檬酸免烫整理具 有良好作用,可提高整理织物的抗皱性能和白度。 2)采用纳米二氧化硅与次磷酸钠作为混合催 3)整理中加入合适的柔软剂不仅可改善织物 手感,还可提高整理织物的折皱回复角。 4)棉织物柠檬酸免烫整理工艺为:柠檬酸与酒 石酸物质的量比1:1,焙烘温度18O cc,焙烘时间 2 rain,2 g/L纳米二氧化硅与20 g/L次磷酸钠组成 ・88・ 纺织学报 第3l卷 混合催化剂,柔软剂LD一5030质量浓度20 g/L。 参考文献 [1: 刘晓霞,胡子逢,胡金莲,等.形状记忆整理织物的折 皱回复角与温度的关系[J].纺织学报,2008,29(9): 9l一97. LIU Xiaoxia,HU Zifeng,HU Jinlian,et a1.Relationship of the wrinkle recovery angle and temperature of fabrics finished by shape memory polymer[J].Journal of Textile Research,2008,29(9):91—97. [2] 王学杰,许炯.我国纺织品免烫整理的研究现状[J]. 纺织科学研究,1999(9):23—25. WANG Xuejie,XU Jiong.The research status of china S textile durable press finishing[J].Textile Research, 1999(9):23—25. [3] 许炯,王学杰,侯玮,等.新一代无醛耐久定形整理 剂BTCA的合成与应用[J].印染,1996,22(4):23. XU Jiong,WANG Xuejie,HOU Wei,et a1.Synthesis and application of formaldehyde-free DP finishing agent BTCA[J].Dyeing&Finishing,1996,22(4):23. [4: 刘昭雪.棉织物抗皱整理工艺[J].印染,2007(13): 26—28. LIU Zhaoxue.DP finish of cotton fabric J].Dyeing& Finishing,2007(13):26—28. [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(4):11—14. LU Haining. Catalytic mechanism between polycarboxylic acid and cotton fabrics during DP finishing[J .Textile Dyeing and Finishing Journal, 2008(4):11—14. [6] 罗军.多元羧酸无醛抗皱整理剂研究进展[J].化纤 与纺织技术,2004(1):31—35. LUO Jun.Research development of formaldehyde—free crease resist agent—polycarboxylic acids[J].Chemical Fiber and Textile Technology,2004(1):31—35. [7] 王安平,陈克宁.棉织物防皱整理的研究和进展[J]. 染整技术,2005,27(1O):5—6. WANG Anping,CHEN Kening.Advances in shrink proofing of cotton fabrics[J .Textile Dyeing and Finishing Journal,2005,27(10):5~6. [8] 谢定章.记忆面料开发的关键计术[J].上海纺织科 技,2009(8):28—30. XIE Dingzhang.Key technology in developing memory fabric[J].Shanghai Textiles Science&Technology, 2009(8):28—30. [9] 张燕,任煜,李志红,等.低温等离子体/柠檬酸整理 棉织物的因素分析[J].苏州大学学报:工科版, 2008,26(6):21—23. ZHANG Yan,REN Yu,LI Zhihong,et a1.Study of the low temperature plasma/citric acid combined crease— resist finishing on cotton fabrics[J].Journal of Suzhou University:Engineering Science Edition,2008,26(6): 21—23. [1O] 解芳.柠檬酸在丝棉织物防皱整理上的应用[J].内 蒙古工业大学学报:自然科学版,2008,27(3)236— 240. XIE Fang.Application of citric acid to crease resistance ifnishing of silk/cotton fabrics[J].Journal of Inner Mongolia University of Technology:Natural Science Edition,2008,27(3):236—240. 汪季娟,陈克宁,刘夺奎.棉织物的柠檬酸/13环糊精 抗皱整理[J .印染,2006,32(16):9—11. WANG Jijuan,CHEN Kening,LIU Duokui.Crease resistant finish of cotton fabric with citric acid/B— cyclodextrin[J].Dyeing&Finishing,2006,32(16): 9—11. [12 陈美云,袁德宏.柠檬酸一水解淀粉的棉织物防皱整 理[J].印染,2008,34(9):5—7. CHEN Meiyun,YUAN Dehong.DP finish of cotton fabric with the combination of citric acid and hydrolyzed starch[J].Dyeing&Finishing,2008,34(9):5—7. [13] 陈美云,袁德宏,王春梅.棉织物多元羧酸和壳聚糖 抗皱整理[J].山东纺织科技2006,(6)1—4. CHEN Meiyun,YUAN Dehong,WANG Chunmei.DP finish of cotton fabric with polycarboxylic acid and chitosan mixture[J].Shandong Textile Science& Technology,2006(6):l一4. [14] 高东梅,宋晓秋,李宏涛.棉织物的多元羧酸防皱整 理[J].印染,2005,31(5):7—8. GAO Dongmei,SONG Xiaoqiu,LI Hongtao.DP finish of cotton fabric[J].Dyeing&Finishing,2005,3l(5): 7—8. [15] 陈克宁,董瑛.织物抗皱整理 M].北京:中国纺织出 版社,2005:1 57. CHEN Kening,DONG Ying. Fabric Anti—Crease Finishing[M .Beijing:China Textile&Apparel Press, 2oo5.】57.