聚多元羧酸對棉織物免燙整理的應(yīng)用研究

聚多元羧酸對棉織物免燙整理的應(yīng)用研究
引言
　近年來，隨著大眾生活水平的不斷提高，環(huán)保和健康意識的日益增長，人們對衣著的觀念相應(yīng)地發(fā)生了很大的變化。追求回歸自然，崇尚天然纖維，向往服飾外觀自然、穿著舒適和料理方便，因此全棉服裝又受到了廣大消費(fèi)者的青睞。為了克服全棉服裝在服用過程中易起皺、洗后需熨的缺陷，免燙或“洗可穿”整理已成為其重要的后整理加工工藝。目前，國內(nèi)外廣泛使用的整理劑或多或少地含有對人體有害、且污染環(huán)境的物質(zhì)甲醛，這與人們的意愿相違背。開發(fā)無甲醛整理劑來取代傳統(tǒng)的有害整理劑，已成為必然的發(fā)展趨勢。
　國內(nèi)外近年來對無甲醛整理劑研究很多，如環(huán)氧樹脂、雙羥乙基砜等和近研究開發(fā)的多元羧酸無甲醛整理劑。多元羧酸用于棉織物的防皺整理可追溯至60年代初期，但直到90年代初Welch等人研究出用磷酸鹽作為多元羧酸和纖維素分子酯化反應(yīng)的催化劑，才使得多元羧酸作為無甲醛防皺(免燙)整理劑取得了突破性的發(fā)展［1］。在眾多的多元羧酸整理劑的研究中，人們的注意力主要集中在以丁烷四羧酸(BTCA)、檸檬酸(CA)和馬來酸(MA)為代表的小分子多元羧酸上［2］，其中以BTCA的整理效果好。但由于BTCA的價格相對比較昂貴，使其在工業(yè)上大規(guī)模推廣受到限制。而其它多元羧酸整理效果又不甚滿意，也沒能廣泛使用。目前，聚合多元羧酸以其分子量和分子鏈上的羧基數(shù)可以調(diào)節(jié)控制，而且原料成本相對比較低等特點(diǎn)越來越被人們所重視。本文將以聚馬來酸酐(PMA)、檸檬酸為整理劑，對純棉織物進(jìn)行免整理，以獲得滿意的整理效果。
1.理論部分
1.1多元羧酸的防皺原理
　一般認(rèn)為，多元羧酸及聚多元羧酸因具有多個官能團(tuán)，可以和兩個以上的纖維素分子長鏈中的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，在分子間形成交聯(lián)。D.Lammermann［３］等人進(jìn)一步研究的結(jié)果表明：多元羧酸與纖維素的酯化反應(yīng)是通過酸酐這一中間產(chǎn)物來完成的。在含磷的堿金屬鹽催化下，其催化反應(yīng)處理分三個階段進(jìn)行，其反應(yīng)歷程如下所示。
即多元羧酸形成酸酐后，可與特定的磷酸鹽催化劑反應(yīng)而生成?；姿猁}，然后這個中間產(chǎn)物再與纖維素交聯(lián)，并重新釋放出催化劑。聚馬來酸酐在分子鏈上也可形成許多酸酐，能與纖維素分子鏈成酯，這樣在織物表面形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，限制了纖維素大分子間在外力作用下產(chǎn)生相對位移，從而使棉織物具有較好的抗皺性能。
1.2PMA的合成原理
　以馬來酸酐為主要單體、水為介質(zhì)，在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件下以過氧化物作引發(fā)劑，通過溶液聚合可得到聚馬來酸酐水溶液。
2.實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果與討論
2.1實(shí)驗(yàn)材料及藥品
織物：21×21、108×58純棉紗卡
　藥品：馬來酸酐(MA)、檸檬酸(CA)、次亞磷酸鈉、磷酸鈉、磷酸氫二鈉、異丙醇、過硫酸銨、過氧化苯甲酰等。
2.1PMA的合成
PMA的合成參照陸等［4］所使用的方法進(jìn)行，其合成產(chǎn)品的含固量為15%、相對分子量為640左右。
2.3PMA免燙整理工藝的探討
　在多元羧酸中，使用丁烷四羧酸(BTCA)對純棉織物進(jìn)行免燙整理的研究報告較多。由于PMA具有與BTCA的結(jié)構(gòu)相類似的特點(diǎn)，因此在進(jìn)行免燙整理時，以BTCA的整理工藝為參照點(diǎn)，對免燙整理工藝中的焙烘溫度、焙烘時間、催化劑及PMA用量等因素進(jìn)行了優(yōu)化組合，本實(shí)驗(yàn)確定的各因素的用量水平如表1所示。
表1PMA免燙整理實(shí)驗(yàn)的四因素三水平值
注：*處的百分用量是指相對溶液的重量而言。
為了提高工作效率，實(shí)驗(yàn)時選用了L9（34）正交表來進(jìn)行，其試驗(yàn)條件組合及其免燙整理試樣的測試結(jié)果如下表所示。
注：10#為空白試樣，11#是將空白試樣在190℃處理3分鐘。
分別以干彈回復(fù)角、斷裂強(qiáng)力保留率、增重率為指標(biāo)進(jìn)行正交統(tǒng)計分析，其測試和計算、分析結(jié)果分別列于表2、表3。
表3PMA免燙整理試樣各項指標(biāo)統(tǒng)計值
注：1.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、分別為該因子，三水平指標(biāo)值之和T=(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)
2.離差=(Ⅰ/3-T/9)2+(Ⅱ/3-T/9)2+(Ⅲ/3-T/9)２
由表3統(tǒng)計計算結(jié)果可知：在PMA免燙整理工藝中，對織物彈性回復(fù)角和強(qiáng)度影響大的是焙烘溫度和焙烘時間，整理劑的用量對增重率有較大的影響，催化劑用量對各項指標(biāo)的影響不太明顯。綜合考慮，PMA免燙整理較理想的工藝條件為：
　整理劑用量：8%；焙烘時間：60s；添加劑用量：2%；
　催化劑用量：4%；浴比：1:20；焙烘溫度：180℃
　二浸二軋(軋液率76—80%)；預(yù)烘：85℃×5min。
　在實(shí)驗(yàn)過程中，為了驗(yàn)正該工藝的的可靠性，對純棉織物進(jìn)行了重現(xiàn)性試驗(yàn)，免燙整理樣品的測試結(jié)果如表4所示。
表4PMA免燙整理工藝重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果
注：A為WRA(°)，B為斷強(qiáng)保留率(%)，C為增重率(%)。。
通過多次重演性實(shí)驗(yàn)，在此工藝條件下對純棉織物進(jìn)行免燙整理，其整理樣品的WRA值為：243.5、斷強(qiáng)保留率可達(dá)到69%。
3.結(jié)論
聚多元羧酸類免燙整理劑即PMA是一種無甲醛、環(huán)保型的新一代免燙整理劑，和以BTCA為主體的免燙整理劑相比，其成本價格可以降低20%左右。使用PMA整理劑在適當(dāng)?shù)臈l件下，對棉織物進(jìn)行免燙整理可獲得良好的整理效果，其WRA值可達(dá)到243.5、斷強(qiáng)保留率在69%以上。
參考文獻(xiàn)
1.張濟(jì)邦。多元羧酸BTCA免燙整理現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，印染，1999，(5)：42
2.Wolch.用多元羧酸進(jìn)行無甲醛耐久壓燙整理，印染助劑，1995：37
3.D.Lammcrmann,MelliandToxtilber,1992，73(3)，105-107
4.陸必泰等，PMA無醛防皺整理劑的合成及應(yīng)用工藝研究，4RBCjq

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