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纯棉织物无甲醛防皱整理工艺及助剂选配技术

来源:印染在线 发布时间:2015年04月23日

1.前言

棉织物采用N—羟甲基类整理剂进行防皱整理引起的甲醛释放及其危害已成为全世界严重关注的一个问题,很多国家通过法令规定了纺织品和车间中的甲醛释放最高允许值,因而无甲醛整理剂的开发应用受到了高度重视,性能最好的整理剂首推1,2,3,4,—丁烷四羧酸(即BTCA),经其整理的织物弹性、白度、强力等指标均与2D树脂相似,但因价格昂贵难以在实际生产中应用。近年来国内外都曾试验以较廉价的三元酸一柠檬酸(CA)代替BTCA,但其整理易引起织物严重的泛黄[2,3]。为此,我们通过对柔软剂、催化剂和工艺条件的优选,使整理织物的弹性、白度、强力指标接近2D树脂的水平。由于柠檬酸原料易得,价格低廉,无甲醛释放等优点,用它完全可以代替N—羟甲基类化合物进行棉织防皱整理。

2.原理

柠檬酸整理纤维素织物的反应原理示意如下:

柠檬酸在高温下分子内脱水生成丙烯三酸是引起织物泛黄的主要原因:

为了达到良好的防皱整理效果并减轻织物泛黄,应尽量促进反应(1)的进行而减少反应(2)的发生,我们为此设计了如下方案:

1、研究柠檬酸与柔软剂的协同作用,减少柠檬酸用量。

2、研究催化剂的作用使其促进反应(1)而抑制反应(2)。

3.实验部份

3.1.柔软剂的选择:

为了克服树脂整理引起的手感变硬和强力下降,一般都将防皱整理剂与柔软剂合用,而选择

的柔软剂应满足以下要求:

(1)优良的柔软性、亲水性和耐洗性。

(2)在180℃以下不使织物泛黄。

(3)无异味、不挥发、不刺激皮肤。

(4)和柠檬酸同浴使用具有良好的相容性和协同效果。

据文献[4]报道亲水型反应性聚硅氧烷柔软剂既提高树脂整理效果,又可减少树脂整理剂的用量,并且满足(1)—(3)条要求,但不知能否与柠檬酸有良好的相容性和协同效果,因此我们考察了几种该类柔软剂与柠檬酸共用的效果,小样试验如下:

3.1.1.织物:

5×2/5×2(598.5×283)×98cm纯棉府绸

1.2.处方如表1<

1

3.1.3.工艺条件

二浸二轧(轧液率70%)→烘干→焙烘(180℃×1.5min)测试结果表2所示。

表2.CA与不同柔软剂的协同作用

从表1可以看出;

(1)柠檬酸与各种反应性聚硅氧烷柔软剂合用时,具有良好的相容性,可以提高柠檬酸的整理效果,减少柠檬酸的用量。

(2)织物弹性、白度有所提高,强力下降减少,综合考虑以自制WSS柔软剂(聚醚环氧羧基三元改性聚硅氧烷)与柠檬酸同浴整理其相容性、柔软性、抗皱效果最佳。

(3)柔软剂WSS是聚醚环氧和羧基三元改性硅油,其平滑作用是由于有机硅的甲基定向排列结构,从而使甲基间有很大的间隙,这样就能使每个硅原子与其连结一起的基团供硅氧链自由回转360°。连接硅原子上的甲基如张开的伞面,绕着连结在其上面的硅原子转动。甲基犹如刀鞘般几乎完全将硅氧链蔽覆。因非极性的甲基鞘能使链间分子引力降低,从而使甲基硅烷分子呈螺旋形成线圈形结构,整理后织物具有柔软性,而氧原子吸附在纤维表面,硅氧链角在外力作用下可以改变,外力消除后又复原,因此链可以伸缩,又赋予纤维弹性。

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3.2.催化剂的选用

根据文献[2]报道,次磷酸纳是最有效的催化剂,因其价格较高,可将其与磷酸氢二钠复配使用,当两者比例为1:3时整理效果最好。因为柠檬酸必须在足够高的温度下才能与纤维进行充分的酯化交联反应,焙烘温度越高弹性回复越大,但白度和强力却严重下降。要解决这些问题只有降低反应温度,使得反应(1)在较低的温度下进行,抑制反应(2)的发生,根据文献[3]报道加入一定量的添加剂能提高催化剂的活性,降低反应温度,促进反应(1)的进行,我们以此为基础研究了各种助剂对整理效果的影响,试验如下:

3.2.1.织物同上

3.2.2.处方:

柠檬酸50g/l

Na2HPO4·12H2O27g

NaH2PO2·H2O9g

柔软剂10g/L

添加剂用量如表

3.2.3.工艺条件、二浸二轧(轧液率70%)→烘干→

焙烘→(170℃×1.5min)

3.2.4.测试结果见表3

表3.CA与不同添加剂的协同作用

注:助剂A,由河南省化学研究所复配的复合催化剂

从表3可以看出:①加入添加剂后,降低了焙烘温度(由180℃到170℃)。②助剂A白度最好,弹性、强力下降也在范围内。

为了使整理剂用量及工艺条件最为合理,最经济,我们对整理剂用量及工艺条件,进行了正交试验,优选出最佳配方和工艺条件。

3.3.最佳工艺条件的优选

3.3.1.织物同上

3.3.2.工艺条件;二浸二轧(轧液率70%)→预烘→焙烘

3.3.3.确定因素水平见表4

表4

3.3.4.正交试验方案见表5

表5

注:柔软剂用量均为5(g/L)

3.3.5.试验结果见表6

表6.正交试验数据

利用正交表对弹性、强力和白度进方差分析,可以看出:

(1)对弹性指标影响的最大因素是焙烘温度,温度高弹性高,但白度和强力下降。

(2)影响白度的因素是催化剂的浓度,但温度过高,CA深度大时也将影响白度。

(3)影响断裂强度的主要因素是时间,时间越长强力下降越多。

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根据以上正交分析得出,因素A(即CA浓度)以70g/L为最好。因素B(复合催化剂)以3.5g/L为最好。因素C(焙烘温度)以180℃最好。因素D(时间)以90s为最好。综合以上分析我们认为防皱整理的主要指标是弹性,但提高织物弹性同时必须考虑到强力和白度指标,因此我们优选出最佳工艺处方为:柠檬酸50g/L,复合催化剂35g/L,温度170℃,时间90s。采用该处方我们进行了大车试验并与2D树脂,环氧树脂662,无醛树脂fixapretNF时行试验比较。

3.4.柠檬酸防皱整理与其它防皱整理的比较

3.4.1.织物同上

3.4.2.工艺流程;二浸二轧(轧液率70%)烘干→焙烘

3.4.3.处方见表7

表7

注:柔软剂WSS.10g/L

试验结果见表8

表8.不同整理剂的物理指标比较

从表6可以看出,经柠檬酸整理的织物,其弹

性、白度与常用2D相比其各项指标相差不多,

性能处于国内领先水平,可以与进口树脂fiaqprotNF媲美。

3.5.耐洗性

洗涤方法:试样重;洗涤=1∶30.水洗30±3℃.洗衣粉2g/L.洗液不少于26L。洗衣机开至“标准”档,洗10分钟,脱水2分钟,用清水漂洗二次,每次2分钟,即完成一次洗涤。

用以上方法洗涤用CA整理过的织物20次,折皱回复角206°

4.结论

1、通过研究柠檬酸与柔软剂的协同作用以及高活性催化剂的加入,减少了柠檬酸的用量,

降低了反应温度,提高了织物的弹性,减少了织物的泛黄。

2、CA整理原料易得,成本低,整理设备简单。

3、用CA无醛类防皱整理完全可以代替N—羟甲基类的防皱整理。

5.参考文献

1.张澍声.精细化工信息.1991,(12),1—6

2.颛小女.赵庆双,印染,1993,19(4),28—30

3.B,AOHESAndrewetal,Amer,Dyest,Rep,1991,80(7),26—30

4.张良等,印染,1987,13(1),5—12


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