BTCA 分子中有4 个相邻羧基,至少可形成两个酸酐,与其他多元羧酸相比,在抗皱整理中具有更强的反应活性,并在白度、强度保持、耐洗性等方面也更为优良,是公认的抗皱整理效果最好的棉织物无甲醛整理剂.据报道,在相同使用条件下,BTCA 的免烫整理效果和2D 树脂相似[1],然而,BTCA 价格昂贵,并且整理后织物的强度下降较大,限制了BTCA 的工业应用.WSricharussin 等人研究了加入硼酸对BTCA 抗皱整理效果的影响:加入硼酸可以降低焙烘温度,同时可以大大减少整理后织物的强度损失.[2]以马来酸为单体合成的聚马来酸(PMA)无色透明,对棉织物具有优良的抗皱效果.[3]本实验研究了PMA 和BTCA 混合多元羧酸的抗皱整理工艺,分析了整理液中各组分对抗皱效果的影响,通过添加硼酸减少整理后织物的强力损失,得出最佳的抗皱整理配方.

1 实验

1.1 材料、药品及仪器

材料:经退浆、精练、漂白的棉细布(40/40,133×72).

药品:聚马来酸(自制)[3],次亚磷酸钠(SHP)(无锡市默克尔精细化学品公司),BTCA(常州常茂新技术研究所),三乙醇胺(TEA)(烟台三和化学试剂有限公司),聚乙烯(PE)(自制),硼酸(青岛四方区化学试剂厂).

仪器:LFY- 201D 型多功能织物强力机、LFY-1型织物折痕回复测定仪(山东纺科院),LD-360 型小样定型烘干机(上海朗高纺织设备有限公司),YG701N 型自动织物缩水率试验机(南通宏大实验仪器有限公司).

1.2 抗皱整理工艺

织物浸轧整理液[PMA、BTCA、次亚磷酸钠(SHP)、三乙醇胺(TEA)、聚乙烯(PE)和适量硼酸,二浸二轧,轧余率70%]→预烘(80℃,5min)→焙烘(180℃,90s)→水洗→烘干(80℃,5min).

1.3 测试方法

织物折皱回复角、断裂强度、

2 结果与讨论

2.1 抗皱整理效果的影响因素

2.1.1 PMA 用量

PMA 用量对抗皱整理效果的影响见表1.

表1 PMA 用量对抗皱整理效果的影响

注:BTCA 2%(owb,下同),SHP 4%(owb, 下同),TEA 2%(owb,下同),PE 3%(owb,下同),硼酸0.5%(owb,

由表1 可以看出,随着PMA 用量的增加,织物的折皱回复角不断增加,当PMA 用量达到6%(owb,下同)以上时,折皱回复角增加平缓;而断裂强力保留率则随PMA 用量的增加不断增大,分析原因可能是:合成的聚马来酸没有经过分离提纯,其中含有部分SHP,SHP的存在缓冲了整理液的酸性,使织物的酸解程度降低;当PMA 用量超过6%时,随着PMA 用量的继续增加,断裂强力反而降低,其原因可能是:(1)织物的交联程度提高,限制了大分子链段的相对移动,负担外力不均匀,使应力集中;(2)织物的酸性降解程度增加.综合考虑,为了保持较好的抗皱效果,聚马来酸的用量以6%为宜.

2.1.2 BTCA 用量

BTCA 用量对抗皱整理效果的影响见表2.

表2 BTCA 用量对抗皱整理效果的影响

注:聚马来酸6%,SHP 4%,TEA 2%,PE 3%,硼酸0.5%.

由表2 可知,随着BTCA 用量的增加,折皱回复角不断增加,而强力却不断下降.当BTCA 用量为2%时,折皱回复角达到275°,强力保留率为73%;BTCA 用量加大,虽然折皱回复性很好,但强力下降严重.所以,BTCA 的用量采用2%.

2.1.3 SHP 用量

SHP 用量对抗皱效果的影响见表3.

表3 SHP的用量对抗皱效果的影响

注:PMA 6%,BTCA 2%,TEA 2%,PE 3%,硼酸为0.5%.

由表3 可以看出,织物的折皱回复角随SHP 用量的增加而增大,说明整理剂与织物的交联程度增加,但当SHP 用量大于4%后,折皱回复角增加不明显;整理液中不加SHP 时,整理后织物的断裂强力保留率较低(65%),加入SHP 可以提高织物的强力保留率.但随着SHP 用量的增加强力保留率有所下降,当SHP 用量大于3%时,对断裂强力影响不大.这可能是因为当整理液中不含SHP 时,织物强力的下降主要是由酸性降解造成的,当加入SHP 后,整理液的酸性降低,织物的酸解程度减少,所以强力损失减少;随着SHP 用量加大,织物的交联程度增加,使承受外力时应力集中,断裂强力有所下降.考虑到SHP 用量增加,不但提高成本,而且造成环境污染,所以选择SHP 用量为4%.

2.1.4 硼酸用量

W.Sricharussin 等人提出:加入硼酸可以提高整理后织物的强力保留率,达到同样的整理效果时还可以降低焙烘温度.[2]

表4 硼酸用量对抗皱效果的影响

注:PMA 6%,BTCA 2%,SHP 4%,TEA 2%,PE 3%.

由表4 可以看出,加入适量硼酸,织物的折皱回复角有所提高,但提高不大;随着硼酸用量的继续增加,折皱回复角开始降低,说明纤维交联程度降低,这可能是因为羧酸中的羧基与硼酸发生螯合作用,参与纤维素交联的羧基数量减少,所以交联程度降低[4];而断裂强力由于硼酸的加入而降低,当硼酸用量达到0.5%以上时,断裂强力开始随着硼酸用量的增加而提高.综合考虑,选择硼酸用量为0.5%.

2.1.5 TEA 用量

由图1 得知:随着三乙醇胺用量的增加,强力保留率增加,但折皱回复角却下降,故三乙醇胺用量不能太多,可控制在2%左右.

2.1.6 PE 用量

PE 作为柔软剂,对免烫织物起柔软作用,可以提高免烫效果.PE 用量对抗皱效果的影响见表5.

表5 PE 用量对抗皱效果的影响

注:PMA 6%,BTCA 2%,SHP 4%,TEA 2%,硼酸0.5%.

由表5 可知,随着PE 用量的增加,折皱回复角和断裂强力保留率增加,当PE 用量为3%以上时,折皱回复角的增加不明显,所以PE 的用量选为3%.

2.2 混合多元羧酸最佳整理工艺

通过以上的实验数据分析,得到混合多元羧酸的最佳工艺配方为:PMA 6%,BTCA 2%,SHP 4%,TEA2%,PE 3%,硼酸0.5%.以此工艺整理后织物的性能与其他整理方法比较结果见表6.

表6 混合多元羧酸最佳工艺整理效果

注:1)BTCA 6%,SHP 4%,TEA 2%,PE 4%;2)PMA 8%,SHP 5%,TEA2%,PE 3%;3)PMA 6%,BTCA 2%,SHP 4%,TEA 2%,PE 3%;

4)PMA 6%,BTCA 2%,SHP 4%,TEA 2%,PE 3%,硼酸0.5%.

由表6 可见,PMA 和BTCA 混合多元羧酸对棉织物具有优良的抗皱性能,而加入硼酸可以提高整理后织物的断裂强力保留率,断裂强力损失28%,白度基本没有下降,抗皱效果优良且耐水洗,经30 次水洗后折皱回复角仍达253°,符合抗皱织物的要求.

3 结论

以马来酸为单体合成的PMA 与BTCA 混合使用,可以大大降低单独使用BTCA 整理的成本,而且在整理液中加入硼酸,减少了整理后织物的强力损失.这种抗皱整理配方不含甲醛,折皱回复角达到276°,强力损失28%,耐水洗,具有优良的抗皱整理效果.对于整理液中硼酸的作用机理需要进一步研究.