真丝织物柠檬酸抗皱整理工艺

３０
３０２
９．１
７０．１
２１０
６０
２９５
９．０
６９．３
２４０
９０
２８５
８．８
６９．１
２４３
１２０
２８５
８．４
６６．９
２５３
１５０
２８１
８．５
６７．０
２６９
１８０
２５８
８．０
６４．５
２６８
表６中， 随焙烘时间延长， 整理后织物折皱回复
角急剧变大， 对免烫性能的改善有利， 但织物强力
下降， 特别是白度下降更严重， 综合考虑各项因素，
８．１ ６６．１
２４６
３
３０８
７．８ ６５．６
２５２
４
３００
７．４ ６５．６
２５２
５
２９７
７．４ ６５．３
２６８
６
２８２
７．３ ６３．１
２７５
从表２可看出随着催化剂用量的增加， 真丝织物
的折皱回复角逐渐增加， 这是因为催化剂用量增加
能加速柠檬酸整理剂与纤维发生酯化交联反应， 提
高织物的免烫性， 所测的回复角较高。同时可看出，
１．３ 结果与讨论
１．３．１ 柠檬酸质量浓度的影响
表１ 不同用量柠檬酸处理的效果
柠檬酸质量浓度 断裂强度 撕破强度
弹性
白度
／（ ｇ·Ｌ－１）
／Ｎ
／Ｎ
（ Ｗ＋Ｆ） ／（ °）
未处理 ４０ ６０ ８０ １５０
３１０
８．９ ７１．８
２０３
３０７
７．４ ６７．６
２来自百度文库８
２９７
７．３ ６７．６
２６３
２８５
７．０ ６５．３
２６０
２７３
６．６ ６３．１
２４６
表１中， 随柠檬酸浓度提高， 织物的折皱回复角 也提高， 这是因为柠檬酸在高温下先脱水成柠檬酸 酐， 活泼的酸酐再与纤维上的羟基发生酯化交联， 限制了大分子间的相对滑移， 使织物的抗皱性能提 高。６０ ｇ／Ｌ时达到最大， 但随用量的继续提高， 反而 有所降低， 主要是由于表面形成较厚的ＣＡ整理层， 降低弹性。柠檬酸浓度越高， 交联越充分， 纤维上的 应力分布越不均匀， 造成织物强力下降。而且随柠
（ ２） 以断裂强力为评价指标时， 极差ＲＤ＞ＲＡ＞ＲＣ＞ ＲＢ， 即四因素影响断裂强力由主到次的顺序为焙烘 温 度 、柠 檬 酸 用 量 、三 乙 醇 胺 用 量 、混 合 催 化 剂 用 量。经柠檬酸防皱整理后， 真丝织物会有一定程度
第 ２８ 卷第 １１ 期
２００６ 年 １１ 月
张广知等： 真丝织物柠檬酸抗皱整理工艺
２５
清洁生产
真丝织物柠檬酸抗皱整理工艺
张广知， 武 斌， 徐 明 （ 安徽省高等学校纺织面料重点实验室， 安徽芜湖 ２４１０００）
摘要： 研究柠檬酸作为真丝织物无甲醛整理的抗皱整理交联剂， 经正交试验及分析得到真丝织物抗 皱整理的最佳工艺条件为： 柠檬酸５０ ｇ／Ｌ， 混合催化剂６ ％（ ｏｗｆ） ， 三乙醇胺５ ％（ ｏｗｆ） ， 焙烘温度１６０ ℃， 焙烘时 间１５０ ｓ。试验表明， 整理后真丝织物的抗皱性能得到较大的改善， 可替代传统的ＤＭＤＨＥＵ整理剂， 但织物上 无甲醛存在。
烘温度升高， 相邻羧酸易脱水形成酸酐， 提高了纤 维素的交联程度。但温度过高， 易使织物发生脆化 而降解， 而且白度也随温度升高有所下降， 鉴此， 焙 烘温度以１６０ ℃较为适宜。 １．３．５ 焙烘时间的影响
表６ 焙烘时间对真丝织物的抗皱效果影响
焙烘时间 断裂强度 撕破强度
／ｓ
／Ｎ
／Ｎ
弹性 白度
（ Ｗ＋Ｆ） ／（ °）
研究了含磷的催化剂（ 次亚磷酸钠） 与混合催 化剂（ 自制， 为无磷的催化剂， 主要柠檬酸钠与酒石 酸钠的混合物） 对整理品性能的影响。 １．３．２．１ 次亚磷酸钠用量的影响
表２ ＳＨＰ用量对真丝织物抗皱效果的影响
次亚磷酸钠用量 断裂强度 撕破强度
弹性
白度
／％
／Ｎ
／Ｎ
（ Ｗ＋Ｆ） ／（ °）
２
３１７
关键词： 真丝织物； 柠檬酸； 无甲醛； 防皱整理 中图分类号： ＴＳ１９５．５５ 文献标识码： Ｂ 文章编号： １００５－ ９３５０（ ２００６） １１－ ００２５－ ０４
真丝针织品因其柔和的光泽、优良的吸湿性、 优异的悬垂性、特 殊的丝鸣 感、优雅的外 观和优良 的舒适性， 成为最受人们青睐的高品质纺织原料之 一。但却存在易起皱， 易缩水， 造成使用过程的诸多 不便。为了改善真丝织物较低的回弹性能， 近年来 进行了许多提高真丝织物抗皱性的研究， 目前用无 甲醛整理剂对真丝织物进行抗皱整理， 已成为研究 的重点， 在无甲醛的整理剂中， 研究较多的是以多 元羧酸作交联剂， 含磷酸的碱金属盐类作催化剂， 其中最有 效的交联剂 是１， ２， ３， ４－ 丁 烷 四 羧 酸 （ ＢＴ－ ＣＡ） ， 最好的催化剂是次磷酸钠。经ＢＴＣＡ整理后的 织 物 可 获 得 满 意 的 弹 性 、白 度 、耐 洗 性 、强 力 保 留 值 和良好的手感等， 但由于ＢＴＣＡ的价格昂贵， 催化剂 次磷酸钠又存在污染， 限制了其工业应用。柠檬酸 以其价廉、使 用安全、无 毒 性 的 优 点 代 替ＢＴＣＡ； 以 柠檬酸钠和酒石酸钠代替次磷酸钠。本文主要研究 柠 檬 酸 （ ＣＡ） 作 交 联 剂 对 真 丝 织 物 进 行 抗 皱 整 理 ， 研究了柠檬酸质 量浓度、催 化剂、添加剂 等对抗皱 整理效果的影响， 通过实验得出抗皱整理的最佳工 艺。
收稿日期： ２００６－ ０５－ ２９ 作者简介： 张广知（ １９６５－ ） ， 男， 教师， 主要从事纺织品染整教 学 、科 研 及 开 发
１ 试验部分
１．１ 试验材料、药品及仪器 １．１．１ 织物
１００ ％蚕丝针织品 １．１．２ 试验药品
柠 檬 酸 （ ＣＡ） ， 分 析 纯 ， 北 京 市 红 星 化 工 厂 ； 次 亚 磷 酸 钠 （ ＳＨＰ） ， 分 析 纯 ， 上 海 试 剂 总 厂 工 贸 公 司 经 销 ； 三 乙 醇 胺 （ ＴＥＡ） ， 分 析 纯 ， 上 海 试 剂 一 厂 ； 混 合催化剂（ 自制， 主要成分： 柠檬酸钠与酒石酸钠混 合物） ； 柠檬酸钠， 分析纯； 酒石酸钠， 分析纯； 柔软 剂ＪＦＣ、硅油等常规药品。 １．１．３ 试验仪器及设备
Ｂ／％
Ｃ／％
Ｄ／℃
１
４０
４
４
１４０
２
５０
５
５
１６０
３
６０
６
６
１８０
注 ： Ａ为 ＣＡ用 量 （ ｇ／Ｌ） ； Ｂ为 混 合 催 化 剂 用 量 （ ％， ｏｗｆ） ； Ｃ 为ＴＥＡ用量（ ％， ｏｗｆ） ， Ｄ为焙烘温度（ ℃） 。
表７中极差Ｒ的值反映了相应因素对评价指标影 响的大小， 极差值越大， 表明该因素对指标影响越大。
工艺流程： 二浸二轧（ 轧余率为７０ ％￣８０ ％） —
Ｖｏｌ．２８ Ｎｏ．１１
２６
染整技术
Ｎｏｖ．２００６
预烘 （ ８０￣９０ ℃， ２ ｍｉｎ） —焙烘 （ １６０ ℃， ９０ ｓ） —水 洗—烘干。
工艺处方： 柠檬酸（ ｇ／Ｌ） ｘ
催化剂（ ％）
ｙ（ ｏｗｆ）
三乙醇胺（ ％） ｚ（ ｏｗｆ）
表５ 焙烘温度对真丝织物的抗皱效果影响
焙烘温度
／℃ １４０ １６０ １８０
断裂强度
／Ｎ ３１０ ３０２ ２７２
撕破强度
／Ｎ ９．７ ８．８ ８．５
弹性 白度
（ Ｗ＋Ｆ） ／（ °）
７１．４
２２１
７２．０
２５２
６９．１
２５１
从表５可知， 随焙烘温度升高， 真丝织物的折皱 回复角逐渐提高， 抗皱性能得到改善。这是因为焙
物的折皱回复角略有增加， 这是因为ＴＥＡ带有三个
羟 基， 在 焙 烘 过 程 中 ， 可 容 许 与 几 个ＣＡ分 子 连 结 ，
每 个 相 连 的ＣＡ均 可 与 丝 素 分 子 发 生 化 学 键 作 用 ，
这样在纤维内部就可能会形成三维空间的网状结
构， 这种结构加强了交联效果。同时， 由于三乙醇胺 是极性较强的溶剂， 有助于真丝纤维的溶胀， 能够 打 开 丝 素 分 子 间 的 氢 键 ， 有 利 于 柠 檬 酸 （ ＣＡ） 向 真 丝纤维内部的扩散。当ＴＥＡ的用量＞５ ％时， 织物折 皱回复角又略有下降， 这可能是胺的中和作用对 ＣＡ脱 水 成 酐 与 纤 维 发 生 酯 化 交 联 的 反 应 有 影 响 。 另外， ＴＥＡ用量增加， 真丝织物强力逐渐增大， 白度 基本保持不变， 这是因为ＴＥＡ与ＣＡ中羟基作用而抑 制了ＣＡ的脱水反应， 避免了乌头酸或衣康酸的产 生， 对焙烘过程中真丝织物的泛黄有一定的抑制作 用， 结合各项因素适合的ＴＥＡ用量为５ ％。 １．３．４ 焙烘温度的影响
随着ＳＨＰ用量的增加， 织物强力和白度变化不大， 考
虑到生产成本等因素， 催化剂ＳＨＰ的用量为５ ％。
１．３．２．２ 无磷混合催化剂的影响
次亚磷酸钠属于含磷催化剂， 由于含磷物质污
染水源， 对环境不利， 本实验中采用柠檬酸钠与酒
石酸钠的混合物作无磷催化剂， 用于代替磷系催化
剂， 减少对环境的影响。
表３ 混合催化剂用量对真丝织物抗皱效果的影响
三乙醇胺用量 断裂强度 撕破强度
弹性
白度
／％
／Ｎ
／Ｎ
（ Ｗ＋Ｆ） ／（ °）
２
２２０
８．０ ７１．５
２３２
４
２５２
８．４ ７１．４
２４２
５
２９０
９．２ ７２．５
２６３
６
３０４
９．６ ７２．６
２４３
８
２９２
９．１ ７２．２
２３３
注： 混合催化剂用量５ ％， ＣＡ用量５０ ｇ／Ｌ
从表４可以看出， 当ＴＥＡ的用量＜５ ％时， 真丝织
２７
由表３， 采用柠檬酸钠与酒石酸钠代替次亚磷 酸钠作为催化剂是可行的， 但经整理后织物的弹性 比采用次亚磷酸钠作催化剂略低， 其它指标变化不 大。催化剂柠檬酸钠和酒石酸钠的用量以５ ％较好。 可以替代次亚磷酸钠作为蚕丝织物柠檬酸抗皱整
理的催化剂。 １．３．３ 添加剂ＴＥＡ用量的影响
表４ ＴＥＡ用量对真丝织物性能的影响
檬酸浓度的增加， 织物的白度下降， 布面泛黄， 其原 因在于柠檬酸是α－ 羟基酸， 在焙烘过程中， 部分柠 檬酸被酯化， 而另一部分柠檬酸分子中的α－ ＯＨ形 成少量的聚柠檬酸， 这些酯化了的柠檬酸热解形成 乌头酸， 并一步脱去ＣＯ２形成衣康酸。乌头酸和衣康 酸都是不饱和酸， 它们的分子结构中存在易发色的 共轭双键， 在高温下易使织物泛黄。综合考虑织物 性能的变化， 确定真丝织物柠檬酸免烫整理工艺中 的柠檬酸用量为６０ ｇ／Ｌ。 １．３．２ 催化剂用量的影响
（ １） 以 折 皱 回 复 角 为 评 价 指 标 时 ， ＲＤ＞ＲＣ＞ＲＡ＞ ＲＢ， 即四因素影响折皱回复角有主到次的顺序依次 为 焙 烘 温 度 、三 乙 醇 胺 用 量 、柠 檬 酸 用 量 、混 合 催 化 剂用量， 折皱回复角越大说明真丝织物抗皱性越 好， 因此， 以折皱回复角为评价指标得到的优化工 艺为Ａ３Ｂ３Ｃ２Ｄ３；
ＴＵＯ５８型 物 理 天 平 （ 上 海 精 密 仪 器 制 造 厂 ） ； ＪＭＵ５０４试验小轧车 （ 北京纺织机械器材研究所） ； Ｙ８０２Ａ型恒温烘箱（ 常州纺织仪器厂） ； ＪＭＵ５４３焙烘 机 （ 北京纺织机械器材研究所） ； ＷＧＢ－ ２０００型智能 型白度仪（ 浙江光学仪器制造有限公司， 杭州天成 光电仪器公司） ； ＹＧ０６５Ｈ型电子式织物强力机 （ 山 东 莱 州 市 电 子 仪 器 有 限 公 司 ） ； ＬＦＹ－ １型 织 物 折 痕 恢复性测定仪（ 山东省纺织科学研究院） 。 １．２ 试验方法
润湿剂ＪＦＣ（ ｇ／Ｌ） ２
柔软剂（ ｇ／Ｌ）
２
浴比
２０∶１
１．２．１ 白度的测定
将整理前后的试样折叠成８层， 采用ＷＳＤ－ ３型
全自动白度仪测定， 取３次平均值。
１．２．２ 断裂强力的测定
采用ＹＧ０６５Ｈ型电子式织物强力机， 按国标ＧＢ／
Ｔ３９２３－ １９９５， 经向取３次平均值。
１．２．３ 折皱回复角测定
混合催化剂用量 断裂强度 撕破强度
弹性
白度
／％
／Ｎ
／Ｎ
（ Ｗ＋Ｆ） ／（ °）
２
３１１
８．２ ６６．７
２３６
３
３０２
７．９ ６５．３
２４３
４
２９８
７．６ ６５．２
２４６
５
２９４
７．６ ６５．３
２５７
６
２８１
７．１ ６３．１
２５８
第 ２８ 卷第 １１ 期
２００６ 年 １１ 月
张广知等： 真丝织物柠檬酸抗皱整理工艺
采用ＬＦＹ－ １型织物折痕恢复性测定仪， 按国标
ＧＢ３８１９－ ８３， 经、纬向各测定５次取平均值。
１．２．４ 撕破强力的测定
采用ＹＧ０６５Ｈ型电子织物强力实验仪， 布条规
格为３０×５ ｃｍ， 将拉齐边纱的布条中心剪开８ ｍｍ缺
口， 织物夹 在仪器上， 拉 至１５ ｃｍ处停止， 以 三次经
向测定， 取平均值。
较适宜的焙烘时间为１５０ ｓ。
１．３．６ 正交试验与结果
以柠檬酸（ ＣＡ） 用量， 混合催化剂用量， 三乙醇
胺 （ ＴＥＡ） 用 量 ， 焙 烘 温 度 四 因 素 进 行 正 交 试 验 ， 每
个因素选取三个水平， 各因素和水平如表６所示。
表６ 整理工艺条件Ｌ９（ ３４） 正交因素水平
水平
Ａ／（ ｇ·Ｌ－１）