聚多元羧酸對棉織物免燙整理的應用研究

聚多元羧酸對棉織物免燙整理的應用研究
近年來，隨著大眾生活水平的不斷提高，環保和健康意識的日益增長，人們對衣著的觀念相應地發生了很大的變化。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、且污染環境的物質甲醛，這與人們的意愿相違背。開發無甲醛整理劑來取代傳統的有害整理劑，已成為必然的發展趨勢。
　國內外近年來對無甲醛整理劑研究很多，如環氧樹脂、雙羥乙基砜等和近研究開發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，使其在工業上大規模推廣受到限制。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可以調節控制，而且原料成本相對比較低等特點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
　一般認為，多元羧酸及聚多元羧酸因具有多個官能團，可以和兩個以上的纖維素分子長鏈中的羥基發生酯化反應，在分子間形成交聯。D.Lammermann［３］等人進一步研究的結果表明：多元羧酸與纖維素的酯化反應是通過酸酐這一中間產物來完成的。在含磷的堿金屬鹽催化下，其催化反應處理分三個階段進行，其反應歷程如下所示。
即多元羧酸形成酸酐后，可與特定的磷酸鹽催化劑反應而生成酰化磷酸鹽，然后這個中間產物再與纖維素交聯，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網絡，限制了纖維素大分子間在外力作用下產生相對位移，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，在適當的反應條件下以過氧化物作引發劑，通過溶液聚合可得到聚馬來酸酐水溶液。
2.實驗及其結果與討論
2.1實驗材料及藥品
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］所使用的方法進行，其合成產品的含固量為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)對純棉織物進行免燙整理的研究報告較多。由于PMA具有與BTCA的結構相類似的特點，因此在進行免燙整理時，以BTCA的整理工藝為參照點，對免燙整理工藝中的焙烘溫度、焙烘時間、催化劑及PMA用量等因素進行了優化組合，本實驗確定的各因素的用量水平如表1所示。
表1PMA免燙整理實驗的四因素三水平值
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，實驗時選用了L9（34）正交表來進行，其試驗條件組合及其免燙整理試樣的測試結果如下表所示。
注：10#為空白試樣，11#是將空白試樣在190℃處理3分鐘。
分別以干彈回復角、斷裂強力保留率、增重率為指標進行正交統計分析，其測試和計算、分析結果分別列于表2、表3。
表3PMA免燙整理試樣各項指標統計值
注：1.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、分別為該因子，三水平指標值之和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統計計算結果可知：在PMA免燙整理工藝中，對織物彈性回復角和強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%)；預烘：85℃×5min。
　在實驗過程中，為了驗正該工藝的的可靠性，對純棉織物進行了重現性試驗，免燙整理樣品的測試結果如表4所示。
表4PMA免燙整理工藝重現性實驗結果
注：A為WRA(°)，B為斷強保留率(%)，C為增重率(%)。。
通過多次重演性實驗，在此工藝條件下對純棉織物進行免燙整理，其整理樣品的WRA值為：243.5、斷強保留率可達到69%。
3.結論
聚多元羧酸類免燙整理劑即PMA是一種無甲醛、環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整理劑在適當的條件下，對棉織物進行免燙整理可獲得良好的整理效果，其WRA值可達到243.5、斷強保留率在69%以上。
參考文獻
1.張濟邦。多元羧酸BTCA免燙整理現狀和發展趨勢，印染，1999，(5)：42
2.Wolch.用多元羧酸進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用工藝研究，W8oi3D5o

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