劉 俊 娜，鞠 福 生，2，岳 公 星，劉 太 東，劉 俊 龍

(1.大連工業(yè)大學(xué) 紡織與材料工程學(xué)院，遼寧 大連 116034；2.大連新元化工技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116035；3.大連思美婭服飾有限公司，遼寧 大連 116033)

0 引 言

紡織品的免燙化學(xué)整理在20世紀(jì)50年代初出現(xiàn)了二羥甲基二羥基乙烯脲(DMDHEU)整理劑，由于其具有優(yōu)秀的洗燙耐久性，氯殘留量低，以及相對(duì)較低的布面甲醛釋放量，一直是市場(chǎng)主導(dǎo)產(chǎn)品，現(xiàn)在市場(chǎng)上約90%以上的免燙和耐久壓燙整理劑是以DMDHEU為化學(xué)基礎(chǔ)的改性產(chǎn)品[1－3]。隨著各國(guó)發(fā)布限定布面甲醛釋放量更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)各種改性方法已經(jīng)低醛化的DMDHEU整理劑仍處在布面上釋放甲醛超標(biāo)的臨界線上。而公認(rèn)的無(wú)醛免燙整理劑DMeDHEU和BTAC[4]由于產(chǎn)品成本、性價(jià)比及綜合性能等問(wèn)題，還不具備替代DMDHEU產(chǎn)品的能力[5]。DMDHEU的超低醛化研究仍是免燙劑和耐久壓燙整理的重要研究方向。本研究用新型無(wú)醛免燙劑與超低醛的甲醚化DMDHEU整理劑組合，以減少DMDHEU的用量為目的，經(jīng)應(yīng)用性能表征與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了布面釋放甲醛不得檢出的無(wú)醛化免燙整理的新方法。

1 試 驗(yàn)

1.1 棉 布

C／C，29.53tex×29.53tex，1 524根／dm×1 524根／dm。

1.2 試 劑

苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯，過(guò)硫酸鉀；乳化劑、交聯(lián)劑、超低醛甲醚化DMDHEU樹(shù)脂，實(shí)驗(yàn)室自制，游離甲醛＜0.8%。

1.3 儀 器

NDJ－1型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，MU501均勻軋車，YG065C型電子織物強(qiáng)力儀，YG(B)541D－Ⅱ型全自動(dòng)數(shù)字式織物折皺彈性儀，SBDY－1數(shù)顯白度儀，670NEXVS傅里葉變換紅外光譜儀。

1.4 改性醋丙乳液的合成

將一定比例交聯(lián)劑、軟化水、乳化劑、苯乙烯及功能單體依次加入到四口瓶中攪拌預(yù)乳化。在裝有恒壓滴液漏斗、回流冷凝裝置、攪拌裝置、溫度計(jì)的四口瓶中加入部分引發(fā)劑、軟化水、乳化劑及保護(hù)膠體，將預(yù)乳液和引發(fā)劑溶液同時(shí)滴加到底液中，(80±1)℃反應(yīng)，滴加完畢保溫1h，得到核乳液。

將一定比例的交聯(lián)劑、軟化水、乳化劑、醋酸乙烯酯依次加入四口瓶中，攪拌預(yù)乳化，將此預(yù)乳液和剩余的引發(fā)劑溶液滴加到核乳液中，滴加完畢保溫1h，即得醋丙乳液。

1.5 織物免燙整理工藝

二浸二軋→烘干(110℃、10min)→焙烘(190℃、60s)。

1.6 乳液性能測(cè)定

紅外光譜分析(IR)采用傅里葉變換紅外光譜儀檢測(cè)；水洗尺寸穩(wěn)定性(縮水率)按AATCC135標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試；外觀平整度(DP值)按GB／T 13769—2009來(lái)評(píng)定；織物斷裂強(qiáng)力按GB／T 3923.2—1998測(cè)定；相對(duì)白度采用GB／T 8424.2—2001進(jìn)行測(cè)定；布面游離甲醛依據(jù)GB／T 2919.1—2009進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 醋丙乳膠膜的紅外譜圖分析

由圖1可見(jiàn)，波數(shù)1 240.14、1 121.67和1 737.93cm－1說(shuō)明聚合物中含有酯基，波數(shù)2 932.17、1 434.24與2 868.34、1 373.99cm－1說(shuō)明聚合物中含—CH3與—CH2—，2 239.84cm－1為—CN的特征吸收峰，946.78cm－1為丁酯特征吸收峰，表明聚合物由BA、AN等與VA共聚合成。

圖1 醋丙乳膠膜的紅外光譜Fig.1 FTIR spectrum of vinegar latex film

2.2 免燙劑用量對(duì)織物DP級(jí)的影響

分別使用DMDHEU樹(shù)脂加氯化銨(3g／L)、制備的醋丙乳液對(duì)織物進(jìn)行免燙整理，結(jié)果見(jiàn)圖2。當(dāng)醋丙乳液用量≥80g／L時(shí)整理織物的DP級(jí)達(dá)到3級(jí)，免燙效果良好。乳液用量繼續(xù)增加，DP級(jí)變化不明顯。這是由于共聚改性的聚醋酸乙烯酯乳液在進(jìn)行抗皺整理時(shí)，樹(shù)脂粒子擴(kuò)散到纖維的無(wú)定形區(qū)，其中活性基團(tuán)可與纖維發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，將纖維分子連接起來(lái)，使其不易變形，從而達(dá)到抗皺目的[1]。用量達(dá)到80g／L后，樹(shù)脂與纖維的交聯(lián)反應(yīng)趨于平衡，因而平整性不再提高。

圖2 免燙劑用量對(duì)整理后織物DP級(jí)的影響Fig.2 Influence of the non－iron agent amount on DP grade of finished fabric

DMDHEU樹(shù)脂的免燙整理效果優(yōu)于制備的醋丙乳液，20g／L即可使織物的DP級(jí)達(dá)到3級(jí)，且隨著用量的增加，織物DP級(jí)也不斷增加。當(dāng)用量達(dá)到60g／L時(shí)，織物DP級(jí)達(dá)到4級(jí)，此后變化不再明顯。但研究發(fā)現(xiàn)，DMDHEU樹(shù)脂的用量高于40g／L后，織物表面便可檢測(cè)出游離甲醛，所以需要將兩者共混，以減少DMDHEU樹(shù)脂用量達(dá)到環(huán)保效果。

2.3 免燙劑用量對(duì)織物縮水率的影響

由圖3可知，隨免燙劑用量的增加，織物經(jīng)向與緯向縮水率先升高，后趨于平緩。醋丙乳液對(duì)織物縮水率的整理效果不及DMDHEU樹(shù)脂好。

圖3 免燙劑用量對(duì)織物縮水率影響Fig.3 Influence of the non－iron agent amount on shrinkage of finished fabric

經(jīng)免燙整理后的織物親水性下降，在水中的溶脹減小，縮水現(xiàn)象減弱，即免燙整理后的織物產(chǎn)生防縮效果。免燙劑用量越大，親水性越弱，同時(shí)交聯(lián)反應(yīng)越充分，醋丙乳液形成的乳膠膜在纖維表面的沉積越多，當(dāng)體系受到外力作用時(shí)，由于共價(jià)交聯(lián)或樹(shù)脂的固定，可在減少纖維大分子形變的同時(shí)穩(wěn)定原有的氫鍵結(jié)構(gòu)，提高形變回復(fù)能力，使水洗后尺寸變化減小，縮水率呈增大趨勢(shì)；當(dāng)用量進(jìn)一步提高，免燙劑在纖維表面的吸附達(dá)到飽和，縮水率不再增加。醋丙乳液對(duì)織物的防縮效果不如DMDHEU樹(shù)脂，可通過(guò)這兩種樹(shù)脂的復(fù)配，提高整理織物的尺寸穩(wěn)定性。

2.4 免燙劑用量對(duì)織物斷裂強(qiáng)力的影響

從圖4可知，織物的經(jīng)向斷裂強(qiáng)力隨著醋丙乳液用量的增加有增大的趨勢(shì)，緯向斷裂強(qiáng)力變化很小，而DMDHEU樹(shù)脂整理后織物的斷裂強(qiáng)力隨樹(shù)脂的增多下降明顯。

圖4 免燙劑用量對(duì)織物斷裂強(qiáng)力的影響Fig.4 Influence of the non－iron agent amount on breaking strength of finished fabric

纖維受到高溫焙烘時(shí)會(huì)產(chǎn)生損傷，在外力作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中，使纖維大分子斷裂，引起強(qiáng)力的下降。醋丙乳液可形成高彈膜沉積在織物表面，提高織物彈性，減弱對(duì)織物的強(qiáng)力損失，甚至有補(bǔ)強(qiáng)的效果；而DMDHEU樹(shù)脂的多分子交聯(lián)過(guò)于密集，用量增大，交聯(lián)程度增強(qiáng)，使應(yīng)力更易集中，所以強(qiáng)力下降很明顯。

2.5 免燙劑用量對(duì)織物白度的影響

由圖5看出，織物的白度隨免燙劑用量的增加而下降，同時(shí)可知，與DMDHEU樹(shù)脂相比，醋丙乳液整理后織物的白度下降明顯減少。

圖5 免燙劑用量對(duì)織物白度的影響Fig.5 Influence of the non－iron agent amount on whiteness of finished fabric

所合成的醋丙乳液及DMDHEU樹(shù)脂中均存在含氮基團(tuán)，易水解產(chǎn)生氨基，氨基上的活潑氫原子氧化分解形成發(fā)色基團(tuán)，使織物泛黃，免燙劑用量增大，氨值升高，泛黃性增強(qiáng)，織物的白度下降。醋丙乳液中僅含有少量—CN，其白度下降較小。

2.6 免燙整理后布面游離甲醛

從表1可知，DMDHEU樹(shù)脂的使用量超過(guò)60g／L時(shí)，整理后的織物可檢出游離甲醛，而醋丙乳液整理后織物未測(cè)出甲醛。DMDHEU樹(shù)脂與纖維大分子形成交聯(lián)鍵時(shí)易發(fā)生羥基轉(zhuǎn)位反應(yīng)，形成己內(nèi)酰胺易引起交聯(lián)鍵水解而釋放甲醛，醋丙乳液不存在甲醛的釋放。

表1 免燙劑整理后織物游離甲醛的測(cè)定結(jié)果Tab.1 The test result of free formaldehyde of non－iron finished fabric

2.7 醋丙乳液與DMDHEU免燙劑用量的優(yōu)化

通過(guò)單因子試驗(yàn)可知，醋丙乳液的用量、DMDHEU樹(shù)脂用量及催化劑都會(huì)對(duì)織物性能產(chǎn)生影響，因此進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表2，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 免燙劑試驗(yàn)因素水平表Tab.2 Levels of experimental factors table

通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析，免燙劑整理對(duì)縮水率影響大小為：甲醚化DMDHEU樹(shù)脂用量＞乳液用量＞催化劑用量，甲醚化DMDHEU樹(shù)脂的用量越大，縮水率越小，而醋丙乳液用量為50g／L，催化劑3g／L時(shí)縮水率最好。乳液、甲醚化DMDHEU樹(shù)脂及催化劑用量的多少對(duì)經(jīng)向斷裂強(qiáng)力影響不大，對(duì)緯向斷裂強(qiáng)力的影響最大的是甲醚化DMDHEU樹(shù)脂，甲醚化DMDHEU樹(shù)脂為30g／L時(shí)斷裂強(qiáng)力最大，用量過(guò)多會(huì)造成較大的斷裂損失，而三者用量的增加都會(huì)導(dǎo)致白度下降，織物泛黃性增強(qiáng)。

綜合考慮整理后織物的各項(xiàng)性能，免燙整理的優(yōu)化方案為A2B2C2，即醋丙乳液50g／L，DMDHEU樹(shù)脂30g／L，氯化銨3g／L。使用此復(fù)配免燙劑對(duì)織物進(jìn)行整理后的性能見(jiàn)表4。由表4可知，醋丙乳液與DMDHEU樹(shù)脂復(fù)配對(duì)織物整理后，縮水率＜1%，DP級(jí)達(dá)3.5級(jí)，達(dá)到免燙整理指標(biāo)，斷裂強(qiáng)力(與空白樣相比)僅降低19%(經(jīng))與27%(緯)，白度下降7.5%。

表3 免燙劑正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Orthogonal arrangement and results of the experiments

表4 免燙劑整理后織物性能Tab.4 The performance of non－iron finished fabric

3 結(jié) 論

(1)以醋酸乙烯酯為主要原料，可制備出性能穩(wěn)定的改性醋丙乳液無(wú)醛免燙整理劑。

(2)將醋丙乳液與超低醛的甲醚化DMDHEU樹(shù)脂復(fù)配，對(duì)棉織物進(jìn)行免燙整理，綜合分析整理后織物的各項(xiàng)性能，確定了免燙劑最佳用量。整理后的織物的縮水率＜1%，DP級(jí)達(dá)3.5級(jí)，強(qiáng)力損失和白度下降小，且減少了DMDHEU樹(shù)脂用量，達(dá)到布面釋放醛不得檢出的無(wú)醛整理要求。

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