胶炭整理液整理涤纶针织物配置参数优化研究

甄 超，张晓明

(闽南理工学院，福建 石狮 362700)

空气中的异味主要指能够对人类嗅觉器官进行刺激，引起人体不愉快感或是对人体造成伤害的气味。异味的来源主要有人体异味、室内装饰产生的异味、微生物异味、纺织品异味、生活垃圾及烟草等，这些异味在不同程度上会对人体健康造成一定的影响[1]。目前，关于纺织品除异味的方法主要有掩盖法[2]、吸收法[3]、铁钛氰氧化法[4]、化学法[5]及光触酶催化除异味法[6]等。采用吸收法研制活性炭纺织品时，不仅要求胶炭整理液具有较好的分散性和稳定性，还要求粘合剂具有良好的粘合能力，因此，合理配置整理液中各组分的配比就显得尤为重要[7]。本文通过对活性炭、粘合剂、分散剂、助剂等配比进行优化，分析各因素对胶炭整理液的分散稳定性及织物载炭量的影响，并采用浸渍涂布法将活性炭粉均匀涂布在织物上，使其具有较高的织物载炭量，可以为进一步研究纺织品功能改性技术提供参考，同时也可以为纺织印染行业提供借鉴。

1 试剂及仪器

试剂：椰壳活性炭粉(活性炭，分析纯)、十二烷基硫酸钠(分散剂，分析纯)、聚醋酸乙烯乳液(粘合剂，分析纯)、聚乙烯醇(助剂，分析纯)、去离子水。

主要材料：涤纶罗纹空气层组织织物。

2 胶炭整理液的制备及分析

2.1 胶炭整理液的制备

2.1.1取适量聚乙烯醇加入到去离子水中，在水浴锅中加热至100℃，并在电动搅拌器下搅拌至完全溶解，制得溶液1；

2.1.2将适量椰壳活性炭粉加入到溶液1中，并搅拌至其完全溶解，制得溶液2；

2.1.3将适量十二烷基硫酸钠加入到溶液2中，并搅拌至其完全溶解，制得溶液3；

2.1.4将适量聚醋酸乙烯乳液加入到溶液3中，并搅拌至其完全溶解，制得溶液4，静置待用。

2.2 测试指标

2.2.1分散稳定性测试

从已配制好的胶炭混合物溶液(溶液4)中取出10 mL，移入带有刻度的试管中静置24 h，观察炭粉的沉降体积V，依据沉降法来确定胶炭整理液的稳定性能。根据式(1)求得胶炭整理液的分散稳定性M(%)，若该值越大，表示分散稳定性越好。

六坝干、斗、农渠总长100.19km、各类建筑物 2050座，大都建于六七十年代，运行年限长，老化失修严重，渠道完好率低。标准量水断面少，使测水量水不精确。

式(1)

其中：M—分散稳定性，%

V—炭粉的沉降体积，mL

2.2.2织物载炭量测试

采用织物载炭量来评价织物整理效果，若该值越大，表示织物表面承载的活性炭量越多，织物的吸附能力也就越强，具体计算公式见式(2)。

式(2)

其中：X—织物载炭量，%

m0—未整理时织物重量，g/m2

m—整理后织物重量，g/m2

2.3 胶炭整理液整理织物的单因素分析

2.3.1胶炭整理液整理织物实验工艺及基础实验处方

选用涤纶罗纹空气层组织织物为原料，规格为10 cm×10 cm，浴比为1∶25，压辊遍数为1，干燥温度为100℃，浸泡洗涤温度为40℃，洗涤时间30 min，对织物进行整理试验，实验工艺流程如图1所示。

图1 胶炭整理液整理织物工艺流程图

基础实验处方：选择粘合剂含量15%，助剂含量0.6%，活性炭粉含量10%，分散剂量/活性炭量的比值为0.2。

2.3.2分散剂含量对胶炭整理液稳定性的影响

以十二烷基硫酸钠为分散剂，在活性炭量不变的情况下，选择分散剂量/活性炭量为0.1～0.7，制备胶炭整理液，实验结果如表1所示。

表1分散剂量与胶炭整理液稳定性关系

分散剂量/活性炭量0．10．20．30．40．50．60．7M(%)65．172．368．563．255．738．423．8

十二烷基硫酸钠为阴离子表面活性剂，其在水中溶解时会使活性炭粉周围产生负电荷，而Na+分布在其周围，出现双电层现象，使得微粒之间产生排斥作用，可以防止微粒集聚，达到使整理液稳定目的。由表1可知，当分散剂量/活性炭量的比值在0.2左右时，胶炭整理液的稳定性达到最好，分析原因是由于当十二烷基硫酸钠含量过高时，会使得整理液中阳离子浓度增加，致使活性炭粉周围双电层电位降低，微粒之间的排斥作用减弱，形成活性炭粉的沉淀物。

2.3.3粘合剂含量对织物载炭量的影响

以聚醋酸乙烯乳液为粘合剂，选择粘合剂含量为4%～20%，制备胶炭整理液，进行浸渍涂布实验，实验结果如表2所示。

表2粘合剂含量与织物载炭量之间的关系

粘合剂含量(%)48121620X(%)2．3828．703．754．733．36

活性炭粉通过粘合剂使其承载在织物上，由表2可知，当粘合剂含量为16%左右时织物的载炭量最大，且粘合剂过少或过多都不利于织物对活性炭粉的承载。分析原因是当粘合剂含量较少时，随着粘合剂含量的提高，可以增加胶炭整理液的粘度，但当粘合剂含量过高时，织物载炭量便会相对减少，使得过多的粘合剂粘附在织物上。

2.3.4活性炭粉含量对织物载炭量的影响

以椰壳活性炭粉为活性炭粉，粒径约5 μm，选择活性炭含量为2.5%～20%，制备胶炭整理液，进行浸渍涂布实验，实验结果如表3所示。

表3活性炭粉含量与织物载炭量之间的关系

活性炭粉含量(%)2．5510152025X(%)6．255．407．567．7111．278．15

由表3可知，随着活性炭粉含量的提高，织物载炭量呈现先增后减的趋势，当活性炭粉含量在20%时，织物载炭量达到最大。分析原因主要为当活性炭粉含量在20%以下时，随着活性炭粉含量的提高，会有更多的活性炭粉粘附在织物的纤维及空隙上，织物载炭量提高；但当活性炭粉含量超过20%以后，随着活性炭粉含量的继续增加，致使部分活性炭粉不能完全被粘合剂润湿，导致活性炭粉与织物粘结不牢靠，织物经浸泡洗涤后部分活性炭粉脱落，织物载炭量降低。

2.3.5助剂含量对织物载炭量的影响

以聚乙烯醇为助剂，选择助剂含量为0～1.5%，制备胶炭整理液，进行浸渍涂布试验，试验结果如表4所示。

表4助剂含量与织物载炭量之间的关系

助剂含量(%)00．30．60．91．21．5X(%)5．114．855．147．096．535．65

助剂主要通过影响粘合剂的性能来对织物载炭量产生影响，由表4可知，当助剂含量为0.9%时，织物炭载量最大，但助剂对织物载炭量的影响并不显著。

3 胶炭整理液整理织物配置参数优化

3.1 织物胶炭整理正交试验设计

以粘合剂含量、助剂含量、活性炭粉含量、分散剂量/活性炭量的比值为参数设计4因素3水平正交试验，正交试验水平表如表5所示。

表5正交试验因素水平表

水平粘合剂含量A(%)助剂含量B(%)活性炭粉含量C(%)分散剂量/活性炭量D1120．815．00．102160．920．00．153201．022．50．20

3.2 织物胶炭整理正交试验结果

按照图1胶炭整理液整理织物工艺流程图整理涤纶罗纹空气层组织织物，正交试验结果如表6所示，正交优化结果数据分析表如表7所示。

表6胶炭整理液整理织物正交试验结果

试验编号ABCDX(%)1111110．662122216．503133310．574212313．97522318．37623127．83731328．24832136．629332110．90XK112．5810．968．379．98K210．0610．5013．7910．86K38．599．779．0610．39R3．991．195．420．88因素主次C>A>B>D最优A1B1C2D2

表7正交优化结果数据分析表

因素偏差平方和自由度F比F临界值显著性A24．431221．00719．000显著B2．16121．85819．000C52．225244．90519．000显著D1．16321．00019．000误差1．162

由表6及表7可知，影响胶炭整理液的因素主次排序为活性炭粉含量>粘合剂含量>助剂含量>分散剂量/活性炭量的比值，即在浸泡温度为40℃，洗涤时间为30 min，粘合剂含量为12%，助剂含量为0.8%，活性炭粉含量为20%，分散剂/活性炭比值为0.15时，胶炭整理液整理后的织物载炭量最大，整理效果最好。

4 结论

本文通过研究胶炭整理液对涤纶罗纹空气层组织织物整理的最优工艺参数发现：粘合剂量12%，助剂含量0.8%，活性炭粉含量20%，分散剂/活性炭比值为0.15，浸泡温度为40℃，洗涤时间为30 min时，整理效果最好，可为纺织印染行业提供一定参考。

[1] 高维全，何勇，韩冀彭，等.纺织品异味的来源及检测标准[J].染整技术，2009,31(5)：41—42.

[2] 郭荣辉，彭灵慧，王翔.纳米银涂覆织物研究进展[J].成都纺织高等专科学校学报，2015，32(4)：5—11.

[3] 童勤荣.活性炭改性涤纶短纤维的研发及应用[J].合成纤维，2006，35(3)：38—40.

[4] 朱锦华.咖啡纱针织品的性能研究及产品开发[D].杭州：浙江理工大学，2014.

[5] 黄雅婷.抗菌整理研究趋势与发展状况[J].印染，2015，41(23)：54—56.

[6] 程航.纳米TiO2-Fe3+复合光催化剂消除织物卷烟味的研究[D].西安：西安工程大学，2011.

[7] 艾志伟.竹炭纤维纺织品除异味功能的研究[D].西安：西安工程大学，2012.