棉织物的柠檬酸与有机硅复合整理

2021-03-03马万彬张奇鹏

印染助剂 2021年2期

马万彬，张奇鹏，陈悦

（1.杭州航民钱江染整有限公司，浙江杭州 311222；2.浙江工业职业技术学院鉴湖分院，浙江绍兴 312000）

棉织物具有柔和、质朴、天然的光泽和柔软的手感，还具有良好的吸湿透气性，因此一直是人们青睐的高品质纺织面料［1-3］。但是棉织物疏水性较差，弹性也较差，在使用过程中容易发生折皱且折痕不易恢复。长期以来，棉织物抗皱整理以2D 树脂应用最多，效果也最好。但是2D 树脂在抗皱整理过程中会降低织物的断裂强度、撕破强度和耐磨性，同时使织物手感变差，颜色泛黄，而且在抗皱整理和使用过程中会释放甲醛。目前研究较多的是采用多元羧酸进行抗皱整理，但在高温焙烘交联时，多元羧酸会造成棉织物剧烈水解，导致强力降低，并且会使织物泛黄加剧［4-6］。以乙烯基聚硅氧烷作为疏水整理剂［7-9］，除了赋予织物良好的疏水性外，还可提高织物的撕破强度，改善织物手感。本实验针对棉织物容易发生折皱且疏水性较差的问题，采用自制的有机硅及柠檬酸进行复合整理，通过轧-烘-焙工艺整理棉织物，探讨助剂种类和用量、焙烘温度及时间等对棉织物抗皱和疏水性能的影响。

1 实验

1.1 材料及仪器

材料：经退煮漂的纯棉府绸织物（20 tex×20 tex，185 根/10 cm×185 根/10 cm），侧链乙烯基聚硅氧烷（相对分子质量5 000）改性聚丙烯酸酯（PASi，自制［10］），柠檬酸（分析纯，天津市瑞金特化学品有限公司），无水氯化钙（分析纯，天津市鼎盛鑫化工有限公司）。仪器：FA2104N 电子分析天平（上海精密科学仪器有限公司），P-AO 小轧车（绍兴市元茂机电设备有限公司），YG541B 织物折皱弹性仪、YG501D-Ⅲ透湿性测试仪、SW-12D 型耐洗色牢度试验机（宁波纺织仪器厂），3nh 色差仪（深圳市三恩驰科技有限公司），JC2000D3 接触角测量仪（上海中晨数字技术设备有限公司），MINI-TENTER 连续式定型烘干机（杭州三锦科技有限公司）。

1.2 工艺流程

织物浸轧整理液（柠檬酸0～20 g/L，PASi 0～20 g/L，浴比1∶50，室温浸渍2 min，两浸两轧，轧余率70%～90%）→预烘（80 ℃，5 min）→焙烘。

1.3 测试

折皱回复角：按照GB/T 3819—1997《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》进行测试。

白度：用标准白板校正后，每块织物折叠成4 层，取5 个不同点，采用色差仪分别测定Hunter 白度，读数精确至0.01。

接触角：用盛有去离子水的针筒将水滴滴于织物表面20 s 后，采用接触角测量仪进行测试。每个样品分别取间距5 cm 的5个不同点测试，取平均值。

透湿性能：按照GB/T 12704.1—2009《纺织品织物透湿性试验方法第1 部分：吸湿法》中的氯化钙吸湿法进行测试，仪器温度38 ℃，相对湿度90%，气体流速0.3～0.5 m/s。

2 结果与讨论

2.1 影响整理织物性能的因素

2.1.1 柠檬酸和PASi复配比

由表1 可知，柠檬酸或者PASi 单独整理时，织物的折皱回复角较小，水接触角较小，疏水性较差，透湿性能也不好，说明整理剂单独使用时整理效果都不好。当两者复合整理时，织物的折皱回复角、水接触角、透湿性效果均有所提高。这可能是由于自制的PASi 乳液中含有羧基，能够与棉织物发生酯化反应而交联，从而提高织物的折皱回复角。同时聚硅氧烷聚集在胶膜表面，赋予织物一定的疏水效果。将两者结合在一起时，能够起到提高织物折皱回复角和疏水性的双重作用。

表1 柠檬酸与PASi复配比对织物性能的影响

2.1.2 整理剂用量

由表2 可知，与未整理的棉布相比，整理剂用量均为5 g/L 时，织物的抗皱性能、疏水效果和透湿性能均有所提升。增加到10 g/L 时，织物的抗皱性能、疏水效果均达到最大值，且透湿性能达到3 443.74 g/(m2∙d)。再增加到20 g/L 时，折皱回复角降为182.0°，这可能是由于整理剂用量过多使整理剂分子与织物之间交联不充分，织物抗皱性能变差；水接触角降至108.43°，说明整理剂用量过多可能会使胶膜表面的聚硅氧烷聚集不均匀，导致织物疏水性能变差；透湿性能降到3 225.48 g/(m2∙d)，说明整理剂用量过多时织物表面聚硅氧烷改性聚丙烯酸酯形成更厚的胶膜，导致织物透湿性能变差。

表2 整理剂用量对织物性能的影响

当固定柠檬酸用量，提高PASi 用量时，折皱回复角下降到168.5°，说明聚硅氧烷整理剂过多影响了柠檬酸与棉织物的交联，导致抗皱效果变差；但水接触角上升到110.14°，说明织物表面聚集的聚硅氧烷增多，导致织物疏水性增强，对水接触角的提高有帮助。当固定PASi 用量，提高柠檬酸用量时，织物的折皱回复角有所增大，水接触角变化不大。

另外，采用柠檬酸与PASi 进行复合整理时，不管复配比如何变化，织物白度并没有降低。这是由于采用常规柠檬酸进行整理时，在焙烘脱水成酐的同时，分子结构中的羟基与邻位的氢也可能脱去，生成具有双键结构的乌头酸（丙烯三酸）或者衣康酸使织物泛黄；而自制的PASi 聚合物中分布着大量网状羧基和可交联的氨基，可与柠檬酸结构中的羟基发生反应，大大减少了受热脱水变黄的现象。

综上所述，棉织物用10 g/L 柠檬酸和10 g/L PASi复合整理时具有较好的抗皱性与疏水性，并且具有良好的透湿性。

2.1.3 焙烘温度和时间

由表3 可知，当焙烘温度从140 ℃升高到160 ℃时，织物的折皱回复角升高到200.0°，说明随着焙烘温度的升高，整理剂分子与棉织物充分交联，从而使棉织物抗皱性能变好；水接触角升高到109.21°，说明随着焙烘温度的升高，更多的有机硅聚集到织物表面，从而使织物疏水性能变好。但是当温度继续升高到180 ℃时，织物的折皱回复角又下降到175.5°，说明随着焙烘温度的继续升高，这种稳定的交联可能被破坏，导致织物的抗皱性能降低；水接触角升高到110.60°，说明随着焙烘温度的升高，织物表面的有机硅分布更加均匀，织物疏水性能变好；透湿性降低到3 354.56 g/(m2∙d)，说明随着焙烘温度的升高，织物表面整理剂分子成膜的厚度增加，导致透湿性能变差。另一方面，高温使柠檬酸分解产生不饱和羧酸，导致织物泛黄，织物的白度下降较多。

当焙烘时间从3 min 延长到6 min 时，织物的折皱回复角降低到169.0°，说明随着焙烘时间的延长，整理剂分子与棉织物的稳定交联被破坏，或者产生了过度交联；水接触角变化不大；透湿性降低到了3 396.16 g/(m2∙d)，说明随着焙烘时间的延长，织物表面整理剂分子的成膜更厚或胶膜结构更紧密，导致透湿性能变差。综上所述，延长焙烘时间，织物的各项性能指标变化不大，因此焙烘时间选择3 min。