純棉織物免燙整理工藝研究

張永久，張士培

（河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，河北石家莊 050018）

在含甲醛的免燙整理劑中，N－羥甲基酰胺類樹脂的應(yīng)用最為廣泛，其中最重要的就是二羥甲基二羥基乙烯脲樹脂［1］（DMDHEU，簡(jiǎn)稱2D樹脂）。2D樹脂整理效果好，合成工藝簡(jiǎn)單，使用方便，但存在降強(qiáng)嚴(yán)重和布面甲醛殘留量大的缺點(diǎn)［2－6］。為改善2D樹脂的性能，對(duì)2D樹脂進(jìn)行醚化［7－8］，用烷基化試劑與2D分子中的羥基反應(yīng)，將羥基封閉后變成烷氧基，使2D樹脂的耐氯性能提高、氯損減小，水解穩(wěn)定性增強(qiáng)，甲醛釋放量減少。目前市場(chǎng)上醚化2D樹脂很多，如樹脂F(xiàn)－ECO（巴斯夫產(chǎn)品）、樹脂ECO－C（欣和產(chǎn)品）、樹脂GO－T（福彬產(chǎn)品）等。國(guó)外樹脂質(zhì)量較好，但是價(jià)格較高，而中國(guó)大部分樹脂綜合整理效果不佳，或是降強(qiáng)嚴(yán)重，或是折皺回復(fù)角較低，甚至是織物殘留甲醛超標(biāo)等。本文介紹的NFD樹脂是一種改進(jìn)的醚化2D樹脂，其突出特點(diǎn)是甲醛量超低，強(qiáng)力、彈性、白度等指標(biāo)綜合效果較好。本實(shí)驗(yàn)探討了純棉織物的NFD低甲醛整理工藝［9－11］。

1 試 驗(yàn)

1.1 材料與設(shè)備

1）織物 純棉紗卡。

2）試劑 冰醋酸，乙酰丙酮，醋酸銨等（均為分析純，天津市永大化學(xué)試劑有限公司提供）；樹脂F(xiàn)－ECO，催化劑F－M（均為巴斯夫產(chǎn)品）；樹脂NFD，催化劑CS－200，柔軟劑DT－50B，保護(hù)劑DTP等（均由石家莊聯(lián)邦科特化工有限公司提供）。

3）儀器 Rapid均勻軋車，Rapid臥式焙烘機(jī)（瑞比公司提供）；HH－2型電熱恒溫水浴鍋（北京科偉永興儀器有限公司提供）；722s可見分光光度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司提供）；YG026PC型電子織物強(qiáng)力機(jī)（溫州方圓儀器有限公司提供）；WSB－3A型智能式數(shù)字白度計(jì)、YG（B）541E型智能式織物折皺彈性儀（溫州市大榮紡織儀器有限公司提供）。

1.2 整理處方及工藝流程

1）處方 樹脂:xg/L；催化劑CS－200:yg/L；柔軟劑DT－50B:20g/L；保護(hù)劑DTP:30g/L；冰醋酸:適量。

2）工藝流程 一浸一軋（軋余率為66%±2%）—預(yù)烘（100℃，3min）—焙烘（m℃，n min）。

1.3 性能測(cè)試

拉伸強(qiáng)力:ASTM D5034－09；

撕破強(qiáng)力:ASTM D1424－09；

折痕回復(fù)角:GB/T 3819—1997；

外觀平整度:AATCC 124－2011；

甲醛含量:GB/T 2912.1—2009；

白度指標(biāo):GB/T 8424.2—2001。

2 結(jié)果及討論

2.1 NFD樹脂免燙整理單因素實(shí)驗(yàn)

對(duì)NFD樹脂進(jìn)行免燙整理單因素實(shí)驗(yàn)，保持其他因素不變，只改變其中一個(gè)因素。

2.1.1 樹脂用量

不同樹脂整理劑用量對(duì)強(qiáng)力和折皺回復(fù)的影響如圖1所示。

圖1 樹脂用量對(duì)強(qiáng)力和折皺回復(fù)角的影響Fig.1 Effect of the quantity of resin on strength and wrinkle recovery

在眾多影響免燙整理后織物表觀平整度的因素中，樹脂用量對(duì)折皺回復(fù)角的影響最大［12－14］。由圖1可以看出，隨著NFD樹脂用量的增加，織物折皺回復(fù)角增大，而織物強(qiáng)力逐漸下降。這是由于樹脂用量的增加，提高了樹脂和纖維素分子之間的交聯(lián)程度，限制了纖維中大分子鏈段的滑移，使應(yīng)力集中，因此在折皺回復(fù)角增大的同時(shí)造成強(qiáng)力的下降。

樹脂用量增加，其織物殘留甲醛量和DP級(jí)見表1。

表1 樹脂用量對(duì)織物殘留甲醛和DP級(jí)的影響Tab.1 Effect of the quantity of resin on residual formaldehyde and DP degree

由表1數(shù)據(jù)得知，織物殘留甲醛量都小于75mg/kg，DP級(jí)能做到3.0左右?？椢餁埩艏兹┝坎]有隨著樹脂用量的增多而增加，因?yàn)橛绊懠兹┑闹饕蛩厥谴呋瘎┑挠昧浚ㄔ斠?.1.2）。由于樹脂交聯(lián)反應(yīng)已足夠充分，所以DP級(jí)達(dá)到3.2后并沒有隨著樹脂用量的增加而提高。綜合考慮，樹脂的用量在80g/L左右時(shí)免燙效果最好。

2.1.2 催化劑用量

催化劑用量對(duì)強(qiáng)力和折皺回復(fù)性的影響如圖2所示。

由圖2可以看出，織物折皺回復(fù)角在催化劑用量為20g/L時(shí)最大。強(qiáng)力在催化劑用量為15～30g/L時(shí)幾乎不變，當(dāng)其用量增加到35g/L時(shí)開始大幅度降低。這說明催化劑用量的提高能促進(jìn)織物上的樹脂交聯(lián)，增加交聯(lián)會(huì)限制纖維大分子之間的滑移，當(dāng)有外力作用時(shí)，應(yīng)力集中，使織物強(qiáng)力下降。

圖2 催化劑用量對(duì)強(qiáng)力和折皺回復(fù)角的影響Fig.2 Effect of the quantity of catalyst on strength and wrinkle recovery

催化劑用量增加，其織物殘留甲醛量和DP級(jí)見表2。

表2 催化劑用量對(duì)織物殘留甲醛和DP級(jí)的影響Tab.2 Effect of the quantity of catalyst on residual formaldehyde and DP degree

由表2數(shù)據(jù)得知，織物殘留甲醛量都小于75mg/kg，DP級(jí)能做到3.0以上?？椢餁埩艏兹┝侩S著催化劑用量的增加而減少，這是因?yàn)樘峁┳銐虻拇呋瘎┠苁菇宦?lián)反應(yīng)足夠充分，織物甲醛殘留量降低。綜合考慮，催化劑用量應(yīng)為20g/L左右。

2.1.3 焙烘溫度對(duì)免燙整理的影響

不同焙烘溫度對(duì)強(qiáng)力和折皺回復(fù)性的影響如圖3所示。

由圖3可以看出，保持強(qiáng)力保留率和折皺回復(fù)角2條線的開口逐漸擴(kuò)大，而且在160℃以后張口明顯變大，因此，更高的焙烘溫度雖然對(duì)提高折皺回復(fù)性有好處，但是降強(qiáng)嚴(yán)重。

提高焙烘溫度對(duì)織物殘留甲醛量和白度的影響見表3。

由表3數(shù)據(jù)得知，隨著焙烘溫度的升高織物甲醛含量降低，但泛黃問題尤為嚴(yán)重。

圖3 焙烘溫度對(duì)強(qiáng)力和折皺回復(fù)角的影響Fig.3 Effect of the curing temperature on strength and wrinkle recovery

表3 焙烘溫度對(duì)織物殘留甲醛量和白度的影響Tab.3 Effect of the curing temperature on residual formaldehyde and whiteness

綜上所述，隨著焙烘溫度的升高，整理劑和纖維素纖維的交聯(lián)程度越高，抗皺效果也就越好，織物殘留甲醛量也就越低，但160℃以后強(qiáng)力、白度明顯下降。綜合考慮焙烘溫度應(yīng)在160℃左右。

2.1.4 焙烘時(shí)間對(duì)免燙整理的影響

不同焙烘時(shí)間對(duì)強(qiáng)力和折皺回復(fù)的影響如圖4所示。

圖4 焙烘時(shí)間對(duì)強(qiáng)力和折皺回復(fù)角的影響Fig.4 Effect of the curing time on strength and wrinkle

由圖4可以看出，延長(zhǎng)焙烘時(shí)間只會(huì)造成強(qiáng)力保留率的下降，而對(duì)折皺回復(fù)角影響并不大，因此，增加焙烘時(shí)間對(duì)提高免燙整理效果沒有幫助。

增加焙烘時(shí)間對(duì)織物殘留甲醛量和織物白度的影響見表4。

表4 焙烘時(shí)間對(duì)織物殘留甲醛量和白度的影響Tab.4 Effect of the curing time on residual formaldehyde and whiteness

由表4數(shù)據(jù)可以看出，焙烘時(shí)間對(duì)織物的白度和甲醛殘留量影響并不大。

焙烘溫度和時(shí)間也有以下關(guān)系，如圖5所示。

由圖5焙烘溫度時(shí)間參考曲線［15］可以看出，隨著焙烘溫度的增加，焙烘時(shí)間是縮短的，綜合圖4、圖5和表4，可見，為了使交聯(lián)反應(yīng)充分，最佳焙烘時(shí)間為2min左右。

2.2 NFD免燙整理正交試驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合各優(yōu)化參數(shù)，對(duì)影響免燙整理效果的主要因素采用L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)，以獲得最佳工藝。4個(gè)因子為整理劑NFD用量、催化劑CS－200用量、焙烘溫度和時(shí)間；每個(gè)因子分3個(gè)水平進(jìn)行研究，整理效果用織物殘留甲醛量、斷裂強(qiáng)力保留率和折皺回復(fù)角來評(píng)價(jià)，見表5。

圖5 焙烘溫度時(shí)間參考曲線Fig.5 Reference curve of curing temperature and time

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果與討論Tab.5 Results and discussion of the orthogonal experiment

由表5數(shù)據(jù)可知，純棉織物經(jīng)NFD樹脂整理后，隨著條件的改變，織物的防皺效果相應(yīng)的變化。影響折皺回復(fù)角數(shù)的因素由大到小為NFD樹脂用量＞CS－200用量＞焙烘溫度＞焙烘時(shí)間；影響強(qiáng)力的因素由大到小為CS－200用量＞焙烘溫度＞焙烘時(shí)間＞NFD樹脂用量；影響甲醛殘留量的因素由大到小為CS－200用量＞焙烘溫度＞焙烘時(shí)間＞NFD樹脂用量。綜合考慮，確定NFD樹脂純棉織物免燙整理優(yōu)化工藝為樹脂NFD用量為80g/L，催化劑CS－200用量為20g/L，100℃預(yù)烘3min，160℃焙烘2min。

2.3 NFD樹脂大試

采用上述優(yōu)化工藝，在中國(guó)某紡織印染公司分別用NFD樹脂與F－ECO樹脂不同規(guī)格的純棉織物進(jìn)行了免燙整理，整理后的大試結(jié)果見表6。

表6 免燙整理報(bào)告Tab.6 Report of the easy－care finish

由表6數(shù)據(jù)可知，不同規(guī)格的純棉織物分別經(jīng)NFD樹脂與F－ECO樹脂整理后，其外觀平整度可達(dá)3.0級(jí)以上，經(jīng)NFD樹脂整理后的織物甲醛殘留量明顯低于用F－ECO整理的織物；強(qiáng)力也稍好于后者，而折皺回復(fù)角稍差，但在DP級(jí)上并沒有體現(xiàn)，兩者相當(dāng)。

3 結(jié) 論

1）NFD樹脂純棉織物免燙整理優(yōu)化工藝的樹脂NFD用量為80g/L，催化劑CS－200用量為20 g/L，柔軟劑DT－50B用量為20g/L，保護(hù)劑DTP用量為30g/L，pH值為4～5，對(duì)焙烘的要求為100℃預(yù)焙烘3min、160℃焙烘2min。經(jīng)上述工藝整理后，織物的平整度級(jí)別在3.0或以上，斷裂強(qiáng)力保留率不低于60%，織物殘留甲醛量不高于75 mg/kg。

2）綜合外觀平整度、游離甲醛、撕破強(qiáng)力、拉伸強(qiáng)力、折皺回復(fù)等指標(biāo)，可以看出NFD樹脂免燙整理效果與巴斯夫樹脂F(xiàn)－ECO相當(dāng)。

3）NFD低甲醛樹脂綜合效果滿足市場(chǎng)的需要，符合環(huán)保和服用要求，是一種低甲醛免燙整理劑，價(jià)格低廉，整理效果良好。

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