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1、多元羧酸无甲醛免烫整理工艺因素探讨高介平 田恬 朱镇方 常州纺织服装职业技术学院原载：第七届全国印染后整理论文集(2008.12);186-189【摘要】本文选用氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸为催化剂，进行那纯棉织物多元羧酸防皱免烫整理，初步探讨影响整理效果的工艺因素，为进一步研究打下基础。【关键词】无甲醛免烫整理 多元羧酸 氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸催化剂 工艺影响因素引 言随着人类对赖以生存的自然和生态环境越来越广泛的关注，人们对纺织品和纺织化学品在穿着和使用中的安全性问题，以及在生产过程中可能对环境造成的不利影响也越来越重视。人们对服装的要求除了追求穿着舒适和料理简便外，非常重视
2、纺织品的安全性。纯棉高支府绸用作高档的衬衫面料受到人们的青睐，但其易皱、易缩水，为了提高纯棉高支府绸的产品档次，对其进行无甲醛免烫整理显得尤为重要。用于织物防皱免烫整理的防皱整理剂品种较多，目前大多应用的是酰胺和甲醛的初缩体，特别是二羟甲基二羟基乙烯脲（2D）及其衍生物，这类防皱整理剂整理后的织物，虽然有较好的防皱免烫效果，但整理后的织物上含有游离甲醛，对人体健康带来危害，国际上对织物含游离甲醛残留量的标准越来越严。本文选择1，2，3，4-四羧酸丁烷（BTCA）和聚马来酸为抗皱主体，以氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸为催化体系的性能和应用工艺作一些探讨。 一、无甲醛免烫整理剂多元羧酸无甲醛整理
3、剂用于棉织物整理，在60年代中期就有人研究。80年代后期至90年代初，Welch、Andrews BAK、Yang等人研究用磷酸盐作为多元羧酸与纤维素分子之间发生酯化反应的催化剂，取得了一定的效果。其免烫性能有所提高，耐洗牢度得到改善，即使在碱性条件下洗涤，酯键也不易水解。这一突破促使多元羧酸作为无甲醛整理剂的开发和研究取得了进展。多元羧酸的品种较多，已研究用于织物的有十多种，其中研究得最多，整理效果最为突出的是1，2，3，4-四羧酸丁烷（BTCA）。BTCA是一种白色晶体，易溶于水。其水溶液呈酸性，不含任何游离和结晶态的甲醛，用四羧酸丁烷（BTCA）整理织物不易泛黄，色变较小，弹性好、耐洗，
4、但成本较高（价格约是2D树脂的十倍）。BTCA与纤维的反应历程为,BTCA脱水成酐，然后与纤维分子发生酯化反应,在纤维大分子之间产生交联作用。此外也有采用聚马来酸（PMA）、柠檬酸（CA）为整理剂的。马来酸酐在轧-烘-焙的工艺中能自身聚合，同时在催化剂作用下还能与其他单体共聚，或与纤维上的-OH和-NH2交联；柠檬酸（CA）是-羟基酸，在分子结构中含有羟基，在焙烘过程中，一方面羧基脱水成酐，同时，羟基与临近的碳原子上的氢受热脱去而成乌头酸（丙烯三酸），并可进一步脱去二氧化碳形成衣康酸（甲叉丁二酸），乌头酸和衣康酸都是不饱和酸，由于它们分子结构中不饱和链的存在，在加热焙烘过程中，使织物泛黄变色。
5、采用聚马来酸和柠檬酸混用，一方面可提高防皱效果，另一方面也可降低织物的黄变。本文选择1，2，3，4-四羧酸丁烷（BTCA）以及聚马来酸和柠檬酸（TMPA/CA）作为交联剂进行试验。二、催化剂1，2，3，4-四羧酸丁烷（BTCA）以及聚马来酸/柠檬酸（TMPA/CA）对织物进行防皱免烫整理，关键是催化剂的选用。目前BTCA的整理能取得进展，主要是催化剂或混合催化剂的不断改进。已研究过的催化剂包括强酸、碱类和磷酸盐等。以强酸为催化剂，织物的强力损失很大；以碱为催化剂，强力损失可有所改善，但防皱免烫效果比不上DMDHEU（2D树脂）；以各种磷酸盐为催化剂，其中以次磷酸钠效果最好，但其价格较高，用量也
6、不低，对于染色织物整理会产生色变，特别对硫化染料和部分活性染料，色变更严重，加上含磷化合物排放至江河湖海，易造成富营养化，污染水源。因此选用合适的催化剂是关键，我们选用氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸为催化剂，为织物防皱免烫整理提供了新的催化剂来源。纳米材料具有表面积大，表面活性中心多，吸附能力强等性能，是一般材料所不能比拟的，因此选用纳米材料作催化剂，其催化活性成倍提高，催化反应的温度也可降低。三、试验准备31 织物经退浆、煮练后的 80/280/2 13080 全棉府绸半制品。32整理剂1，2，3，4-四羧酸丁烷（BTCA）+氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸；聚马来酸和柠檬酸（TMPA/C
7、A）+氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸。33整理前织物洗涤工艺2g/l洗衣粉（4050，5min）冷水洗5min热水（4050）洗5min冷水洗5min烘干（80100）测试空白数据34实验仪器JMU507T型台式轧车；数式恒温干燥箱 EB2494烘蒸两用机；YG542织物折皱弹性仪。3. 5 测试方法织物断裂强力：按GB/T 3923.1-97标准测定折皱回复角：按GB/T 8319-1997标准测定四、试验结果与讨论41 试验方案411处方整理液浓度 6090g/l。412 流程及条件浸轧整理液（轧余率80%，室温）烘干（T）焙烘（T，t）后处理。413 试验方法采用正交试验方法，选取1，
8、2，3，4-四羧酸丁烷（BTCA）+氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸，和聚马来酸和柠檬酸（TMPA/CA）+氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸整理剂的用量，预烘温度，焙烘温度，焙烘时间四个因素进行试验。试验因素-水平表 整理液浓度A(g/l)预烘温度B()焙烘温度C()焙烘时间D(min)160801402275901603390100180542 结果分析421 试验结果通过正交试验，得出本轮试验的最佳工艺：干折角（缓弹）（经+纬）湿折角（缓弹）（经+纬）撕破强力（损伤率）白度（Ganz）BTCA整理织物14420114.6%82.25TMPA/CA整理织物12922921.3%81.26原样
9、8414118.4N87.33由上数据可以看出，经整理后的织物防皱性能有所提高，白度和强力的变化可以接受。只是免烫效果还不是很理想，可通过进一步提高整理剂用量来加以试验。422 试验结果分析（1）1，2，3，4-四羧酸丁烷（BTCA）+氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸整理采用1，2，3，4-四羧酸丁烷（BTCA）+氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸整理的织物，进行能测试，影响干折皱恢复性能的主要因素是焙烘温度，其次是整理剂的浓度，再是焙烘时间。随着整理液浓度的提高，织物的干防皱性能有所提高，这是因为在一定的浓度范围内，整理剂浓度提高，交联程度增加，织物的防皱性能提高。整理液浓度控制在90g/l。
10、预烘温度控制在90，温度过高，易造成大量表面树脂，产生表面交联，不仅防皱性降低，而且手感变差。焙烘温度160，焙烘时间3min，就能获得较好的防皱效果，是因为氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸具有极强的催化作用，因而可以降低交联温度，缩短焙烘时间。若温度过高，反而影响手感和白度。对湿折皱性能影响的主要因素是整理液浓度、焙烘温度，然后是焙烘时间，在预烘温度8090，焙烘温度160、3min条件下整理效果较好。强力影响的主要因素是焙烘温度，其次是焙烘时间，控制好工艺条件，整理织物的强力损伤和织物泛黄基本能达到要求。（2）聚马来酸和柠檬酸（TMPA/CA）+氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸整理采用聚马
11、来酸和柠檬酸（TMPA/CA）+氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸整理的织物，影响干折皱恢复性能的主要因素是整理液浓度，适当提高整理液浓度，有利于提高防皱效果；其次是预烘温度，预烘温度不宜过高，否则易产生表面交联，影响防皱免烫效果；再次是焙烘温度和时间，一般控制160180，35min。而对湿折皱性能的影响因素大小顺序为：焙烘温度、整理液浓度、预烘温度、焙烘时间, 适当提高整理液浓度，有利于提高防皱效果；预烘温度90左右，焙烘温度160180，35min即可。与BTCA相比较，TMPA/CA的反应条件要求高些，采取适当延长焙烘时间，有利于酯化反应的充分进行，可以采用160，5min，降低焙烘温度
12、对织物强力和白度的影响。五、结论1、通过试验证明，在多元羧酸的无甲醛免烫整理工艺中，使用氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸作为催化剂，是可行的，由于其催化活性高，可降低焙烘温度，对织物损伤小，白度影响小，同时具有污染小等优点。但是该类催化剂价格高，加工成本高。2、采用氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸催化剂，可以使整理剂BTCA或TMPA/CA在较低温度下完成交联反应，一般条件控制在，预烘温度90，焙烘条件在160，35min。由于时间比较仓促，氧化锌包覆纳米二氧化钛固体超强酸催化剂制备较麻烦，本次只是做了初步的探讨，并未找到最佳工艺，工作有待进一步深入，本人水平有限，若有错误敬请批评指正。参考文
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