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《东华大学》 2009年
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改善防皱整理织物强力损失的研究

刘宏光  
【摘要】:棉织物经防皱整理可以获得好的回弹性能和平挺度,但整理织物的强力受到严重损伤,这影响了防皱整理织物的服用性能。如何在提高整理织物回弹性的同时减少强力损伤一直是深受关注的研究内容。本研究拟通过对防皱整理工艺的优化、复合催化剂的应用、添加纤维保护剂以及潮态交联等途径来减少防皱整理织物的强力损失。 本文首先对防皱整理工艺进行优化试验。交联剂、催化剂、柔软剂的种类与浓度、焙烘温度与时间等对防皱整理织物的性能均有影响,因此本文对防皱整理工艺进行了优化以减少整理织物的强力损失。通过对不同市售交联剂的筛选,发现Fixapret F-ECO不但整理织物的回弹性较佳,而且其整理织物的甲醛释放量仅为52ppm,符合Oeko-Tex 100标准所规定的直接接触皮肤的整理织物的甲醛释放量低于75ppm的要求。通过对交联剂F-ECO浓度、氯化镁浓度、焙烘时间、焙烘温度的正交试验得出防皱整理最适用的应用工艺。其中F-ECO的浓度对整理织物回复角的影响最大,用量为100g/L较合适;而焙烘温度对整理织物的强力最为明显,焙烘温度为150℃较适宜。通过对各种柔软剂的筛选发现,添加柔软剂后整理织物的回弹性和撕破强力得到明显的改善,但对断裂强力均有不同程度的降低,试验表明了柔软剂Silligen SIE的作用效果最为明显,添加20g/l柔软剂Silligen SIE后,整理织物经、纬向的撕破强力保留率分别提高了38.8%和34%左右,且对织物的断裂强力影响较小。继续增加柔软剂Silligen SIE的用量时,整理织物的撕破强力和回弹性增加不再明显,但断裂强力却持续下降。 通过运用SPSS数理统计软件建立的回归方程分析了交联剂浓度和焙烘温度对整理织物的强力和回复角的影响。对于N-羟甲基酰胺类防皱交联剂而言,交联引起的强力损失主要是发生在140-160℃之间,表明了交联反应在140-160℃之间发生已经完全充分,焙烘温度为130℃时,F_1和F_2之间的差距较小,表明了交联程度不充分。试验还表明了在低于150℃的焙烘温度的条件下,由于酸降解对强力的影响较小,因此通过盐酸水解后断裂强力的损失可得到较大的修复;但在高于160℃的焙烘温度条件下,酸降解对织物强力的影响起着重要的影响作用,断裂强力损失得到的修复较少。通过设计的E值(交联引起的强力损失和酸引起的强力损失之间的比值)表明了焙烘温度为140℃有利于减少整理织物的强力损失。因此,本文建议可以开发有效的添加剂和提高催化剂的活性以降低整理织物的焙烘温度,从而减少整理织物强力损失。 本文进一步对多种金属盐的催化效率进行了对比,从对纤维损伤程度和催化能力等多方面考虑,氯化镁是较合适的催化剂。但焙烘温度需150℃,2-3min才能达到良好的交联程度。研究发现在氯化镁中加入有机酸有助于提高催化效率,降低焙烘温度或者缩短焙烘时间,可达到保护纤维少受损伤的目的。研究表明了在多种有机酸和氯化镁的复配组合中,乙醇酸(GA)和氯化镁复配的效果最为明显,对不同浓度GA和氯化镁复配的结果表明了氯化镁和乙醇酸的重量比例19:1最为合适,整理织物的回复角为286.7°,经、纬向的断裂强力保留率分别高达66.6%和65.1%。由于GA和氯化镁的复配提高了催化体系的活性,因此本文还研究了在复合催化剂的作用下,降低焙烘温度和缩短焙烘时间对整理织物性能的影响。试验表明了在GA和氯化镁作为复配催化剂的条件下,如焙烘条件为140℃、2min时,整理织物的回复角为262.7°,经纬向的断裂强力保留率分别高达71.3%和72.8%,和单独采用20g/l MgCl_2·6H_2O作为催化剂160℃、2min整理织物的性能相比,回弹性提高了约18°,经纬向断裂强力保留率分别提高了约3.8%和9.9%。;焙烘条件为160℃、60秒时,整理织物的回复角为264.8°,经纬向的断裂强力分别高达71.5%和70.9%,和单独采用20g/l MgCl_2·6H_2O作为催化剂160℃、120秒整理织物的性能相比,回弹性提高了约20°,经纬向断裂强力分别提高了约4.1%和7.1%。 添加适合的溶胀剂可以提高防皱整理织物的效果以及改善织物整理后的性能,因此本文研究了整理液中添加多种溶胀剂如尿素、硫脲、三乙醇胺、乙二醇、二甘醇、甘油以及聚乙二醇对防皱整理织物性能的影响。试验表明,加入硫脲和三乙醇胺使回复角明显下降不适合用作添加剂。整理液中添加尿素、乙二醇、二甘醇和甘油于整理液中均可以改善整理织物的强力损失,但整理织物的回弹性略有降低。在所用的溶胀剂当中,以聚乙二醇(PEG)的效果最佳,不仅可以减少织物的强力损失,而且还提高整理织物的回弹性。通过对不同分子量的PEG研究发现,PEG600的效果最佳。F-ECO整理液中添加150g/l PEG600后,整理织物的回复角比未添加的提高了20°左右,撕破强力保留率从60.7%增加到89.3%,断裂强力保留率从51.1%增加到57.5%,整理织物的DP等级提高了约0.5级;柠檬酸(CA)整理液中添加150g/l的PEG600后,整理织物的回复角提高了约30°,断裂强力和撕破强力保留率分别增加了2.4%和14.7%,丁烷四羧酸(BTCA)整理液中添加150g/l的PEG600后,整理织物的回复角提高了约25°,整理织物的断裂强力和撕破强力保留率增加了8.5%和14%。此外,添加PEG600还可以提高织物的染色K/S值,改善整理织物的手感以及提高整理织物的耐磨性能。另外,添加PEG600可以降低整理织物的交联温度。和未添加PEG600的相比,F-ECO整理液中添加150g/l PEG600后,交联温度可从150℃降低至130℃,而整理织物的回复角仍可达到未添加的水平,断裂强力保留率从51.4%提高到72.7%,撕破强力保留率从60.7%提高到94.8%。同样,BTCA整理液中添加150g/lPEG600后,交联温度可从180℃降低至170℃,纬向断裂和纬向撕破强力保留率分别提高了24.7%和17.9%;CA整理织物的交联温度可从180℃降低至160℃,而断裂和撕破强力保留率分别提高了37.5%和24.9%。 通过对一氯均三嗪-β-CD(R-CD)在防皱整理中的研究发现,单独使用R-CD作为抗皱交联剂无法取得理想的防皱效果,其整理织物性能远低于改性2D树脂和柠檬酸的整理效果。但是在抗皱整理液中添加R-CD后,明显可以改善整理织物的强力损失。通过对交联剂F-ECO的用量、R-CD的用量、焙烘温度和时间等对整理织物性能的影响,确定R-CD在防皱整理中较合适的应用工艺为:100g/lF-ECO、20g/l R-CD、焙烘温度150℃、焙烘时间2min。在该工艺下,和未添加R-CD整理织物性能相比,经、纬向断裂强力保留率分别提高了17.7%和17%;经、纬向的撕破强力保留率分别提高了15.7%和43.2%。添加R-CD对整理织物的回弹性影响较小。 最后,本文对潮交联工艺进行了系统的研究。潮态交联是织物在部分溶胀状态下的交联,在潮态交联工艺中织物的含水率、交联剂用量、盐酸的用量、堆置时间等因素对潮态交联整理织物的性能有很大的影响,因此本文对上述影响因素进行了系统的研究,确定了潮态交联最适用的应用工艺为:交联剂F-ECO的浓度为200g/l,盐酸(1.8M)用量为30mmol/l,堆置时间为24hr,烘干后织物的含水率为6-8%,此时整理织物的湿回弹性为285.8°,比传统工艺整理的湿回弹性提高了20°左右;经纬向的断裂强力保留率比干态交联分别提高了21.8%和33.5%,潮态交联整理织物的DP等级比干态交联提高了约0.3级。通过显微镜观察发现,潮态交联所发生的交联反应对纤维无定形部分可及区的封闭较少,纤维内部的“空穴”较大,因此,潮态交联整理织物具有较高的回潮率和染色K/S值。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TS195.55

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