棉织物柠檬酸/水性聚氨酯无甲醛免烫整理体系优化及其机理研究

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柠檬酸属于多元羧酸类无甲醛免烫整理剂中的一种,其价格低廉、无毒、绿色可再生,被认为是性价比最高的免烫整理剂之一。然而,经柠檬酸免烫整理后的棉织物折皱回复性不佳、布面泛黄严重、强力损失大等缺点严重制约了柠檬酸的进一步广泛应用。本课题研究主要针对柠檬酸免烫整理折皱回复性能问题,提出丝光-液氨前处理以及柠檬酸/水性聚氨酯复配免烫整理来对其免烫性能进行提升,并从纤维内部孔隙结构变化角度分析了其中蕴含的免烫机理;针对柠檬酸免烫整理突出的布面泛黄和强损问题,提出过氧化氢活化后漂白技术来对其布面白度和强力保留率进行提升,并对后漂白的机理进行了分析。具体的研究内容和结论如下:(1)对传统柠檬酸免烫整理工艺进行单因素实验分析并探究前处理对柠檬酸免烫整理棉织物性能的提升。单因素实验条件涵盖了柠檬酸整理浓度、催化剂次亚磷酸钠用量、整理液p H、焙烘温度和焙烘时间。综合分析免烫棉织物折皱回复角、白度和强力保留率,选出柠檬酸免烫整理的适宜工艺,为全文奠定了研究基础。丝光、液氨前处理对织物性能有重要影响。通过比较单独丝光和丝光-液氨联合前处理棉织物柠檬酸免烫整理后的织物性能,发现经丝光-液氨联合前处理的棉织物由于纤维内部结晶含量较低、纤维结构更加紧密、均匀,有利于增强纤维内部横向氢键的交联,从而有利于棉织物在免烫整理后获得更好的织物折皱回复性能、织物水洗外观平整度、织物柔软性能以及织物拉伸断裂强力保留率。因此,对将进行免烫整理的棉织物先进行丝光-液氨联合前处理可有助于获得更好的免烫性能。(2)采用环保水性聚氨酯与柠檬酸复配免烫整理进一步提高棉织物的免烫性能。将六种商业水性聚氨酯以不同整理浓度与柠檬酸进行复配免烫整理,测试分析了免烫整理棉织物的折皱回复角、柔软度、拉伸断裂强力、白度、水洗后外观平整度以及润湿性能。结果发现,水性聚氨酯与柠檬酸存在协同作用,复配水性聚氨酯免烫整理可以有效提升织物免烫性能,具体的提升效果与水性聚氨酯的软硬段结构有关。通过织物SEM表观形态观察发现,复配水性聚氨酯免烫整理棉织物纤维表面有一层光滑的弹性膜,该膜可在一定程度上修复柠檬酸免烫整理带来的纤维酸性损伤,同时提供一定的弹性形变回复力来增强棉织物的免烫性能。(3)通过采用差示扫描量热法测试棉织物免烫整理前后纤维内部孔隙结构的变化来探究蕴含的免烫机理。差示扫描量热法可测得潮湿态棉织物的等温吸热曲线,通过对该等温曲线的分析可得棉织物纤维内部不同孔隙中可冻结结合水的含量,从而可间接获得纤维内部的孔隙分布情况。对退浆、退浆-煮漂、退浆-煮漂-丝光、退浆-煮漂-丝光-液氨四种前处理原棉以及它们对应的柠檬酸免烫整理棉织物纤维内部孔隙分布的实验探究发现,四种原棉织物经柠檬酸免烫整理后,纤维内部总孔隙含量皆增加、平均孔隙直径皆下降、孔隙分布皆趋于均匀集中;对柠檬酸/水性聚氨酯复配体系免烫整理棉织物纤维内部孔隙分布的实验探究发现,水性聚氨酯除了在纤维表面成膜作用以外,还存在对纤维内部孔隙的填充作用。(4)针对柠檬酸免烫整理突出的布面泛黄以及强损问题,采用免烫后漂白的方式对泛黄免烫棉织物进行白度和强力的提升。N-[4-(三乙基铵甲撑)苯酰基]己内酰胺氯化物(TBCC)活化过氧化氢体系可产生过氧酸破坏发色团的共轭发色结构从而提升免烫棉织物的白度。TBCC活化过氧化氢温和的后漂白条件,对免烫棉织物折皱回复性能影响较小并能修复部分免烫带来的织物强力损伤。对经常规漂白前处理的免烫棉织物进行TBCC浸渍工艺后漂白处理,所得免烫棉织物的CIE白度值>80,强力保留提升了12%。在此基础上为节能减排,进一步提出省却棉织物常规漂白前处理步骤,对仅退浆前处理的柠檬酸免烫棉织物进行TBCC浸渍工艺一次后漂白处理,所得免烫棉织物白度值仍可>75,强力保留率仍提升了5%。为使后漂白效率更高,并进一步适应工业化应用,提出使用快速轧蒸工艺后漂白代替上述浸渍工艺后漂白。轧蒸后漂织物带液量低、处理速度快(短至2 min),漂后免烫棉织物白度值仍可>70,强力保留率也可获得一定的提升。本课题主要针对柠檬酸体系免烫整理棉织物存在的折皱回复性能不高、表观泛黄严重以及强力损失大等问题提出了相应的绿色环保、节能减排的解决方法,期间系统研究并分析了实验的工艺参数及机理。本课题的研究结果对柠檬酸在棉织物免烫整理上的广泛应用有积极推动作用,同时也可为绿色环保免烫整理技术的开发生产提供参考指导。
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