摘要:介紹了純棉針織物起皺原因和抗皺機理,分析了不同用量納米粉和有機硅柔軟劑對抗皺性能的影響,并通過正交實驗優(yōu)化,得出抗皺整理最優(yōu)工藝參數(shù),即納米粉用量0.6%,柔軟劑用量2.5%,焙烘溫度150℃,焙烘時間3 min。測試了抗皺整理最優(yōu)工藝處理后織物的折皺回復(fù)角、頂破強力、懸垂系數(shù)等服用性能。結(jié)果表明,對純棉針織物進行納米氧化鋅抗皺整理,其折皺回復(fù)角明顯提高,抗皺效果較好,且布面不含甲醛,基本不改變織物其他服用性能,有很好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞:純棉針織物;納米氧化鋅;抗皺整理;有機硅柔軟劑;折皺回復(fù)角;服用性能
純棉針織物的防皺性能可通過對織物或服裝使用交聯(lián)劑整理的傳統(tǒng)方法來實現(xiàn),但仍存在一些問題。傳統(tǒng)的防皺整理會對人體和環(huán)境造成不利的影響。其原因是:樹脂整理劑(如DMDHEU)在整理加工、儲存和消費者使用過程中,會釋放致癌物甲醛,次磷酸鈉是多元羧酸整理中最有效的催化劑,但它對環(huán)境極其不利;整理后棉織物強力損失嚴(yán)重,織物強力損耗是由于纖維素纖維的惡化,就會導(dǎo)致洗滌耐久性降低。
而納米技術(shù)是提高織物防皺整理的一種選擇,可以避免傳統(tǒng)方法的缺陷。納米粒子能有效地滲入到棉纖維內(nèi)部,它們由于特殊的性能,更容易有效地與纖維素纖維發(fā)生反應(yīng)從而產(chǎn)生防皺效果。由于這種方法產(chǎn)生永久鏈接,使得整理效果持久,更耐洗滌,甚至納米整理織物在洗滌30次后仍有防皺性能,手感柔軟并且洗滌后不易察覺有性能損失:”。納米技術(shù)的應(yīng)用沒有副作用,且納米材料沒有毒性,對環(huán)境友好,有著廣闊的發(fā)展前景。本文采用納米材料和有機硅柔軟劑相結(jié)合的方法來改善純棉針織物的抗皺性能。
1 實驗
1.1 材料
1+1羅紋純棉針織物。
1.2 主要的化學(xué)藥品
納米氧化鋅(20nm,南京海泰納米科技有限公司)、分散劑(江蘇姜堰市環(huán)球化工廠)、去離子水(西安化學(xué)試劑廠)、柔軟劑、滲透劑JFC。
1.3 儀器
BS110S型電子天平、JY98-3D型超聲波細(xì)胞粉碎機、BME100LX- S型高速剪切乳化機、101C-2B電熱鼓風(fēng)于燥箱、P-A1型強力壓染樹脂機、R-3型自動定形烘于機、YG(B)541D-I型全自動數(shù)字式織物折皺彈性儀、YG(B)026D-500型電子織物強力機、YG141D型數(shù)字式織物厚度儀、YG811型織物懸垂儀。
1.4 整理工藝
工藝流程:二浸二軋(軋余率80%左右)→預(yù)烘(90℃,15 min)→焙烘→水洗。
整理液制備:將納米材料加入一定量的去離子水中,然后加入一定比例的分散劑,在高速剪切乳化機上乳化一定時間,隨后在超聲波細(xì)胞粉碎機工作一定時間,配制成穩(wěn)定的納米整理液。
1.5 折皺產(chǎn)生原因及抗皺機理
棉纖維是由β-D葡萄糖剩基通過1,4甙鍵鏈接起來的纖維素大分子組成的。純棉針織物的折皺取決于其纖維的結(jié)構(gòu)特性,棉纖維從結(jié)構(gòu)上說分為結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)。織物折皺時,由于外力的作用,使纖維彎曲變形,側(cè)序度高的區(qū)域中存在的氫鍵能共同承受外力作用,發(fā)生分子間移動的機會較少,主要是彈性形變;而在側(cè)序度低的區(qū)域,大分子排列不整齊,區(qū)域中的氫鍵受外力作用而變形,并隨鍵的強度不同發(fā)生鍵的斷裂或基本結(jié)構(gòu)單元的相對位移,當(dāng)外力去除后,系統(tǒng)發(fā)生蠕變回復(fù)[2]。但在劇烈的外力作用(洗滌或穿著過程)下,會破壞原來的氫鍵,使纖維大分子間產(chǎn)生相對滑移,并能在新的位置上產(chǎn)生新的氫鍵。當(dāng)外力去除后,盡管受原有未斷裂的氫鍵和分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)影響,使系統(tǒng)有回復(fù)至原狀態(tài)的趨勢,但新形成的氫鍵產(chǎn)生的阻力大于回復(fù)力,所以棉織物不能產(chǎn)生回復(fù)變形,即出現(xiàn)折皺。
采用納米整理劑對棉針織物進行抗皺整理,由于納米材料表面活性中心多,吸附能力強等,具有較強的催化特性。不僅可以與纖維素纖維發(fā)生反應(yīng),而且能在纖維表面形成一層保護膜,這樣就限制了大分子之間的相對滑動;同時采用有機硅柔軟劑,不僅有利于抗皺整理,而且有利于改善織物的手感和風(fēng)格。因此,基于以上論述,采用納米整理和有機硅整理結(jié)合的方法是有一定的理論基礎(chǔ)的,而且是可行的。
2 性能測試
2.1 織物折皺回復(fù)角測試
在YG(B)541D-Ⅰ型全自動數(shù)字式織物折皺彈性儀上按GB/T 38—1983測試。
2.2 織物頂破強力測試
在YG(B)026D-500型電子織物強力機上按FZ/T 72004.2—2000測試。
2.3 織物厚度測試
在YG141D型數(shù)字式織物厚度儀上測試。
2.4 織物懸垂性測試
在YG811型織物懸垂儀上按FZ/T 01045—1996測試。
3 結(jié)果與討論
3.1 納米材料用量對織物抗皺性能的影響
張瑞萍等[3]采用納米氧化鋅和水溶性聚氨酯作用于真絲織物,折皺回復(fù)角由200.3°提高到285.2°,整理中用到納米整理劑0.5%;趙海洋等[4]探討了納米二氧化鈦的加入量對純棉平紋、斜紋織物抗皺整理效果的影響,當(dāng)納米二氧化鈦的濃度為0.1 g/L時,效果較好。有關(guān)納米技術(shù)在織物抗皺整理中的應(yīng)用已有研究,基于他人的研究,選擇納米材料的用量。因為納米材料的用量太大會影響到織物手感和風(fēng)格,所以納米粉的用量初選在0.2%~2.0%。測試不同比例納米粉的純棉針織物折皺回復(fù)角(縱+橫),結(jié)果如表1所示。
表1 不同比例納米粉整理的織物折
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