純棉織物接枝HEMA抗皺整理對織物性能的影響

程浩南

（西安工程大學紡織與材料學院，陜西西安710048）

純棉織物以其吸濕透氣、手感柔軟、穿著舒適等優點，深受廣大消費者的喜愛，但是，棉織物彈性較差、容易起皺、服裝保形性差，直接影響棉織物的服用性能。因此，需要經過抗皺整理來滿足消費者的需求[1]。傳統的抗皺整理，雖然不同程度提高了織物的抗皺性，但是，整理后對織物其它性能影響較大[1-5]。

原子轉移自由基聚合反應(ATRP)是一種活性可控的自由基聚合方法，同傳統表面整理方法相比，表面引發的原子轉移自由基聚合反應具有很多優點： 反應條件溫和；反應可控；具有寬廣的單體選擇范圍；可以賦予纖維素某些新性能，同時又保留纖維素固有的優點[6-7]。

本文將甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）利用原子轉移自由基聚合接枝到棉織物上進行抗皺整理，探討整理后織物物理性能的變化規律。

1 實驗

1.1 織物規格及試劑

市場售純棉織物： 135 g／m2。經過退漿、煮練、漂白。純棉織物具體規格見表1。

將甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）利用原子轉移自由基聚合（ATRP)接枝到棉織物上進行抗皺整理，所用的試劑見表2。

表1 織物規格

表2 實驗用藥品

1.2 純棉織物的接枝甲基丙烯酸羥乙酯工藝

在圓底燒瓶加入一定量的水和HEMA 溶解→加入催化劑CuBr 和配體PMDETA →棉織物大分子引發劑→搖勻并密封，將反應器抽真空，通入氮氣，反復若干次→置于振蕩水浴鍋中在所需溫度下反應一定時間→先用HCl 浸洗，再用甲醇洗3 次，然后用清水洗凈→80 ℃真空干燥箱烘2 h，冷卻30 min 稱重→進行有關測試。

1.3 測試儀器

1.3.1 織物白度測試儀器

試驗儀器與參數： WSD-III 型全自動白度儀（上海慶拓儀器設備有限公司）。

1.3.2 織物抗皺性能測試儀器

試驗儀器與參數: YG (B)41D-T 型全自動數字式織物折皺彈性儀（溫州大榮紡織儀器廠生產）。

1.3.3 織物回潮率測試儀器

試驗儀器與參數： YG747 通風式快速八籃烘箱（南通宏達實驗儀器有限公司生產）。

1.3.4 織物透氣性測試儀器

試驗儀器與參數： YG61E／II 數字式透氣量儀（寧波紡織儀器廠生產）。

1.3.5 織物斷裂強力的測試儀器

試驗儀器與參數: HD026 型電子織物強力儀（南通宏達實驗儀器有限公司生產）。

1.4 測試方法

1.4.1 織物白度測試方法

織物白度按GB／T8424.2-2001 紡織品色牢度試驗相對白度的儀器評定方法，將織物折成4 層，取不同點測3 次，取平均值。

1.4.2 織物抗皺性能測試方法

按照GB／T3819-1997 紡織品織物折痕回復性的測定回復角法，織物經、緯方向各取10 塊試樣測定的平均值之和。

1.4.3 織物回潮率測試方法

選取原棉織物和不同增重率的接枝棉織物，在恒定標準條件下平衡24 h，放入鋁盒中減量法稱其質量，然后將鋁盒放入烘箱中，105 ℃烘干2 h, 取出鋁盒放入干燥器中冷卻30 min，再稱得其絕對干質量，按公式（1）計算回潮率。

式中：M1—— 干燥前棉織物的質量；

M2—— 干燥后棉織物的質量。

1.4.4 織物透氣性測試方法

按照GB／T5453-1997，每塊試樣測5 次取平均值。

1.4.5 織物斷裂強力的測試方法

將織物剪成30 cm × 6 cm，拆去條樣的長邊紗線，使條樣的條邊中不含斷紗線，且短邊有效長度為5 cm。將拆好毛邊的織物放入相對濕度為65%的干燥器內，室溫平衡12 h 以上，按照GB／T3923-1997 測定，織物經、緯方向各取3 塊試樣測定取平均值，拉力100 N。

2 實驗結果與分析

2.1 接枝HEMA 抗皺整理對白度的影響

表3 HEMA 單體接枝對棉織物白度的影響

從表3 中可以看出，隨著HEMA 單體在純棉織物接枝率的不斷增大，織物的白度呈現有所下降，因為HEMA 單體接枝到純棉織物表面以后，當對織物進行白度測試時，導致測試光的反射率下降，最終導致織物白度測試下降。但是下降的最大幅度不顯著，因為HEMA 單體在純棉織物上接枝率為21.4%時，織物的白度下降的最大值為6.4%，用肉眼很難從外表上分辨出來。所以，接枝HEMA 單體對純棉織物進行抗皺整理對白度影響不顯著。

2.2 接枝HEMA 抗皺整理對抗皺性的影響

表4 HEMA 單體接枝對棉織物抗皺性能的影響

從表4 中可以看出，隨著HEMA 單體在純棉織物接枝率的不斷增大，織物的急彈性回復角和緩彈性回復角明顯增加，說明織物的抗皺性得到了明顯提高。因為HEMA 接枝到純棉織物上以后，HEMA 與棉纖維上的羥基發生醋化交聯反應, 從而形成交聯共價結合，減少了纖維素大分子的形變，起到了抗皺效果。

2.3 接枝HEMA 抗皺整理對拉伸斷裂強力的影響

表5 HEMA 單體接枝對棉織物斷裂強力的影響

從表5 中可以看出，隨著HEMA 單體在純棉織物接枝率的不斷增大，織物的斷裂強力有微弱下降的趨勢，但強力保持率均在96.8%以上。這是因為棉纖維具有超分子結構，棉纖維強力與取向度和結晶度有密切關系，并且棉纖維有較高的聚合度，其非結晶區只占30%左右[8]。利用ATRP 將HEMA 接枝到純棉織物上，接枝反應主要發生在纖維的非結晶區，基本沒有破壞纖維的骨架，接枝前后棉纖維的結晶結構基本沒有變化。所以織物的拉伸斷裂強力幾乎沒有太大變化。

2.4 接枝HEMA 抗皺整理對回潮率的影響

表6 HEMA 單體接枝對棉織物回潮率的影響

從表6 中可以看出，隨著HEMA 單體在純棉織物接枝率的不斷增大，織物的回潮率有微小的下降，沒有太大的變化。這是因為HEMA 接枝主要發生在棉纖維大分子的無定型區，雖然會封閉棉纖維大分子上的一些親水性基團，使織物的吸濕性能降低，但是，棉纖維的非結晶區較小，所以不會對織物吸濕性產生較大影響。除此之外，HEMA 單體本身含有大量的極性基團，還會對織物吸濕性的損失起到一定程度的補償。

2.5 接枝HEMA 抗皺整理對透氣性的影響

表7 HEMA 單體接枝對棉織物透氣性的影響

從表6 中可以看出，隨著HEMA 單體在純棉織物接枝率的不斷增大，織物的透氣性有所下降，但是下降幅度很小。這是因為織物透氣性受織物中紗線交織點所形成的空隙的數量和大小的影響，當其它條件確定時，織物中紗線交織點所形成的空隙數量越多，空隙越大，織物的透氣性越好。HEMA 單體接枝在棉織物表面，隨著純棉織物接枝率的增加，織物中紗線交織點所形成的空隙變小，導致織物透氣性能有所下降。

3 結論

（1）經接枝HEMA 抗皺整理的純棉織物的急彈性回復角和緩彈性回復角明顯增加，說明織物的抗皺性能得到明顯提高。

（2）經接枝HEMA 抗皺整理的純棉織物的斷裂強力、白度、回潮率和透氣率都有略微變化，但是，織物其它性能基本保持不變。

（3）利用原子轉移自由基聚合將甲基丙烯酸羥乙酯接枝到純棉織物上進行抗皺整理是可行的，但是，該工藝還沒有大量應用到生產實踐中，仍需要進行大量相關的工藝探討。

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