椰油基葡萄苷及在織物抗皺整理中的泡沫性能研究

金國(guó)標(biāo)，劉建華

(1.浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院，杭州　310018；2.浙江傳化股份有限公司，杭州　311215)

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椰油基葡萄苷及在織物抗皺整理中的泡沫性能研究

金國(guó)標(biāo)1，劉建華2

(1.浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院，杭州310018；2.浙江傳化股份有限公司，杭州311215)

摘要：以椰油基葡萄苷(APG0814)為抗皺整理用發(fā)泡劑，采用剪切法分析APG0814水溶液的泡沫(發(fā)泡及穩(wěn)泡)性能，討論抗皺整理助劑(抗皺劑TF-650、催化劑TF-651、醋酸)對(duì)APG0814水溶液泡沫性能的影響，研究海藻酸鈉、陰離子表面活性劑對(duì)抗皺整理液(含APG0814、抗皺劑TF-650、催化劑TF-651、醋酸)的泡沫性能影響。結(jié)果表明：APG0814水溶液的發(fā)泡性及泡沫穩(wěn)定性均隨其濃度的增加而增加，并最終趨于穩(wěn)定值；抗皺劑TF-650的加入降低了APG0814的穩(wěn)泡性，但對(duì)發(fā)泡性影響不大；催化劑TF-651或醋酸加入后顯著降低了APG0814水溶液的泡沫性能，但抗皺整理助劑濃度變化對(duì)APG0814水溶液的泡沫性能影響不大。海藻酸鈉加入抗皺整理液后泡沫穩(wěn)定性提高，但對(duì)發(fā)泡性提升不大，繼續(xù)加入陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)后，抗皺整理液的發(fā)泡性及穩(wěn)泡性均有提高。

關(guān)鍵詞：椰油基葡萄苷；泡沫性能；抗皺劑；海藻酸鈉；十二烷基硫酸鈉

泡沫染整是將通過(guò)發(fā)泡制成泡沫體系后施加于織物上的一種低給液染整工藝。泡沫染整具有節(jié)能節(jié)水、生產(chǎn)效率高、加工品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，正逐步應(yīng)用于紡織品的功能整理[1]。目前，泡沫整理的研究多集中在泡沫加工的工藝因素對(duì)整理效果的影響[2-5]，而功能整理助劑對(duì)發(fā)泡劑性能(發(fā)泡性和穩(wěn)泡性)的影響尚未引起重視。染整用功能整理助劑多為陰離子或非離子型，或與之配伍，泡沫整理用發(fā)泡劑也多為陰離子或非離子型表面活性劑。陰離子表面活性劑的發(fā)泡性能普遍優(yōu)于非離子表面活性劑，但后者的穩(wěn)泡性能更突出。已有研究表明，二者按照一定比例復(fù)配后可顯著提高泡沫性能[6]。烷基多苷(APG)又名烷基糖苷，由可再生資源(淀粉或葡萄糖和天然脂肪醇)為原料而制得，耐酸耐硬水性能優(yōu)良，是一類環(huán)保型非離子表面活性劑[7]。

本文以椰油基烷基糖苷(APG0814)為抗皺整理用發(fā)泡劑，采用剪切發(fā)泡方式，以DFA100型泡沫視頻動(dòng)態(tài)分析儀測(cè)試了其泡沫性能，并考察了抗皺劑TF-650、催化劑TF3651及醋酸對(duì)APG0814水溶液泡沫性能的影響；在此基礎(chǔ)上，考察了穩(wěn)泡劑海藻酸鈉及陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDS)對(duì)抗皺整理液(含APG0814、抗皺劑TF-650、催化劑TF-651及醋酸)的泡沫性能影響。

1試驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

試劑：抗皺劑TF-650(工業(yè)級(jí)，浙江傳化股份有限公司)，催化劑TF-651(工業(yè)級(jí)，浙江傳化股份有限公司)，醋酸(分析純，杭州高晶精細(xì)化工有限公司)，海藻酸鈉(化學(xué)純，南京化學(xué)試劑有限公司)，椰油基葡萄苷(APG0814，工業(yè)級(jí)，臨沂市蘭山區(qū)綠森化工有限公司)，十二烷基硫酸鈉(SDS，分析純，撫順利瑩化工有限公司)。

儀器：DFA100型泡沫視頻動(dòng)態(tài)分析儀(德國(guó)Kruss公司)，HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋(常州國(guó)華電器有限公司)。

1.2試驗(yàn)方法

采用DFA100型泡沫視頻動(dòng)態(tài)分析儀，由剪切法分析發(fā)泡性及泡沫的穩(wěn)定性。將待測(cè)溶液置于20℃數(shù)顯恒溫水浴鍋中平衡一段時(shí)間，然后取40mL放于DFA100型泡沫視頻動(dòng)態(tài)分析儀的量杯中，以4000r/min的速度剪切20s，讀取不同時(shí)間的泡沫高度。

1.3泡沫性能測(cè)試

1.3.1發(fā)泡性

發(fā)泡性以FH0表示，其為發(fā)泡終結(jié)時(shí)的泡沫高度，本文指的是剪切停止后0min的泡沫高度讀數(shù)，其單位為mm。該數(shù)值越大，表示發(fā)泡性越好。

1.3.2泡沫穩(wěn)定性

泡沫穩(wěn)定性以R5表示，其為泡沫老化5min的泡沫高度占發(fā)泡結(jié)束時(shí)泡沫高度的百分比，其單位為%。R5=(FH5/FH0)×100%。式中，F(xiàn)H5為剪切停止后5min時(shí)的泡沫高度，F(xiàn)H0為剪切停止后0min時(shí)的泡沫高度。該數(shù)值越大，表示泡沫高度穩(wěn)定性越好。

2結(jié)果與討論

2.1APG0814質(zhì)量濃度對(duì)泡沫性能的影響

采用剪切法測(cè)定了不同質(zhì)量濃度APG0814水溶液的發(fā)泡性及穩(wěn)泡性，結(jié)果如表1所示。

表1APG0814質(zhì)量濃度對(duì)其水溶液泡沫性能的影響

濃度/(g/L)26101418FH0/mm4961808182R5/%5158808182

從表1中可知，當(dāng)APG0814質(zhì)量濃度為10g/L時(shí)，達(dá)到其臨界膠束濃度，此時(shí)氣/液表面上吸附的APG0814已接近飽和，因此，溶液的發(fā)泡及穩(wěn)泡性趨于穩(wěn)定。本文試驗(yàn)中APG0814的質(zhì)量濃度選為10g/L。

2.2抗皺助劑對(duì)APG0814水溶液泡沫性能的影響

2.2.1抗皺劑TF-650質(zhì)量濃度對(duì)APG0814水溶液泡沫性能的影響

抗皺劑TF-650的質(zhì)量濃度決定了整理后織物的抗皺效果。實(shí)驗(yàn)考察了TF-650不同質(zhì)量濃度對(duì)泡沫性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2抗皺劑TF-650質(zhì)量濃度對(duì)APG0814泡沫性能的影響

濃度/(g/L)050100200300FH0/mm8078828277R5/%8049505047

由表2可知，抗皺劑TF-650的存在對(duì)于APG0814的發(fā)泡性無(wú)顯著影響，但降低了泡沫穩(wěn)定性。其原因可能是抗皺劑TF-650不帶電且黏度較低，發(fā)泡時(shí)不影響表面活性劑分子在氣/液界面的快速鋪展。而在泡沫老化過(guò)程中，抗皺劑TF-650因其分子量小且分子極性大，造成泡壁上APG0814分子排列不夠緊密，降低了膜的氣閉性和修復(fù)能力，從而造成泡沫穩(wěn)定性下降。

2.2.2催化劑TF-651質(zhì)量濃度對(duì)APG0814水溶液泡沫性能的影響

在織物的抗皺整理中，催化劑可提高抗皺劑與棉織物間的反應(yīng)活性。用量一般為抗皺劑用量8%～15%，基于此配方，改變其質(zhì)量濃度，試驗(yàn)考察了APG0814水溶液泡沫性能，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3催化劑TF-651不同質(zhì)量濃度對(duì)APG0814泡沫性能的影響

濃度/(g/L)0510152025FH0/mm804645454646R5/%803938343433

由表3可知，催化劑TF-651的存在顯著降低了APG0814水溶液的發(fā)泡性和穩(wěn)泡性，但濃度對(duì)其影響不大。分析認(rèn)為APG0814作為一種非離子表面活性劑，其水溶性是借助親水端與水之間的氫鍵作用，而催化劑TF-651中多為金屬鹽，可破壞氫鍵，致使APG0814分子排列不夠緊密，降低液膜的氣閉性，最終引起泡沫穩(wěn)定性下降。

2.2.3醋酸質(zhì)量濃度對(duì)APG0814水溶液泡沫性能的影響

抗皺劑TF-650與纖維素在弱酸環(huán)境下有較好的交聯(lián)反應(yīng)，因此常添加pH調(diào)節(jié)劑，賦予抗皺劑更好的反應(yīng)性能，其中醋酸為常用的pH調(diào)節(jié)劑。考察了醋酸不同質(zhì)量濃度對(duì)APG0814水溶液泡沫性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4醋酸不同質(zhì)量濃度對(duì)APG0814泡沫性能的影響

濃度/(g/L)00.51.52.03.04.05.0FH0/mm80525352515453R5/%80464849514846

由表4可知，醋酸的加入對(duì)APG0814水溶液的發(fā)泡性和穩(wěn)泡性下降較大，但其質(zhì)量濃度變化卻影響不大。其原因可能是醋酸這種水溶性極佳的小分子會(huì)影響親水端對(duì)自由水的束縛力，造成泡壁中液體的流動(dòng)性增加；此外，醋酸根離子帶負(fù)電荷降造成APG0814分子排列不夠緊密從而使降低液膜的氣閉性，從而造成泡沫穩(wěn)定性下降。

2.3其他助劑對(duì)抗皺用發(fā)泡原液的泡沫性能的影響

添加單一抗皺助劑對(duì)APG0814泡沫性能影響較大，但其質(zhì)量濃度變化對(duì)APG0814泡沫性能影響不大。而泡沫抗皺整理液為發(fā)泡劑APG0814、抗皺劑TF-650、催化劑TF-651、醋酸的混合液，考慮到浸軋抗皺整理效果與助劑質(zhì)量濃度的關(guān)系，選定泡沫抗皺用整理液組成為：抗皺劑TF-650質(zhì)量濃度為150g/L，催化劑TF-651質(zhì)量濃度為15g/L，醋酸質(zhì)量濃度為2g/L，APG0814質(zhì)量濃度為10g/L，研究發(fā)現(xiàn)，該整理液雖沒(méi)有出現(xiàn)沉淀或者懸濁現(xiàn)象，但發(fā)泡原液的發(fā)泡高度僅為55mm，R5僅為49%，遠(yuǎn)低于APG0814水溶液的發(fā)泡高度及其泡沫穩(wěn)定性。因此研究了其他添加助劑對(duì)抗皺整理液泡沫性能的影響。

海藻酸鈉作為常用增稠劑可有效提升泡沫穩(wěn)定性，因此考察了海藻酸鈉質(zhì)量濃度對(duì)泡沫原液的發(fā)泡性及其泡沫穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5海藻酸鈉不同質(zhì)量濃度對(duì)泡沫性能的影響

海藻酸鈉濃度/(g/L)00.10.30.51.0FH0/mm5556565654R5/%4953606264

注：APG0814質(zhì)量濃度10g/L，抗皺劑TF-650質(zhì)量濃度150g/L，催化劑TF-651質(zhì)量濃度10g/L，醋酸質(zhì)量濃度2g/L。

由表5可知，海藻酸鈉的加入對(duì)發(fā)泡原液發(fā)泡性提升不大，當(dāng)質(zhì)量濃度過(guò)高時(shí)，發(fā)泡性略有下降，但對(duì)泡沫穩(wěn)定性提高較大，海藻酸鈉質(zhì)量濃度在0.1g/L到1.0g/L之間變化時(shí)，R5從49%增加至64%。其原因可能是海藻酸鈉質(zhì)量濃度的增加有利于泡壁間液體黏度的提高，降低泡沫排液的速率，從而延緩了液膜破裂時(shí)間，提高了泡沫的穩(wěn)定性。但是黏度過(guò)高，不利于表面活性劑快速遷移到新生的氣/液界面。因此，為兼顧泡沫抗皺原液的發(fā)泡性及其泡沫的穩(wěn)定性，選擇海藻酸鈉質(zhì)量濃度為0.5g/L。

有文獻(xiàn)可知，陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑復(fù)配產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)[6-8]。為使抗皺用發(fā)泡原液具有更好的發(fā)泡性，考察了常用陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)的加入對(duì)發(fā)泡原液性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6SDS不同質(zhì)量濃度對(duì)發(fā)泡原液性能的影響

濃度/(g/L)02468FH0/mm5678808181R5/%6286888888

注：APG0814質(zhì)量濃度10g/L，抗皺劑TF-650質(zhì)量濃度150g/L，催化劑TF-651質(zhì)量濃度10g/L，醋酸質(zhì)量濃度2g/L，海藻酸鈉質(zhì)量濃度0.5g/L。

由表6可知，APG0814復(fù)配陰離子表面活性劑SDS可有效提升發(fā)泡性及穩(wěn)泡性。這是因?yàn)锳PG0814分子之間插入陰離子表面活性劑SDS，增加了原來(lái)的非離子發(fā)泡劑分子間的電斥性，增加了生成膠團(tuán)的難度，使混合液的CMC值上升。發(fā)泡過(guò)程中，有利于表面活性劑從膠束中快速解離，并在有效降低新生界面的表面張力。泡沫老化過(guò)程中，陰離子表面活性劑SDS增加了液膜之間的電斥力，使液膜不容易破裂，因此增加了泡沫穩(wěn)定性。綜合考慮，選擇SDS的濃度為4g/L。

3結(jié)論

a) APG0814水溶液的發(fā)泡性及泡沫穩(wěn)定性均隨著其質(zhì)量濃度的增加而增加，當(dāng)達(dá)到10g/L時(shí)，趨于穩(wěn)定；抗皺整理助劑的加入降低了APG0814水溶液的發(fā)泡性及其泡沫的穩(wěn)定性，但在實(shí)驗(yàn)研究的濃度范圍內(nèi)，助劑質(zhì)量濃度對(duì)APG0814泡沫性能影響不大。

b) 海藻酸鈉的加入對(duì)APG0814的發(fā)泡性影響不大，但是對(duì)穩(wěn)泡性作用明顯；繼續(xù)添加SDS可進(jìn)一步提升穩(wěn)泡性且顯著提高發(fā)泡性。

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(責(zé)任編輯：陳和榜)

收稿日期：2015-06-04

作者簡(jiǎn)介：金國(guó)標(biāo)(1990-)，男，浙江上虞人，碩士研究生，主要從事生態(tài)紡織品染整加工方面的研究。

中圖分類號(hào)：TQ423.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X(2016)02-0022-04

Study on Coco-glucoside and Its Foaming Properties in Anti-wrinkle Finishing of Fabrics

JINGuobiao1,LIUJianhua2

(1.College of Materials and Textiles, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China;2.Zhejiang Transfar Co., Ltd., Hangzhou 311215, China)

Abstract：With coco-glucoside (APG0814) as foaming agent for anti-wrinkle finishing, this paper analyzes foaming (foaminess and foam stabilization) properties of APG0814 aqueous solution with shearing method, discusses the influence of anti-wrinkle finishing auxiliary (anti-wrinkle agent TF-650, catalyst TF-651 and acetic acid) on foaming properties of APG0814 aqueous solution and studies the influence of alginate sodium and anionic surfactant on foaming properties of anti-winkle finishing liquid (containing APG0814, anti-wrinkle agent TF-650, catalyst TF-651 and acetic acid). The result shows that foaminess and foam stability of APG0814 aqueous solution increase with the increase of concentration and finally approach a stable value; the addition of anti-wrinkle agent TF-650 reduces the foam stability of APG0814 but does not have great influence on foaminess; the addition of catalyst TF-651 or acetic acid significantly reduces foaming properties of APG0814 aqueous solution, but concentration variation of anti-wrinkle finishing auxiliary does not have great influence on foaming properties of APG0814 aqueous solution. After alginate sodium is added to anti-winkle finishing agent, foam stability increases but foaminess does not increase greatly. After the addition of anionic surfactant SDS, both foaminess and foam stability of anti-wrinkle finishing agent increase.

Key words：coco-glucoside; foaming properties; anti-wrinkle agent; alginate sodium; sodium dodecyl sulfate(SDS)