膠炭整理液整理滌綸針織物配置參數(shù)優(yōu)化研究

甄 超，張曉明

(閩南理工學(xué)院，福建 石獅 362700)

空氣中的異味主要指能夠?qū)θ祟愋嵊X器官進(jìn)行刺激，引起人體不愉快感或是對(duì)人體造成傷害的氣味。異味的來源主要有人體異味、室內(nèi)裝飾產(chǎn)生的異味、微生物異味、紡織品異味、生活垃圾及煙草等，這些異味在不同程度上會(huì)對(duì)人體健康造成一定的影響[1]。目前，關(guān)于紡織品除異味的方法主要有掩蓋法[2]、吸收法[3]、鐵鈦氰氧化法[4]、化學(xué)法[5]及光觸酶催化除異味法[6]等。采用吸收法研制活性炭紡織品時(shí)，不僅要求膠炭整理液具有較好的分散性和穩(wěn)定性，還要求粘合劑具有良好的粘合能力，因此，合理配置整理液中各組分的配比就顯得尤為重要[7]。本文通過對(duì)活性炭、粘合劑、分散劑、助劑等配比進(jìn)行優(yōu)化，分析各因素對(duì)膠炭整理液的分散穩(wěn)定性及織物載炭量的影響，并采用浸漬涂布法將活性炭粉均勻涂布在織物上，使其具有較高的織物載炭量，可以為進(jìn)一步研究紡織品功能改性技術(shù)提供參考，同時(shí)也可以為紡織印染行業(yè)提供借鑒。

1 試劑及儀器

試劑：椰殼活性炭粉(活性炭，分析純)、十二烷基硫酸鈉(分散劑，分析純)、聚醋酸乙烯乳液(粘合劑，分析純)、聚乙烯醇(助劑，分析純)、去離子水。

主要材料：滌綸羅紋空氣層組織織物。

2 膠炭整理液的制備及分析

2.1 膠炭整理液的制備

2.1.1取適量聚乙烯醇加入到去離子水中，在水浴鍋中加熱至100℃，并在電動(dòng)攪拌器下攪拌至完全溶解，制得溶液1；

2.1.2將適量椰殼活性炭粉加入到溶液1中，并攪拌至其完全溶解，制得溶液2；

2.1.3將適量十二烷基硫酸鈉加入到溶液2中，并攪拌至其完全溶解，制得溶液3；

2.1.4將適量聚醋酸乙烯乳液加入到溶液3中，并攪拌至其完全溶解，制得溶液4，靜置待用。

2.2 測(cè)試指標(biāo)

2.2.1分散穩(wěn)定性測(cè)試

從已配制好的膠炭混合物溶液(溶液4)中取出10 mL，移入帶有刻度的試管中靜置24 h，觀察炭粉的沉降體積V，依據(jù)沉降法來確定膠炭整理液的穩(wěn)定性能。根據(jù)式(1)求得膠炭整理液的分散穩(wěn)定性M(%)，若該值越大，表示分散穩(wěn)定性越好。

六壩干、斗、農(nóng)渠總長(zhǎng)100.19km、各類建筑物 2050座，大都建于六七十年代，運(yùn)行年限長(zhǎng)，老化失修嚴(yán)重，渠道完好率低。標(biāo)準(zhǔn)量水?dāng)嗝嫔伲箿y(cè)水量水不精確。

式(1)

其中：M—分散穩(wěn)定性，%

V—炭粉的沉降體積，mL

2.2.2織物載炭量測(cè)試

采用織物載炭量來評(píng)價(jià)織物整理效果，若該值越大，表示織物表面承載的活性炭量越多，織物的吸附能力也就越強(qiáng)，具體計(jì)算公式見式(2)。

式(2)

其中：X—織物載炭量，%

m0—未整理時(shí)織物重量，g/m2

m—整理后織物重量，g/m2

2.3 膠炭整理液整理織物的單因素分析

2.3.1膠炭整理液整理織物實(shí)驗(yàn)工藝及基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)處方

選用滌綸羅紋空氣層組織織物為原料，規(guī)格為10 cm×10 cm，浴比為1∶25，壓輥遍數(shù)為1，干燥溫度為100℃，浸泡洗滌溫度為40℃，洗滌時(shí)間30 min，對(duì)織物進(jìn)行整理試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)工藝流程如圖1所示。

圖1 膠炭整理液整理織物工藝流程圖

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)處方：選擇粘合劑含量15%，助劑含量0.6%，活性炭粉含量10%，分散劑量/活性炭量的比值為0.2。

2.3.2分散劑含量對(duì)膠炭整理液穩(wěn)定性的影響

以十二烷基硫酸鈉為分散劑，在活性炭量不變的情況下，選擇分散劑量/活性炭量為0.1～0.7，制備膠炭整理液，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1分散劑量與膠炭整理液穩(wěn)定性關(guān)系

分散劑量/活性炭量0．10．20．30．40．50．60．7M(%)65．172．368．563．255．738．423．8

十二烷基硫酸鈉為陰離子表面活性劑，其在水中溶解時(shí)會(huì)使活性炭粉周圍產(chǎn)生負(fù)電荷，而Na+分布在其周圍，出現(xiàn)雙電層現(xiàn)象，使得微粒之間產(chǎn)生排斥作用，可以防止微粒集聚，達(dá)到使整理液穩(wěn)定目的。由表1可知，當(dāng)分散劑量/活性炭量的比值在0.2左右時(shí)，膠炭整理液的穩(wěn)定性達(dá)到最好，分析原因是由于當(dāng)十二烷基硫酸鈉含量過高時(shí)，會(huì)使得整理液中陽(yáng)離子濃度增加，致使活性炭粉周圍雙電層電位降低，微粒之間的排斥作用減弱，形成活性炭粉的沉淀物。

2.3.3粘合劑含量對(duì)織物載炭量的影響

以聚醋酸乙烯乳液為粘合劑，選擇粘合劑含量為4%～20%，制備膠炭整理液，進(jìn)行浸漬涂布實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2粘合劑含量與織物載炭量之間的關(guān)系

粘合劑含量(%)48121620X(%)2．3828．703．754．733．36

活性炭粉通過粘合劑使其承載在織物上，由表2可知，當(dāng)粘合劑含量為16%左右時(shí)織物的載炭量最大，且粘合劑過少或過多都不利于織物對(duì)活性炭粉的承載。分析原因是當(dāng)粘合劑含量較少時(shí)，隨著粘合劑含量的提高，可以增加膠炭整理液的粘度，但當(dāng)粘合劑含量過高時(shí)，織物載炭量便會(huì)相對(duì)減少，使得過多的粘合劑粘附在織物上。

2.3.4活性炭粉含量對(duì)織物載炭量的影響

以椰殼活性炭粉為活性炭粉，粒徑約5 μm，選擇活性炭含量為2.5%～20%，制備膠炭整理液，進(jìn)行浸漬涂布實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3活性炭粉含量與織物載炭量之間的關(guān)系

活性炭粉含量(%)2．5510152025X(%)6．255．407．567．7111．278．15

由表3可知，隨著活性炭粉含量的提高，織物載炭量呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，當(dāng)活性炭粉含量在20%時(shí)，織物載炭量達(dá)到最大。分析原因主要為當(dāng)活性炭粉含量在20%以下時(shí)，隨著活性炭粉含量的提高，會(huì)有更多的活性炭粉粘附在織物的纖維及空隙上，織物載炭量提高；但當(dāng)活性炭粉含量超過20%以后，隨著活性炭粉含量的繼續(xù)增加，致使部分活性炭粉不能完全被粘合劑潤(rùn)濕，導(dǎo)致活性炭粉與織物粘結(jié)不牢靠，織物經(jīng)浸泡洗滌后部分活性炭粉脫落，織物載炭量降低。

2.3.5助劑含量對(duì)織物載炭量的影響

以聚乙烯醇為助劑，選擇助劑含量為0～1.5%，制備膠炭整理液，進(jìn)行浸漬涂布試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4助劑含量與織物載炭量之間的關(guān)系

助劑含量(%)00．30．60．91．21．5X(%)5．114．855．147．096．535．65

助劑主要通過影響粘合劑的性能來對(duì)織物載炭量產(chǎn)生影響，由表4可知，當(dāng)助劑含量為0.9%時(shí)，織物炭載量最大，但助劑對(duì)織物載炭量的影響并不顯著。

3 膠炭整理液整理織物配置參數(shù)優(yōu)化

3.1 織物膠炭整理正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以粘合劑含量、助劑含量、活性炭粉含量、分散劑量/活性炭量的比值為參數(shù)設(shè)計(jì)4因素3水平正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)水平表如表5所示。

表5正交試驗(yàn)因素水平表

水平粘合劑含量A(%)助劑含量B(%)活性炭粉含量C(%)分散劑量/活性炭量D1120．815．00．102160．920．00．153201．022．50．20

3.2 織物膠炭整理正交試驗(yàn)結(jié)果

按照?qǐng)D1膠炭整理液整理織物工藝流程圖整理滌綸羅紋空氣層組織織物，正交試驗(yàn)結(jié)果如表6所示，正交優(yōu)化結(jié)果數(shù)據(jù)分析表如表7所示。

表6膠炭整理液整理織物正交試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)編號(hào)ABCDX(%)1111110．662122216．503133310．574212313．97522318．37623127．83731328．24832136．629332110．90XK112．5810．968．379．98K210．0610．5013．7910．86K38．599．779．0610．39R3．991．195．420．88因素主次C>A>B>D最優(yōu)A1B1C2D2

表7正交優(yōu)化結(jié)果數(shù)據(jù)分析表

因素偏差平方和自由度F比F臨界值顯著性A24．431221．00719．000顯著B2．16121．85819．000C52．225244．90519．000顯著D1．16321．00019．000誤差1．162

由表6及表7可知，影響膠炭整理液的因素主次排序?yàn)榛钚蕴糠酆?粘合劑含量>助劑含量>分散劑量/活性炭量的比值，即在浸泡溫度為40℃，洗滌時(shí)間為30 min，粘合劑含量為12%，助劑含量為0.8%，活性炭粉含量為20%，分散劑/活性炭比值為0.15時(shí)，膠炭整理液整理后的織物載炭量最大，整理效果最好。

4 結(jié)論

本文通過研究膠炭整理液對(duì)滌綸羅紋空氣層組織織物整理的最優(yōu)工藝參數(shù)發(fā)現(xiàn)：粘合劑量12%，助劑含量0.8%，活性炭粉含量20%，分散劑/活性炭比值為0.15，浸泡溫度為40℃，洗滌時(shí)間為30 min時(shí)，整理效果最好，可為紡織印染行業(yè)提供一定參考。

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