混合多元羧酸在苧麻織物抗皺整理中的應用

馮 浩 胡拓宇 何智濤 何 斌

（1.湖南工程學院，湖南湘潭，411104；2.東華大學，上海，201620）

苧麻織物吸濕、透氣、挺闊、強力高，深受國內外消費者的追捧，但其存在手感粗糙、彈性差、易皺等缺陷［1］。 目前免燙整理研究主要針對棉織物，對于苧麻織物免燙整理劑及其工藝研究較少，鮮有討論整理對苧麻織物透氣、透濕、強力、懸垂性等服用性能的影響［2］。

在纖維素織物抗皺整理中，相對于檸檬酸（CA）和聚馬來酸（PMA），大量研究證明丁烷四羧酸（BTCA）整理效果更優［3］，但因價格昂貴，合成步驟冗長，一定程度上限制了其在實際生產中的應用［4］。CA 屬羥基酸，分子中α 位存在羥基，該α-羥基干擾CA 上羧基與纖維素大分子上羥基發生酯化交聯，若加入PMA，PMA 上羧基會與CA 上α-羥基發生反應將其封閉，進而形成更大結構的PM-CA 多元羧酸共聚物，共聚物擁有大量羧基更易與纖維素發生交聯反應［5］。此外，CA上α-羥基被封閉，使其不能在高溫下脫水生成烏頭酸等不飽和多元羧酸，一定程度上可以改善整理后織物的泛黃程度［6］。

本研究采用PMA、CA 及其復配整理劑對苧麻織物進行無醛抗皺整理，探究工藝參數及對織物服用性能的影響。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

織物：純苧麻平紋織物（128 g/m2，28.1×28.1 204.5×228.0，株洲雪松有限公司提供）。

試劑：CA（99%，西隴科學股份有限公司），PMA（50%，上海麥克林生化科技有限公司），BTCA（99%，上海麥克林生化科技有限公司），聚乙二醇（PEG，99.9%，上海麥克林生化科技有限公司），次亞磷酸鈉（SHP，99%，廣東光華科技股份有限公司）。

1.2 儀器與設備

YG026PC-500 型電子織物強力機（溫州方圓儀器有限公司），YG461E 型電腦式透氣性測試儀（寧波紡織儀器廠），YG601-Ⅰ/Ⅱ型電腦式織物透濕儀（寧波紡織儀器廠），YG811F 型電腦式織物懸垂儀（溫州方圓儀器有限公司），YG541E 型全自動激光織物折皺彈性儀（寧波紡織儀器廠），XT-48B/BN 型白度測定儀（杭州研特科技有限公司），通風式快速八籃烘箱（南通宏大實驗儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

配置所需濃度整理劑，采用二浸二軋（每次浸漬10 min，軋余率85%）工藝對苧麻織物進行防皺整理，預烘（80 ℃，5 min）后焙烘（160 ℃，2 min）［7］，靜置4 h 后進行預調濕及分析測試。

1.4 性能測試

依據GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1 部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》測試整理前后苧麻織物拉伸斷裂強力及斷裂伸長率。

依據GB/T 5453—1997《紡織品 透氣性的測定》測試整理前后苧麻織物透氣率。

依據GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第1 部分 吸濕法》測試整理前后苧麻織物透濕率。

依據GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測定》測試整理前后苧麻織物懸垂系數。

依據GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復性的測定回復角法》測試整理前后苧麻織物折皺回復性。

依據GB/T 17644—2008《紡織纖維白度色度試驗方法》測試整理前后苧麻織物白度。

2 結果與討論

2.1 整理劑

分別采用CA、PMA、BTCA 對苧麻織物進行抗皺整理。工藝1：BTCA 質量濃度80 g/L，催化劑質量濃度16 g/L；工藝2：CA 質量濃度70 g/L，催化劑質量濃度60 g/L；工藝3：PMA 質量濃度100 g/L，催化劑質量濃度50 g/L［8-10］。其中催化劑為次亞磷酸鈉（SHP），整理前后苧麻織物的性能測試結果如表1 所示。

表1 CA、PMA、BTCA 整理后苧麻織物的服用性能

由表1 可知，使用CA、PMA、BTCA 對苧麻織物進行抗皺整理后，織物斷裂強力、透氣性、透濕性、白度均有明顯下降，折皺回復性、懸垂性、斷裂伸長率提高。其中，經BTCA 整理的織物表現出明顯的綜合性能優勢，特別是折皺回復性。但BTCA 價格最高，達到500 元/500 g，而CA、PMA的單價分別為50 元/500 g、150 元/500 g，故進一步研究CA、PMA 復配整理效果。

2.2 CA、PMA 質量濃度

在CA 質量濃度70 g/L 、催化劑質量濃度60 g/L 的條件下，加入不同量的PMA 對苧麻織物進行整理。織物性能測試結果如表2 所示。

由表2 可知，隨著PMA 質量濃度的提高，織物的折皺回復性得到明顯改善，原因為CA 與PMA 發生酯化反應，形成更大結構的多元羧酸共聚物，增強了整理劑與苧麻纖維的交聯作用［11］；但整理后織物強力顯著降低，且隨著PMA 質量濃度的升高，整理劑酸性增強，織物強力持續下降；整理后織物透氣率和透濕率均下降，其原因為整理劑中羧基和苧麻纖維表面羥基反應形成三維網狀結構降低了織物通透性［12］；整理后織物懸垂系數小幅度下降，其原因為整理劑進入纖維結晶區，使得纖維結晶度和取向度降低，剛性減弱，懸垂性提升；當整理劑中加入PMA 時，織物白度略提高，其原因為PMA 的加入一定程度封閉了CA 上的α-羥基，減少了高溫下烏頭酸等不飽和多元羧酸的生成，減輕織物整理后的泛黃程度。

表2 CA、PMA 質量濃度對苧麻織物性能的影響

通過數據對比分析認為，當PMA 的質量濃度在210 g/L 時，織物折皺回復性增大的趨勢變緩，且強力、懸垂性、舒適性和白度降幅在20% 以內，故確定210 g/L 為PMA 添加質量濃度。

2.3 PEG 質量濃度

在苧麻織物的抗皺整理過程中，CA 會在預烘和烘焙的高溫環境下生成烏頭酸和衣康酸，其分子結構中存在易發色的共軛雙鍵，使得苧麻織物白度下降。

多元羧酸與PEG 會發生酯化反應，減少黃色不飽和酸的產生，取CA 和PMA 質量濃度分別為70 g/L 和210 g/L ，催化劑SHP質量濃度為60 g/L，添加不同質量濃度的PEG，整理后苧麻織物性能測試結果如表3 所示。

表3 PEG 對苧麻織物抗皺整理效果的影響

由表3 可知，PEG 的加入使得整理后織物抗皺性能、強力和白度提高，但當PEG 質量濃度大于40 g/L 后，三者增加不明顯或有所下降。考慮成本及整理后苧麻織物綜合性能，確定PEG 添加質量濃度為40 g/L。

2.4 催化劑質量濃度

SHP 可與多元羧酸高溫下脫水生成的酸酐發生反應，其產物與纖維素大分子進行酯化交聯。 取CA 和PMA質量濃度分別為70 g/L 和210 g/L，PEG 質量濃度為40 g/L，改變SHP 質量濃度進行整理，整理后苧麻織物性能測試結果如表4 所示。

由表4可知，SHP 為80 g/L 時，織物的抗皺效果最好。繼續增加SHP 質量濃度時，整理劑與纖維間的交聯鍵會被催化劑破壞，使得交聯度下降。此外，SHP 質量濃度提高使得織物白度略提高，因為SHP 是強堿弱酸鹽，具有較強的還原性，能夠將產生的有色物質還原。

表4 催化劑質量濃度對苧麻織物抗皺整理效果的影響

2.5 成本核算

優選CA 與PMA 的質量濃度分別為70 g/L和210 g/L，PEG 質量濃度為40 g/L，SHP 質量濃度為80 g/L，苧麻織物經PMA、CA 混合多元羧酸整理效果接近BTCA。整理過程中所用到的SHP、PEG 單價分別為28 元/500 g、18 元/500 g。配置1 L 整理劑，整理劑配方為BTCA 80 g/L、SHP 16 g/L 時，成本為80.9 元；整理劑配方為CA 70 g/L 、PMA 210 g/L 、PEG 40 g/L 、SHP 80 g/L 時，成本為75.9 元。由此可知，優選PMA、CA 混合多元羧酸整理方案成本略低于BTCA 整理，兩方案整理后織物折皺回復角、斷裂強力、透氣率、懸垂系數、白度差異在5% 以內，此外經PMA、CA 混合多元羧酸整理后織物透濕率相較于BTCA 整理提升13.7%，斷裂伸長率下降7.3%。

3 結論

（1）相較于CA、PMA，CA 和PMA 混合多元羧酸對苧麻抗皺整理效果更好，且在CA 質量濃度為70 g/L、PMA 質量濃度為210 g/L 時，整理后織物整體性能更佳。

（2）PEG 的加入會提高混合多元羧酸整理后苧麻織物的抗皺性能和白度，且當其質量濃度為40 g/L 時，整理效果更佳。

（3）催化劑SHP 質量濃度對苧麻織物抗皺整理效果影響顯著，當其質量濃度為80 g/L 時，整理效果更佳。

（4）優選CA 與PMA 的質量濃度分別為70 g/L 和210 g/L，PEG 質量濃度為40 g/L，SHP質量濃度為80 g/L 時，苧麻織物經PMA、CA 混合多元羧酸整理效果接近BTCA，且透濕性顯著提升，成本略低，企業和科研人員可根據實際需要選擇整理方案。