无甲醛衬布胶水的制备及其应用

郑丹丹，周建凤，张光先,张凤秀

(1.西南大学 纺织服装学院，重庆 400716；2.西南大学 化学化工学院，重庆 400715)

无甲醛衬布胶水的制备及其应用

郑丹丹1，周建凤1，张光先1,张凤秀2

(1.西南大学 纺织服装学院，重庆 400716；2.西南大学 化学化工学院，重庆 400715)

普通衬布主要用脲氰醛树脂制备，易释放甲醛。为此，用丙烯酰胺并辅以三聚氰胺和乙二醛合成了无甲醛衬布树脂，并研究了衬布最佳制备工艺。结果表明，用丙烯酰胺、三聚氰胺和乙二醛合成的衬布胶水，因引入了自由基聚合反应，结合逐步缩合反应，能够快速制备出具有良好硬挺度、折皱弹性和白度的无甲醛衬布。衬布的最佳制备工艺为：烘焙温度150 ℃、烘焙时间2 min、过硫酸铵质量浓度2 g/L、硝酸锌质量浓度15 g/L。

衬布；甲醛；丙烯酰胺；硬挺度；折皱弹性

服装衬布是服装制作中的重要辅料之一[1]，在服装中具有造型、保型、加固的作用[2]。服装衬布有毛麻衬(黑炭衬、马尾衬)、塑料衬(硬领衬、赛璐珞衬)、树脂衬和粘合衬等[3]。前2种衬布因为存在种种缺陷，现在几乎不再使用，目前主要使用后2种衬布[4-6]。

目前市场上的衬布主要是使用脲氰醛树脂制备，其硬挺度、折皱弹性较好，制备容易，成本低，所以使用广泛，但其容易产生甲醛，而甲醛是致癌及刺激性物质，对消费者健康产生影响。鉴于此，发达国家均对此立法限定，如欧洲的Oeko-Tex Standard 100。我国从2003年1月起，对纺织品的甲醛含量也做了限定(GB 18401—2001《纺织品甲醛含量的限定》)，并强制执行[7]。在研究工作中，主要集中在如何降低衬布甲醛释放量的问题上，如在整理剂中添加甲醛捕捉剂[8]，用各种醇醚化DMDHEU树脂以降低甲醛释放量[9-10]，或在整理剂中加入各种催化剂使反应程度提高来减少甲醛释放量[11]等。这些研究都有效地降低了甲醛释放量，但仍有甲醛释放。在消费者追求穿着时尚且健康的今天，开发无甲醛衬布胶水的研究具有重要的意义。

树脂中经常使用甲醛是因为它与胺类物质反应产生的羟甲基再与甲醇醚化生成的—CH2—OCH3有很高的反应活性，在短短几十秒至几分钟内能逐步缩合形成高分子，因此在制备衬布时甲醛很难被取代。本文在衬布胶水的分子设计中，引入了具有高反应速度的自由基聚合反应形成大分子骨架，并配合逐步缩合反应以形成体型高分子，使在不使用甲醛的同时，也能快速制备衬布，并使制备的衬布也具有良好的硬挺度、白度、折皱弹性，以期能取代有甲醛的衬布。

1 试验部分

1.1 试验材料与仪器

试验材料：涤纶织物(重庆永川盈力衬布厂，经纬密度为168根/10 cm×157根/10 cm，经纬纱线密度为25.5 tex×22.9 tex)，乙二醛、丙烯酰胺、三聚氰胺、硫酸、四硼酸钠、硝酸锌、过硫酸铵(分析纯，成都市科龙化工试剂厂)，三乙醇胺、甲醇(分析纯，重庆川东化工(集团)有限公司)

试验仪器：HH-4型数显恒温水浴锅(常州国华电器有限公司)；HL-3842自动定形烘干机(南通三思机电科技有限公司)；卧式气压电动小轧车(南通三思机电科技有限公司)；YG(B)541D-Ⅱ型全自动数字式织物折皱弹性仪(温州大荣纺织仪器有限公司)；LLY-01型电脑控制硬挺度仪(常州正大通用纺织品仪器有限公司)；Datacolor 650电脑测色配色仪(Datacolor公司)；FT-IR傅里叶变换红外光谱仪(天津市科器高新技术公司)。

1.2 试验方法

1.2.1 整理剂的制备

称取74.8 g丙烯酰胺、14.96 g三聚氰胺，常温下加入65 mL乙二醛，放入恒温水浴锅，水浴锅温度设置为65 ℃，用恒温水浴自带的磁力搅拌装置搅拌，加入三乙醇胺调节pH值至8～9，搅拌反应15 min，再加入50 mL甲醇,用硫酸调节pH值至5.5，继续搅拌反应10 min，取出加入少量四硼酸钠，溶解完全，保存备用。

1.2.2 整理工艺

将涤纶织物放入无甲醛衬布胶水中，完全润湿后，用轧车轧压(室温)，轧余率为95%左右，然后放入热定型烘燥机在一定温度下烘焙反应一定时间。

1.2.3 正交试验设计

因为衬布的整理效果受温度、时间、引发剂过硫酸铵的浓度、催化剂硝酸锌的浓度和整理剂浓度5个因素的交叉影响，为探讨衬布的最佳整理工艺，选用L25(55)正交表设计了正交试验，如表1所示。

表1 因素水平设计表Tab.1 Factor level design

1.2.4 性能测试

硬挺度按GB/T 18318.1—2009《纺织品 弯曲性能的测定 第1部分 斜面法》，用LLY-01型电脑控制硬挺度仪测定，测试角度取45°，测试3次取平均值。

白度按GB/T 17644—2008《纺织纤维白度试验方法》，用Datacolor 650电脑测色配色仪测定，光源使用脉冲氙灯，过滤接近至D65光源，测试3次取平均值。

折皱回复角按GB/T 3819—1997《纺织品 织物折痕回复性的测定 回复角法》，用YG(B)541D-Ⅱ型全自动数字式织物折皱弹性仪测定，测试3次取平均值。

所有测试均在温度为25 ℃，相对湿度为65%的条件下进行。

2 结果与讨论

甲醛与胺类物质反应并与甲醇醚化产生的—CH2—OCH3，能够在短时间内迅速逐步缩合而形成大分子。其他的非甲醛类物质如二醛类物质与胺类物质醚化产生的—CH(R1)OCH3与—CH2OCH3相比相差甚远，而且二醛类物质容易泛黄，因此要设计一个能够在短时间内迅速反应生成高分子同时能形成体型结构的化学反应非常困难，这也是在化学整理工艺中经常使用甲醛的原因。

本文选用一种含—NH2的水溶性烯烃类单体作为反应物，它既可以与醛类物质反应产生羟甲基类化合物，又可以在自由基引发剂的作用下迅速发生自由基链锁反应，形成高分子链。同时三聚氰胺与乙二醛反应后与主链缩合使高分子链形成体型高分子，从而大幅度提高了树脂产物的硬度。因此，本文研究的无甲醛整理剂配方引入了自由基聚合与逐步缩合2种反应路线，实现了无甲醛衬布整理剂的快速整理。

胶水制备：丙烯酰胺和乙二醛反应生成丙烯酰胺乙二醛缩合物，然后与甲醇反应生成丙烯酰胺乙二醛缩合甲醚化物(用A表示)；三聚氰胺与乙二醛反应生成三聚氰胺乙二醛缩合物，再与甲醇反应生成三聚氰胺乙二醛缩合甲醚化物(用B表示)。

衬布制备：将涤纶织物放入衬布胶水中，浸轧后烘焙过程中在织物表面反应生成了体型交联结构的物质，如图1所示。

2.1 红外光谱图分析

2.2 正交试验分析

为确定衬布制备最佳工艺参数，进行了正交试验。表2示出用合成胶水整理衬布的抗弯长度的正交试验结果。由表可知，对衬布抗弯长度性能的影响程度排序为E>A>C>B>D，即整理剂质量浓度对衬布抗弯长度的影响最大，温度次之，然后依次是引发剂过硫酸铵质量浓度、时间、催化剂硝酸锌质量浓度。由表2可得最佳工艺条件为A3B3C4D5，即：烘焙温度为150 ℃，烘焙时间为2 min，引发剂过硫酸铵质量浓度为2 g/L，催化剂硝酸锌质量浓度为15 g/L。

在正交试验得出的最佳条件下对衬布进行整理，测得衬布的各性能指标：抗弯长度为175.7 mm，白度为78.1%，急弹回复角为154.3°，缓弹回复角为201.8°。可以看出，最佳条件下整理的衬布各项性能优良。

2.3 不同整理剂质量浓度制备的衬布性能

实际应用中，不同的用途需要不同硬挺度的衬布，因此探讨了不同浓度整理剂对衬布性能的影响，结果如表3所示。可看到，随着胶水质量浓度的增加，衬布的抗弯长度基本上线性增加，与预期的完全一致。这说明不同硬挺度的衬布可用不同浓度的整理剂进行制备，以满足不同用途的需要；白度则随胶水浓度的增加缓慢下降，也与预期一致。由低浓度胶水制备的衬布折皱弹性比原坯布相比有所提高；随着胶水浓度的增加，衬布的折皱弹性反而逐步下降。这是因为衬布上的树脂越多，衬布越厚，在折皱时变形越大，所受损伤越大，所以，制备衬布胶水的浓度越高，衬布的折皱弹性下降幅度越大。

表2 正交试验数据表Tab.2 Orthogonal experiment table

表3 不同质量浓度整理剂整理的衬布性能Tab.3 Properties of interlining finishing with finishing agents of different concentration

注：过硫酸铵2 g/L，过硫酸铵15 g/L，烘焙温度150 ℃，烘焙时间2 min。

3 结 论

1)在衬布胶水的设计中引入碳碳双键基团，利用双键基团的快速自由基链锁反应，辅以缩聚反应，成功设计并制备了无甲醛衬布胶水。衬布也能像含甲醛的胶水一样，在短时间内制备出来，并具有良好的硬挺度、弹性和抗折皱性。

2)衬布制备最佳工艺为：烘焙温度150 ℃，烘焙时间2 min，引发剂过硫酸铵质量浓度2 g/L，催化剂硝酸锌质量浓度为15 g/L。

FZXB

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Preparation of formaldehyde free glue for lining and its application

ZHENG Dandan1，ZHOU Jianfeng1，ZHANG Guangxian1，ZHANG Fengxiu2

(1.CollegeofTextileandGarments,SouthwestUniversity，Chongqing400716,China; 2.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China)

Ordinary lining is mainly produced from urine melamine aldehyde resin,which has the disadvantage of releasing formaldehyde.Therefore,a new formaldehyde free lining resin was synthesized from acrylamide in combination with melamine and glyoxal,and the optimum preparation technology for lining was studied.The results showed that the lining glue synthesized from acrylamide,melamine and glyoxal could rapidly fabricate free formaldehyde lining with excellent stiffness,elastic wrinkle and whiteness,by virtue of the introduction of free radical polymerization with a stepwise condensation reaction.The optimum preparation process of lining was as followed.The baking temperature was 150 ℃,baking time was 2 min,ammonium persulfate mass concentration was 2 g/L,and zinc nitrate mass concentration was 15 g/L.

lining；formaldehyde；acrylamide；stiffness；crease elasticity

10.13475/j.fzxb.20141200305

2014-12-02

2015-08-28

中央高校创新团队项目(XDJK2013A021)

郑丹丹(1991—)，女，硕士生。主要研究方向为功能整理。张光先，通信作者，E-mail：zgx656472@sina.com。

TS 195.2

A