真丝织物的柠檬酸-乙二醛-交联剂新型防皱整理工艺

肖鹏业

（山东轻工职业学院淄博市生物基纺织新材料重点实验室，山东淄博 255300）

真丝织物质地柔软且具有优良的亲肤性能，但容易起皱和收缩，应用受到限制。为了克服其服用缺陷，提高生产效率，真丝织物的抗皱整理已成为重要的后整理加工工艺。传统的真丝织物抗皱整理剂主要是N-羟甲基酰胺类，效果较好，但会释放对人体有害的甲醛。无醛抗皱整理剂成为近年来的研究热点，研究较多的是多元羧酸类，其中丁烷四羧酸（BTCA）防皱效果最好，但因价格问题，无法在实际应用中推广。柠檬酸有3 个羧基，比BTCA 少，抗皱效果稍逊于BTCA，整理后织物易泛黄，但胜在价格低、毒性小［1］；若能增加柠檬酸的交联程度，改善易泛黄的缺陷，提高抗皱效果，可提高其潜在推广价值［2］。

本实验用乙二醛改性柠檬酸，封闭柠檬酸中导致织物泛黄的α-羟基，合成新型防皱整理剂，并于整理液中添加交联剂LS-710，对真丝织物进行防皱整理，研究柠檬酸-乙二醛-交联剂复配体系的抗皱效果，优化整理工艺，并测试防皱整理对染色真丝织物性能的影响。

1 实验

1.1 材料及仪器

材料：真丝双绉；柠檬酸、乙二醛、次磷酸钠、硝酸钠、柠檬酸钠、三乙醇胺（分析纯），交联剂LS-710（苏州联胜化学有限公司），渗透剂JFC（工业级）。

仪器：YG541E 全自动织物折皱弹性仪，P-BO 卧式小轧车，WSB-Ⅲ数字白度计，R-Ⅲ自动定形烘干机，YG026H 强力测试仪，Datacolor 600 双光束分光测色仪，加热型智能磁力搅拌器，FY101A 电热恒温鼓风烘箱。

1.2 整理剂的制备

将柠檬酸与乙二醛按照物质的量比1∶6 加入三颈烧瓶，放入搅拌子，装好传感器和冷凝管，40 ℃磁力搅拌加热6 h，得合成整理剂［3］。

1.3 整理工艺

工艺配方：合成整理剂x，交联剂LS-710y，催化剂硝酸钠z，三乙醇胺3 g/L，渗透剂JFC 2 g/L，总液量200 mL。工艺流程：织物浸渍整理液（室温，2 min）→二浸二轧（轧液率约90%）→烘干（80 ℃，3 min）→焙烘（140～180 ℃）→水洗（50 ℃热水洗，冷水洗）→烘干。

1.4 测试

折皱回复角（缓弹）：用全自动织物折皱弹性仪按GB/T 3819—1997《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》测试，经纬向各测5次，取平均值。

断裂强力：用电子织物强力仪按GB/T 3923.1—2013《纺织品织物拉伸性能第1 部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》测试。

白度：将织物折叠成8 层，用数字白度计测试，测3次，取平均值。

耐摩擦色牢度：按GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验耐摩擦色牢度》测试。

耐皂洗色牢度：按GB/T 3921—2008《纺织品 色牢度试验耐皂洗色牢度》测试。

色差：将织物折叠成8 层，在最大反射波长处用双光束分光测色仪测试K/S值。

2 结果与讨论

2.1 真丝织物防皱整理工艺优化

2.1.1 合成整理剂用量

由表1 可知，真丝织物原样的折皱回复角不高，经防皱整理后，折皱回复角明显提高。2～10 g/L 时，折皱回复角迅速增大，10～14 g/L 时变化不明显；强力保留率则随着整理剂用量增加逐渐下降；白度变化趋势与强力保留率相似，但整体变化不大。这是因为柠檬酸含3 个羧基，高温焙烘下，羧基和真丝织物的氨基、羟基发生酰胺化和酯化反应［4］，形成网状交联结构，阻止大分子间的相对滑移，提高真丝织物的防皱性能。但随着整理剂用量的增加，交联反应加剧，整理层变厚，应力集中，弹性下降，纤维大分子间更容易断裂，强力保留率下降。白度下降是由于未与乙二醛交联的一小部分柠檬酸中存在α-羟基，高温焙烘过程中生成不饱和的乌头酸和衣康酸，进一步反应生成柠康酸，这些酸中存在不饱和键，易使织物发黄［5］；但由于乙二醛封闭了大部分柠檬酸中的羟基，减少生成乌头酸和衣康酸，白度整体变化不大。综合考虑，合成整理剂用量确定为10 g/L。

表1 合成整理剂用量对整理效果的影响

2.1.2 LS-710用量

由表2 可知，加入LS-710 可提高真丝织物的抗皱效果，且随着用量增加，折皱回复角逐渐增大，8 g/L时，折皱回复角达最大值。

表2 LS-710 用量对整理效果的影响

这可能是因为交联剂增强了柠檬酸与真丝织物的交联程度，弥补了柠檬酸羧基数量少、交联程度不够的缺陷，增加网状交联，提升织物抗皱性。复配体系对整理真丝织物的强力和白度影响不大。综合考虑，LS-710最佳用量为8 g/L。

2.1.3 催化剂的种类和用量

由表3 可以看出，不同催化剂的催化效果不同，次磷酸钠的催化效果最好。加入催化剂虽然能明显提高织物的抗皱性，但强力保留率和白度都有所下降。原因是催化剂能加速整理剂与真丝织物的交联反应，限制真丝纤维分子间的移动，提高折皱回复角；同时由于交联反应加剧，纤维分子间的运动自由度受限，应力集中得不到有效缓解，造成弹性、强力保留率下降；催化剂的催化作用促使柠檬酸生成乌头酸和衣康酸，使织物白度下降。综合考虑，选用次磷酸钠作为催化剂。

表3 不同催化剂的整理效果

由表4 可知，随着催化剂用量增加，折皱回复角逐渐增大，2.5 g/L 时，折皱回复角达最大值，之后随催化剂用量增加反而下降。这是因为合成整理剂与真丝织物间的交联反应有最高限度，起初随着催化剂用量增加，交联反应越充分，但交联程度最高时，再增加催化剂用量，反而损伤纤维。另外，强力保留率随着催化剂用量增加逐渐下降。这是因为催化剂用量增加不仅增加交联程度，还使纤维大分子间的相对移动越来越受限制，降低平衡外来应力的能力。白度下降则是因为催化剂用量越大，越容易发生柠檬酸生成不饱和酸的副反应，不饱和酸的量越多。综合考虑，催化剂用量选择2.5 g/L。

表4 催化剂用量对整理效果的影响

2.1.4 焙烘温度

由表5可以看出，140～160 ℃时，随着焙烘温度升高，折皱回复角逐渐增大，160～180 ℃时，折皱回复角变化不明显。强力保留率和白度随温度升高而下降。这是因为柠檬酸与真丝纤维发生酯化交联反应需在一定温度下进行，酯化交联分两步，柠檬酸同侧相邻两个羧基受热脱水成酸酐，酸酐与真丝纤维中的羟基发生酯化交联反应，所需温度较低；此时柠檬酸中还有两个羧基，脱水成酐并与真丝纤维中的羟基发生酯化反应，所需温度较高，因此温度升高能提高真丝织物的抗皱整理效果，但也促进纤维的脆化和柠檬酸脱水、二氧化碳生成不饱和酸等副反应，导致整理真丝织物的强力和白度下降。综合考虑，焙烘温度选择160 ℃。

表5 焙烘温度对整理效果的影响

2.1.5 焙烘时间

由表6 可知，随着焙烘时间延长，折皱回复角逐渐增大，强力保留率和白度逐渐降低。这是因为时间延长使合成整理剂中的羧基与真丝纤维中的羟基、氨基发生充分的交联反应，交联程度增加，真丝织物的折皱回复角显著提高；但时间延长同样对强力和白度产生较大的影响，导致整理真丝织物强力和白度下降。综合考虑，焙烘时间选择1.5 min。

表6 焙烘时间对整理效果的影响

2.2 防皱整理对染色真丝织物性能的影响

选取染料活性大红GF 和直接大红4BS 对真丝织物进行染色（仅染色和先染色后整理）。由表7 可以看出，不论是活性染料还是直接染料，经防皱整理后，折皱回复角均明显提高，抗皱效果显著，且其K/S值与仅染色相比略有增加。这说明防皱整理对染色真丝织物色光影响不大。此外，在染色牢度方面，先染色后整理与仅染色相比，耐摩擦色牢度变化不大，耐皂洗色牢度略降低。

表7 染色真丝织物的色牢度、折皱回复角、K/S 值

3 结论

（1）真丝织物用柠檬酸-乙二醛-交联剂抗皱整理后，折皱回复角大幅提高，从220.5°提高到285.4°，抗皱效果明显，强力和白度效果均可。

（2）真丝织物防皱整理优化工艺：LS-710 8 g/L，合成整理剂10 g/L，催化剂2.5 g/L，三乙醇胺3 g/L，渗透剂JFC 2 g/L，总液量200 mL，焙烘时间1.5 min，焙烘温度160 ℃；此时抗皱效果最好。

（3）染色真丝织物经过抗皱整理后，折皱回复角明显提高，K/S值略提升，染色牢度变化不大。