1、第十一章 防皱整理,第一节 概述纯棉、粘胶及其混纺织物具有很多优良的特性，但它们也存在 着弹性差、易变形、易折皱等缺点,故在穿着过程中不能保持平整的 外观。为了改善上述不足之处，人们通过对棉织物进行树脂（特殊 的高分子预聚体）整理后，提高其从折皱中回复原状的能力，从而 提高织物的防缩、防皱性能。因此防皱整理通常称为树脂整理。 一、防皱整理发展过程防皱整理是随着高分子化学的发展而发展起来的，至今已有80 多年的历史。纵观树脂整理的发展过程基本上可分为三个阶段即第一阶段：防缩防皱整理 第二阶段：洗可穿整理或免烫整理第三阶段：耐久压烫整理,第一阶段：防缩防皱整理1919年前后，人们首先尝试用甲醛与纤
2、维素进行交联反应，来 提高棉织物的防皱性能。但因整理后的棉织物强力损失过大，而 失去了实用意义，末获推广。1926年，人们又提出了使用尿素甲醛、苯酚甲醛预聚体的 整理工艺，但由于预聚体溶液的稳定性差，整理后的织物泛黄及强 度下降显著等缺点，也没得到实际应用。1935年，人们研究出了三聚氰胺甲醛树脂，用于棉织物的防 皱整理，可以提高织物的防皱性能，同时具有耐洗性。1945年开始，使用树脂对棉织物进行防皱整理才得到了真正的 发展，当时所使用的树脂大多是N羟甲基酰胺类树脂；树脂整理 剂也由自身缩合型向纤维反应型方向发展；与此同时，树脂整理的 理论研究也逐步深入，人们提出了树脂与纤维交联理论。,第二阶
3、段：洗可穿整理或免烫整理简称W&W(Wash and Wear) 或（Non iron）整理棉织物经防 缩、防皱整理后，虽然在穿着过程中不易起皱，但在洗涤、烘干及 洗衣机中进行离心脱水后，仍然存在着明显的皱痕，达不到免烫的 目的。要想使棉织物具有免烫整理的效果即所谓的“洗可穿”功能，树 脂整理后的棉织物必须具有干、湿两方面的防皱性能。1955年免烫整理才开始正式用于工业化生产；1965年人们开发了许多反应型树脂，同时非甲醛类整理剂也相 继问世；目前，免烫整理产品较多，主要是一些休闲服装。,第三阶段：耐久压烫整理简称PP（Permanent Press）或DP(Durable Press)整理实
4、际上是一种更高水平的免烫整理，经耐久压烫整理后，要求 织物在成衣以后，平整、挺括、不起皱、特别是缝合部位经洗涤后 没有抽缩及臃肿现象，同时保持经久耐洗的折痕如裤线和优良的洗 可穿性能。目前耐久压烫整理仅限于毛织物、涤棉混纺织物的整理，对 于纯棉织物还处于研究阶段，其主要难点是棉织物的强力损失过 大。,二、防皱整理的发展方向,1、如何减少纯棉织物经树脂整理后强力损失过大的问题采用低给液的方法 轧液率控制在2540%；既可以节约能 源，又可以提高整理效果；泡沫整理 微拉幅工艺 织物强力可以提高30%以上； 2、如何解决N羟甲基酰胺类整理剂存在的氯损及甲醛污染问题探索其改进方法；研究开发不含甲醛的新
5、型整理剂，使其向多品种方向发展； 3、研究适当的催化剂，缩短焙烘时间、提高交联效率目前的树脂整理工艺为：轧烘焙，要消耗大量的热源，因 此节能是树脂整理研究的重要课题之一；,三、防皱整理效果的评定,织物经树脂整理后，其整理效果一般用折皱回复角来表示，通 常是径向和纬向回复角之和；其回复角的大小除与整理效果有关外， 还与织物的组织结构有关。通常情况下：棉织物未经整理回复角（径向）：80850；棉织物经整理后回复角（径向）：1101300；棉织物未经整理回复角（径纬）：1600；棉织物经整理后回复角（径纬）：2200；,第二节 织物折皱形成的原理,织物上折皱的形成，可认为是由于外力使纤维弯曲变形，放
6、松 后未能完全复原所造成。当纤维受力弯曲时，可以认为中心区域不 受影响，外层受到拉伸，而内层受到压缩。,由上图可知：在纤维受到拉伸时，大分子的取向度提高，而且 还会发生相对位移，纤维分子上的极性羟基能在新的位子重新建立 新的氢键；当外力去除后，纤维素分子间未断裂的氢键及分子的内 旋转，有使系统拉回到原来状态的趋势，但因在新的位子上形成的 新氢键的阻滞作用，使系统不能立即回复，往往要推迟一段时间， 形成蠕变回复。如果拉伸时分子间氢键的断裂和新的氢键形成已达到充分剧烈 的程度，使新的氢键具有相当稳定性时，则蠕变回复速度较小，便 出现所谓永远久形变，这就是造成折皱的原因。,第三节 防皱原理,一、树脂
7、沉积理论脲甲醛、酚甲醛初缩体等整理剂整理棉织物时，树脂沉积理论认为： 当整理剂处理到织物上后，经焙烘在纤维内部形成网状结构的树脂，沉积在纤维的无定形区，通过物理机械作用，改变了纤维素大分子的相对移动性，而使织物具有良好的防皱性能。,二、共价交联理论在焙烘过程中，整理剂虽能自身缩合，但也有可能与纤维素 上的羟基发生反应，在纤维素大分子间生成共价交联，而使织物具 有良好的防皱性能。即,三、干湿防皱性能,棉织物经过防皱整理后，织物的湿防皱性能比干防皱性能要低。如 DMEU、TMM采用轧烘焙工艺整理后的织物的防皱性如下所示：棉织物： 湿回复角干回复角0.9粘胶织物：湿回复角干回复角0.550.75若按
8、照共价交联理论，纤维素纤维大分子间生成了共价交联，照理无 论是在干燥或者是在潮湿状态下都应具有相同的良好的防皱性能；而实际 情况并非如此。其原因是由于不和整理剂在纤维素中的可及度不同所致。在干燥状态下，由于纤维素大分子间存在着大量的氢键，因此整理品 的干防皱性能较佳。在润湿状态下，未发生共价交联的那部分侧序度较高的区域，由于水 分子能进入，从而使该区域内的氢键被拆散，所以湿防皱性能略差。,第四节 酰胺甲醛类整理剂,一、整理剂的结构及名称防皱整理剂又称交联剂，目前工厂里常用的是N羟甲基酰胺类整理剂，它们是由酰胺与甲醛在一定的条件下反应生成的化合物，其生成物通常称为树脂初缩体。即,1、整理剂的分类
9、及特性,2、初缩体的合成反应,上述初缩体都是由酰胺与甲醛在一定的条件下反应生成的。如1）脲醛树脂（DMU）脲醛树脂的初缩体为单羟甲基脲和双羟甲基脲的混合物，含 固量一般为3335%。,2）二羟甲基乙撑脲（DMEU）制备时环亚乙基脲甲醛（摩尔比）11.82.2,3）二羟甲基二羟基乙撑脲（DMDHEU简称2D树脂）,4、三聚氰氨甲醛树脂（TMM、HMM）,二、防皱整理剂与纤维素的反应,N羟甲基酰胺类整理剂与纤维素反应可能产生的结合方式很 多，比较复杂；现以DMEU为例，将其中几种主要的结合方式表示 如下：1、单分子交链,2、单分子支链,3、线型大分子交联,三、防皱整理工艺,1、工艺流程浸轧整理液预
10、烘焙烘后处理2、整理液组成组 成 用量（克升）整理剂（树脂初缩体）：三羟甲基三聚氰胺（TMM） 4080双羟甲基二羟基环亚乙基脲DMDHEU（简称2D） 3545催化剂：氯化镁（对初缩体固体含量计%） 1012添加剂：柔软剂VS 20润湿剂： 渗透剂JFC 3,3、整理液中各组分的主要作用,1）整理剂如常用的2D、TMM树脂等，在适当的条件下与纤维素反应生成 稳定的共价交联，使织物获得满意的防皱效果。对于棉织物而言， 要想具有较好的防皱效果，整理后棉织物上树脂的含量如下所示：整 理 剂 棉织物上树脂的含量（%）脲醛 510 三聚氰氨甲醛 48 乙撑脲甲醛 46,2）催化剂：使整理剂在焙烘过程中
11、迅速发生必要的反应。目前工厂里常用的是 金属盐类作催化剂，这样能保证整理液在常温时能较长时间的稳定，而在 高温焙烘时发生必要的催化作用。铵盐类：氯化铵、磷酸氢二氨等；无机金属盐类：氯化镁、硝酸锌、硝酸铝、氟硼化锌等；新型催化剂：磷酸氢镁、氟硼化镁等；混合催化剂：金属盐与柠檬酸、草酸等混合； 注意事项：选用不同的催化剂时，其焙烘条件也不相同；催化剂的用量一般用树脂初缩体的重量百分率来表示如氯化铵： 13% （对树脂初缩体重量）氯化镁 1012%（对树脂初缩体重量）硝酸锌： 1013%（对树脂初缩体重量）碱式氯化铝： 2%（对工作液重量）,3）添加剂：为了提高树脂整理后织物的撕破强力和耐曲磨性能，
12、通常要加入柔软剂等添加剂，如柔软剂VS等；4）润湿剂：提高棉织物的润湿性能，有利于树脂初缩体能较快地渗透到纤维内部如渗透剂JFC等；,4、工艺条件分析,1）浸轧浸轧要均匀，棉织物防皱整理时带液率一般控制在7080%；织物要具有优良的吸水性能，否则容易形成表面树脂；织物不能带碱，以免防碍催化剂的催化效果；织物不能带氯，否则整理剂会产生吸氯现象；2）预烘要控制好预烘条件，防止“泳移”现象的产生，而形成表面树脂；否则经防皱整理的织物不断防皱性能差，手感粗糙。而且还会发脆；,3）焙烘提高温度，加速树脂初缩体与纤维素的反应生成稳定的共价 交联，从而具有满意的防皱性。焙烘温度和时间，主要取决于初缩体的性质
13、和催化剂的类型；如 氯化镁： 1501600C，35分钟由于焙烘过程中有甲醛逸出，因此焙烘就有良好的通风设备。4) 后处理包括热洗、水洗等，去除织物上残留的未反应的化合物、付产物以及游离的甲醛等。,第五节 其它整理方法,一、免烫整理1、免烫整理概况树脂整理第二阶段为“免烫”或“洗可穿”整理，当织物经皱整理后， 虽然在穿着过程中不易起皱，但在洗涤脱水后，仍然存有明显的皱痕。要 免烫，必须使织物具有干、湿两方面的防皱性能，于是导致发展了“洗可 穿”(Wash-Wear)和“免烫”(Non -Iron)整理。免烫整理所使用的整理剂主要是一些N羟甲基酰胺类树脂初缩体及其 改性产品。其中整理效果较好而被
14、广泛用的主要是2D树脂及其改性产品。目前防皱整理工艺存在着两个重大缺陷即其一：整理后的棉织物主要服用机械性能发生了明显的变化如断裂强 度、断裂延伸度、撕破强度都发生了不同程度的下降；其二：在加工时，会释放出大量的甲醛，严重影响身体健康、对环境 有污染；更重要的是，织物在存放或穿着过程中还会分解出甲醛，刺激人 类肌肤和呼吸道粘膜，因而有可能会引起癌变；,目前，世界各国都以开发生产绿色纺织品或生态纺织品为目 标，国际上对绿色纺织品或生态纺织品的认证是以国际纺织品生态 研究和检测协会(International Association for Research and Testing in the
15、Field of Textile Ecology)1992年制定的OekoTex100标准为基 础的, 在OekoTex Standand 100标准中，明确规定纺织服装产品上 甲醛含量限量值如下：家具布、窗帘布、桌布 300 mg/kg 不接触皮肤的衣服 300 mg/kg 装璜织物 300 mg/kg 床垫、接触皮肤的衣服 75 mg/kg 床单、婴幼儿纺织品 20 mg/kg,2、免烫整理方法1）干态交联法采用常规的“轧烘焙”整理工艺；2）湿态交联法织物浸轧整理液后，室温打卷堆置15小时，然后水洗；3）潮态交联法织物浸轧整理液后，烘至一定的含水量（棉织物为612%），打卷温堆置24小时，
16、然后水洗；,二、耐久压烫整理,耐久压烫整理简称PP（Permanent Press）或DP(Durable Press)整理，主要是针对涤棉混纺织物的，它是一种更高水平的免烫整理，要求织物在成衣以后平整、挺括不起皱，特别是在缝合部位，同时保持经久耐洗的折痕(如裤线、裙子褶裥等)和优良的洗可穿性能。由于纯棉织物经耐久压烫整理后其强力损失高达50%，故目前还处于研究、改进过程中。其较成熟的PP加工工艺如下表所示。,第六节 多元羧酸类无甲醛整理剂,多元羧酸类化合物用于棉织物的防皱整理，始于20世纪60年代，D.D.Gagliardi等人首先提出，由于当时选用强酸作催化剂，处理后织物的强力损伤过大，水
17、洗牢度很差。在碱性水洗条件下，酯键几乎全部水解。后来S.P.Rowland等人用弱碱性碳酸钠作催化剂，发现这种催化剂不仅可以加快酯化反应的速率，整理后织物的强力损伤和耐洗牢度也有一定改善。尽管如此，经这种处理的织物的免烫性能和DMDHEU处理的织物的性能相比还有很大差距。所以，当时多元羧酸并不被人们看好。20世纪80年代后期，C.M.Welch建议用磷酸盐作为多元羧酸和纤维素大分子酯化反应的催化剂，并取得了很好的效果，特别是处理后织物的耐洗牢度相当好，突破了在碱性条件下酯键比醚键容易水解的传统概念。这一发现使得多元羧酸作为无甲醛免烫整理剂的研究又趋于活跃。,一、多元羧酸类整理剂,1、1,2,3
18、,4丁烷四羧酸（BTCA）在目前所研究的多元羧酸类化合物中，1,2,3,4丁烷四羧酸 （BTCA）是被研究最多、整理织物后效果最好的一种多元羧酸， 其分子结构如下：尽管BTCA整理棉织物的免烫 效果可以与DMDHEU树脂整理效 果相媲美，强力保留率也较高，但 由于BTCA的成本高、水溶性低， 因此，没能在工业上得到大面积推 广应用。,2、柠檬酸（CA）,为了用其他多元酸代替BTCA，人们发现柠檬酸价格便宜、无毒、资源丰富，因此成为研究者的首选。但用柠檬酸整理后织物明显泛黄，泛黄的主要原因是柠檬酸在高温焙烘时，2位上的羟基会发生脱水，生成乌头酸，反应如下所示：乌头酸本身呈黄色，整理织物后织物泛黄
19、现象比较严重。为 了克服柠檬酸整理织物泛黄的缺点，研究者尝试了多种方法。C.Q.Yang发现，用马来酸聚合物和柠檬酸一起整理棉织物，可 以改善柠檬酸的泛黄性。,3、聚马来酸（PMA）,由于马来酸聚合物的链段结构与BTCA相似，研究者对聚马来酸化合物用于棉织物的免烫整理进行了研究，发现马来酸聚合物整理棉织物可以获得良好的免烫效果，特别是马来酸聚合物与柠檬酸或BTCA联合使用时效果更好。马来酸的聚合一般是以马来酸酐作为原料，先在碱性条件下将马来酸酐水解生成马来酸，然后在过氧化物的引发作用下聚合，反应过程如下：,二、多元羧酸类整理剂加工工艺,1、工作液配方多元羧酸 6080g/L（整理剂以100计）
20、次亚磷酸钠 3040g/L（不含结晶水）有机硅柔软剂 适量强力保护剂 适量水 余量调整整理液pH值至适当值。2、整理工艺二浸二轧整理液，轧余率708080烘干3min170或180焙烘适当时间（焙烘时间取决于焙烘温度和整理液pH值）,第七节 防皱整理后纺织品的质量,一、主要服用机械性能织物经过防皱整理后，其主要机械性能如断裂强度、断裂延伸 度、耐磨性和撕破强力都发生不同程度的下降。1、断裂强度和断裂延伸度棉织物：经过防皱整理后，棉织物的断裂强度和断裂延伸度都有明显 下降，并随织物防皱性的提高而加剧。其研究过程及结果如下图所 示：,为了弄清防皱整理后棉织物断裂强度发生下降的原因，曾进行 过很多的
21、研究，其部分结果如下所示：从试验结果可知：棉织物断裂强度的下降不是由于纤维素在整 理过程中受到催化剂的酸水解所造成的；主要是由于共价交联的作 用所致。,粘胶织物：从图中可知：整理后 粘胶织物的断裂强度获得提高， 特别是湿强度的提高更为明显。 但其断裂延伸度和棉相似，发 生了明显下降。,2、撕破强力,撕破强度是指织物的径纱或纬纱的切口处耐拉伸的能力，以拉 开切口所需要的力表示。织物撕破强度的高低，除与纱线的强度有 关外，还与撕裂时承受外力的纱线的数量有关，因此织物纱线强度 或断裂延伸度过低、织物中纱线的可活动性较小，都将使织物具有 较低的撕破强度。棉织物、粘胶织物经树脂整理后，其撕破强度都会发生
22、显著的 下降。为了克服上述缺点，一般采用在整理液中加入柔软剂等。,在整理液中添加柔软剂后，但可使织物中纱线间的摩擦系数减 小，纱线在织物中的移动性提高，织物在撕裂时，纱线易于聚拢而 有较多的纱线来共同承受撕力，使整理品的撕破强度得到一定程度 的改善 。,3、耐磨性,织物中纱线和纤维在摩擦中发生反复形变而受到的损伤，通称 为磨损。织物是否耐用，在很大程度上取决于它的耐磨性。衣服在 穿着过程中所发生的摩擦可分为平磨和曲磨两类。 棉织物、粘胶织物经树脂整理后，无能是平磨、还是曲磨都会 发生一定程度的下降。为了提高整理织物的耐磨性，可在整理液中添加适当的热塑性 树脂或柔软剂，热塑性树脂有助于提高织物的
23、耐平磨性，柔软剂的 加入有助于提高织物耐曲磨性。,二、整理品的耐洗性,整理品的耐洗性，主要决定于防皱整理剂与纤维素反应后所形 成的共价交联的稳定性。实质上是共价交联键耐酸、碱水解的稳定 性，以及整理品是否会产生氯损或吸氯泛黄的问题。1、酸、碱水解稳定性1）酰胺类整理剂酰胺类整理剂与纤维素以醚键共价交联，在酸性条件下，整理 剂与纤维素之间的醚键容易发生水解反应，减少了纤维素大分子之 间的交联密度，降低了防皱效果。2）多元羧酸类整理剂多元羧酸类整理剂与纤维素可以形成酯键共价交联，酯键在酸性条件比在碱性条件下稳定，在碱性条件下，可发生水解。由于水洗都是在碱性条件下进行的，因此多元羧酸类整理剂整理效果 的耐水洗性特别重要。,2、吸氯和氯损,部分N羟甲基酰胺类整理剂的氮原子上含有氢，在洗涤过程 中，如遇到NaOCl和水中的有效氯，会产生吸氯现象。氯 损：吸氯后的整理品经高温熨烫后发生不同程度的脆损；吸氯泛黄：整理品在吸氯后产生的泛黄现象；如TMM整理品氯损形成的过程要可表示如下：,作业题,1、简述防皱整理发展的三个阶段及其发展方向。2、以2D树脂为例，简述棉织物防皱整理工作液的组成及各组分的主要作用。3、纯棉织物及粘胶织物经树2D类树脂整理后，其服用机械性能有哪些变化？,
