织物,实验

无甲醛纯棉织物的性能研究摘要：织物性能是内部结构外在的表现，能准确的描述组成织物的每根纱线在空间的伸展状态，将有助于对织物各项性能准确预测。

纯棉织物是以棉花为原料，通过织机，由经纬纱纵横沉浮相互交织而成的纺织品。

纯棉织物特点为耐热性、耐碱性和吸湿性等；缺点是容易皱、易变形和易缩水等。

本实验主要是对纯棉织物进行无甲醛抗皱整理。

采用柠檬酸无甲醛抗皱整理剂。

通过整理后织物的折皱回复性能、织物强力和白度等性能的对比得出较佳的整理工艺。

关键词：柠檬酸，防皱，纯棉织物，折皱回复角1引言自1926年英国申请第一个织物防皱防缩整理专利至今己有大半个世纪，期间经历了织物免烫整理的几个阶段：防皱防缩整理；洗可穿整理；耐久压烫整理；低甲醛整理；无甲醛整理。

早在1928年，Foulds.R.P.等人就用水溶性尿醛、酚醛树脂处理棉织物以提高其抗皱性能。

由于当时用的是热固性预缩树脂，不能进入纤维内部，只是沉积在纤维和纤维之间形成表面树脂，所以手感很差。

随着抗皱性的提高和改善，棉织物的其他物理机械性能受到影响，如强力下降、不耐磨、手感和吸湿性也不同程度的劣化等，所以到20世纪70年代，抗皱整理的一个主要目标就是提高整理后织物的弹性和强力保留率。

另一个发展的重点是减少织物甲醛的释放量，以减少对人体的刺激和危害，称为低甲醛整理或少甲醛整理。

在羟甲基类整理剂中使用了甲醛作为原料，甲醛是一种刺激物，它对人的黏膜和皮肤有刺激性，可引发呼吸道炎症和皮肤炎。

另一方面，甲醛是一种有毒物质，它对生物细胞的原生质有害，可与生物体内的蛋白质结合，改变蛋白质结构并将其凝固，引起组织的病变，可能是一种致癌物。

意识到甲醛对人体的危害，各国纷纷出台相关的法规或强制性标准，对产品的游离甲醛含量做了严格的限定。

纺织品染整的生产和研究领域开发了减少甲醛释放量的产品和工艺。

免烫整理经过几十年的发展，已有相当大的进步，在棉纤维上已广泛地应用，但目前还存在免烫效果与强力的矛盾：如多羧酸无甲醛整理免烫可达4-5级，强力下降50%左右，低甲醛整理免烫可达4级，强力下降达40%左右，纤维大分子间交联度越高，免烫效果越好，强力下降就越大，免烫整理会造成织物白度下降。

随着科学技术的不断发展，这些问题终究会解决，必将有更多的有利于环保及健康的、性能更优异的免烫整理技术诞生。

2实验研究的目的及内容2.1研究目的针对棉纤维弹性较差，穿着和洗涤过程中容易起皱等缺点对棉织物进行抗皱整理，改善织物弹性，提高棉织物干湿态抗皱性能。

由于传统的免烫整理剂对棉、粘胶及混纺织物有很好的耐久抗皱效果。

但是在织物整理、存放或穿着过程中会分解释放出有害的游离甲醛(如刺激人的眼睛及鼻粘膜等)，随着国际范围内对绿色环保意识的日益重视，开发无甲醛抗皱整理剂成为一种趋势。

2.2研究内容采用柠檬酸抗皱整理剂对纯棉织物进行整理。

柠檬酸作为整理剂时有五个变量：柠檬酸的用量、三乙醇胺的用量、次磷酸钠的用量、焙烘温度和焙烘时间。

柠檬酸的用量分别为:6%、7%、8%；三乙醇胺的用量分别为：4%、5%、6%；次磷酸钠的用量分别为：3%、4%、5%；焙烘温度为：160℃、170℃、180℃；焙烘时间为:1min、2min、3min。

采用固定其他变量改变单一变量的方法确定各个变量的最佳用量。

3实验部分3.1实验仪器、实验材料及药品烧杯，玻璃棒，温度计，电子天平，台式轧车，电热鼓风循环烘箱，电热恒温水浴锅，电子织物强力机，白度测试仪，织物折痕回复性测定仪。

纯棉织物，柠檬酸，次磷酸钠，三乙醇胺。

3.2 实验操作（1）配制工作液：剪取几块棉布，用电子天平称量其质量。

然后根据工艺处方计算各个药品所需的质量。

称量药品加入烧杯中，用量筒量取所需蒸馏水的量（根据浴比1：20计算得出）加入烧杯中。

用玻璃棒搅拌使烧杯中的药品溶解在蒸馏水中。

（2）浸压工作液：把剪取的棉布分别放入各自所对应的溶液中，使织物完全浸透。

然后用均匀轧车对织物进行二浸二轧。

（3）后处理：把浸轧后的织物在100℃烘箱里预烘5分钟，然后按实验方案进行焙烘。

焙烘后的织物用50℃温水水洗，再用冷水洗（约5分钟）、晾干用于各项性能的测定。

（4）测试：对整理后的织物进行折皱回复角、织物强力和白度的测试。

记录各项数据用做实验分析。

柠檬酸为整理剂的工艺流程：浸轧整理液(二浸二轧，轧余率80%)→预烘(80℃，5min)→焙烘(160-180℃，1-3min)→水洗(50℃)→晾干。

3.3折皱回复角的测定整理后的织物剪取三经三纬（长40mm、宽15mm），利用织物弹性回复测试仪进行测试。

首先对折剪取的织物，然后进行施压5分钟。

解除压力后把织物加持在测试仪上使折端自然下垂。

找准零刻度读取下垂端所对应的刻度即织物的折皱回复角。

多次测量取其平均值。

3.4白度的测定利用DatacolorSF600+电脑测配色仪进行测试，将整理后的织物折叠起来，加持在电脑测色仪的透光孔上。

利用电脑测色配色仪对各组整理后的织物进行多次测定，取平均值，查看各组白度的数据进行对比分析。

3.5强力的测定整理后的织物剪取三经（长200mm、宽50mm），适当多剪取一点以便扯毛边。

然后把剪取的纯棉织物依次加持在电子织物强力机上对其进行拉伸实验。

打印数据用来分析实验结果。

4实验数据分析4.1柠檬酸的用量对整理效果的影响为了研究柠檬酸的用量对整理效果的影响，改变柠檬酸的用量为6%、7%、8%，使三乙醇胺，次磷酸钠，焙烘温度，焙烘时间分别固定为4%，3%，160℃，1min。

其工艺处方及性能测试结果见下表：表4-1柠檬酸作为变量的工艺处方编号布重（g）柠檬酸% 三乙醇胺% 次磷酸钠%焙烘温度（℃）焙烘时间（min）15.62 64 3 160 12 73 8注：浴比1:20表4-2性能测试结果编号柠檬酸的用量%断裂强力（N）折皱回复角(O) 白度1 6 284.0 208.8 118.62 7 248.5 218.6 111.23 8 242.2 234.0 104.4由表4-2可以看出随着柠檬酸用量的增加，棉织物的折皱回复角得到了明显的提高，整理织物的断裂强力和白度有所下降。

这是因为柠檬酸以单分子或缩聚物的形式在棉纤维无定形区的分子键间生成共价交键，犹如整理剂单分子伸出了两只强有力的“大手”紧紧抓住无定形区的分子链，在纤维分子链间产生牵制和固定的作用，使其不得产生相对位移，这样就减少了不立即回复的变形，从而提高了纤维的变形回复能力。

由于共价交联，使纤维受外力后均匀分配外力的能力下降，易造成应力集中，大分子链更容易断裂，因而断裂强力下降。

综合分析，柠檬酸的用量为7%最为适宜。

4.2次磷酸钠用量对整理效果的影响为了研究次磷酸钠的用量对整理效果的影响，改变次磷酸钠的用量为3%、4%、5%，使柠檬酸，三乙醇胺，焙烘温度，焙烘时间分别固定为6%，4%，160℃，1min。

其工艺处方及性能测试结果见下表：表4-3次磷酸钠作为变量的工艺处方编号布重(g) 柠檬酸% 三乙醇次磷酸焙烘温度焙烘时间胺% 钠% （℃）（min）15.64 6 4 3160 12 43 5注：浴比1:20表4-4测试结果编号次磷酸钠的用量%断裂强力（N）折皱回复角(O) 白度1 3 260.4 211.8 114.62 4 253.5 221.5 107.13 5 244.6 227.3 102.2由表4-4可以看出在整理液中加入催化剂后，随着次磷酸钠的用量的增加，棉织物的折皱回复角得到了提高，整理织物的断裂强力和白度有所下降。

在整理液中加入催化剂后，能够促进柠檬酸上的羧基与纤维素上的羟基发生酯化反应。

使纤维素分子链之间被一部分柠檬酸约束，限制了纤维素分子链的滑移，所以织物的折皱回复角增大，由于纤维分子链被柠檬酸约束，纤维分子链的自由度变小，在受到拉力时应力分布不均，造成了断裂强力的减小。

整理液中加入催化剂后虽然促进了柠檬酸的羧基与纤维分子链的酯化反应，但同时也会促进柠檬酸的脱水形成带双键的多元酸，造成织物泛黄。

次磷酸钠具有较强的还原性，使织物在焙烘时产生的有色副产物少。

在柠檬酸防皱整理中，综合考虑被整理织物的折皱回复角，白度和断裂强力，可以看出催化剂的量以4%为最佳。

4.3三乙醇胺的用量对整理效果的影响为了研究三乙醇胺的用量对整理效果的影响，改变三乙醇胺的用量为4%、5%、6%，使柠檬酸，次磷酸钠，焙烘温度，焙烘时间分别固定为6%，3%，160℃，1min。

其工艺处方及性能测试结果见下表：表4-5三乙醇胺作为变量的工艺处方编号布重(g) 柠檬酸% 三乙醇胺% 次磷酸钠%焙烘温度（℃）焙烘时间（min）15.66 6 43 160 12 53 6注：浴比1:20 表4-6测试结果编号三乙醇胺的用量% 断裂强力(N) 折皱回复角(O)白度1 4 246.8 226.6 117.92 5 229.6 238.7 117.33 6 214.7 233.1 122.5由表4-6可知，当三乙醇胺的用量小于5%时，棉织物折皱回复角的大小随三乙醇胺用量增加而增大。

这是因为三乙醇胺带有三个羟基，在焙烘过程中，可容许与几个柠檬酸分子连结，每个相连的柠檬酸均可与纤维束分子发生化学键作用，这样在纤维内部就可能会形成三维空间的网状结构，这种结构加强了交联效果。

另外，随着三乙醇胺的用量增加，棉织物的白度也有所增加。

这是因为三乙醇胺与柠檬酸中羟基的作用抑制了柠檬酸的脱水反应，避免了乌头酸的产生，从而防止了织物泛黄。

在柠檬酸防皱整理中，综合考虑被整理织物的折皱回复角，白度和断裂强力，可以看出三乙醇胺的量以5%为最佳。

4.4焙烘温度对柠檬酸整理效果的影响为了研究焙烘温度对整理效果的影响，改变焙烘温度为160℃,170℃,180℃，使柠檬酸，三乙醇胺，次磷酸钠焙烘时间分别固定为6%，4%，3%，1min。

其工艺处方及性能测试结果见下表：表4-7焙烘温度作为变量的工艺处方编号布重(g) 柠檬酸% 三乙醇胺% 次磷酸钠%焙烘温度（℃）焙烘时间（min）15.66 6 4 3 16012 1703 180注：浴比1:20表4-8测试结果编号焙烘温度（℃）断裂强力（N）折皱回复角(O) 白度1 160 243.4 228.6 119.12 170 235.2 232.4 121.63 180 212.6 237.3 115.2由表4-8可知随着焙烘温度的升高，织物的折皱回复角增大。

原因是温度越高，柠檬酸与纤维素纤维发生酯化反应程度越大，但其断裂强力和白度有所下降，因为柠檬酸呈强酸性，在高温下与纤维素纤维交联的同时，也导致了纤维的脆化，同时，柠檬酸在高温下，失去二氧化碳和水而部分变成衣康酸，乌头酸和衣康酸进一步加热则变成柠康酸，上述三种酸由于分子内含有双键，受高温焙烘，泛黄严重，故焙烘温度愈高，织物的强力损失愈大，白度越差。