CN109137499B - 一种棉织物抗皱整理液及其应用 - Google Patents

一种棉织物抗皱整理液及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种棉织物抗皱整理液及其应用，属于纺织品后整理领域。本发明通过漆酶/TEMPO体系将纤维素纳米晶上的羟基氧化成醛基，与吉拉尔特试剂T发生席夫碱反应，制得阳离子改性纤维素纳米晶，再将改性纤维素纳米晶与1,2,3,4‑丁烷四羧酸、壳聚糖复配应用于棉织物的抗皱整理。本发明中使用的壳聚糖和纤维素纳米晶作为天然生物质材料，具有可在高温下与BTCA在棉纤维上发生共聚，产生较长的支链结构，从而使整理后的棉织物具有显著的抗皱效果。同时，纤维素纳米晶与壳聚糖的引入也使得抗皱整理后织物的强力保留率和染色性能得到提升，耐水洗稳定性好，符合环保标准。

Description

一种棉织物抗皱整理液及其应用
技术领域
本发明属于纺织品后整理领域，尤其涉及一种棉织物抗皱整理液及其应用。
背景技术
棉织物因手感柔软、穿着舒适而备受人们的青睐，但由于在穿着和洗涤过程中受到外力作用时，纤维素上的大分子或基本结构单元取向度提高，发生相对移动后，能在新的位置上重新形成新的氢键。外力除去后，纤维素分子间没有断裂的氢键使得纤维有回复至原来状态的趋势，但在新的位置上形成的氢键存在的阻滞作用使得纤维不能立即回复。如果纤维素纤维在受到外力拉伸时分子间氢键的断裂数量较多，新形成的氢键又具有一定的稳定性，此时的棉织物就会形成折皱。棉织物极易起皱的性质给人们的穿着带来很多不便，需要对棉织物进行抗皱整理以提高服用性能。
随着人们对健康和环保意识的增强，传统的棉织物抗皱整理剂(主要是酰胺和甲醛的初缩体,如醚化2D树脂)在整理加工过程及整理后的织物服用过程中会释放出游离甲醛，对人体造成刺激,甚至诱发癌症。随着各国对纺织品甲醛释放量的限制越来越严格，以及对于免烫织物需求量的增加，无甲醛整理剂替代传统整理剂成为免烫整理发展的必然趋势，一些无甲醛抗皱整理剂被开发和应用。目前，无甲醛抗皱整理剂中以多元羧酸类最受瞩目，其性质稳定，对织物整理能得到较好的抗皱效果，其中整理效果最好的是1，2，3，4-丁烷四羧酸(BTCA)。然而丁烷四羧酸虽然解决了释放甲醛的问题，但由于其整理液酸性过强，在高温焙烘整理过程中会对织物强力造成非常大的损伤，加之价格贵等限制，至今未能在市场推广。
发明内容
发明目的：为了解决上述问题，本发明提供一种生态环保的棉织物抗皱整理液的制备及整理工艺，在降低对棉织物强力损伤的同时，提高织物的抗皱性能和耐水洗稳定性。
本发明首先提供了一种棉织物抗皱整理液，所述抗皱整理液包括：60-100g/L丁烷四羧酸，10-30g/L次亚磷酸钠，1-10g/L壳聚糖，1-10g/L改性纤维素纳米晶，溶剂为水，其中，所述改性纤维素纳米晶是通过纤维素纳米晶在漆酶/TEMPO体系下酶法改性，再与吉拉尔特试剂T反应制备得到的。
进一步的，所述抗皱整理液中优选丁烷四羧酸的浓度为70g/L，次亚磷酸钠为20g/L，壳聚糖为1-5g/L，改性纤维素纳米晶为1-10g/L。
进一步的，所述纤维素纳米晶的长度为100-300nm，直径为5-15nm。
进一步的，所述漆酶/TEMPO体系中漆酶用量为0.1-2.0U/mL，TEMPO用量为0.5-3.0mg/mL。
进一步的，一种棉织物抗皱整理液中，所述酶法改性是在40-50℃、pH 3-6的乙酸盐缓冲液中进行的，改性时间为6-24h。
进一步的，所述酶法改性条件优选50℃、pH 4。
进一步的，所述吉拉尔特试剂T与纤维素纳米晶的质量比为1：15-25。
进一步的，所述抗皱整理液的pH为1.5-4。
本发明还提供了棉织物抗皱整理液在棉织物抗皱整理中的应用，包括：将棉织物在整理液中经过二浸二轧的整理工序，带液率为90％-100％，预烘、焙烘，得到增强的抗皱棉织物。
进一步的，棉织物与整理液的浴比为1：10-20。
进一步的，所述的预烘温度为80-100℃，预烘时间为3-6min。
进一步的，所述的焙烘温度为120-180℃，焙烘时间为2-6min。
本发明取得的有益效果：
(1)本发明将壳聚糖溶于酸性较强的丁烷四羧酸溶液中，通过一浴法实现了棉织物的“多元羧酸酯化”和“壳聚糖加法”协同抗皱整理。此外，壳聚糖表面含有大量的羟基、氨基等活性基团，纤维素纳米晶具有表面积大、表面活性中心多等特点，可在BTCA的酯化作用下与棉纤维形成网状交联，从而提高了多元羧酸交联的支链化程度和支链长度，改善了织物的强度和耐水洗稳定性。
(2)与丁烷四羧酸抗皱整理剂相比，本发明将纤维素纳米晶的增强作用和多元羧酸抗皱整理相结合，进一步提高棉织物抗皱整理效果的同时织物的强力保留率(大于80％)也有所提升，且整理后的织物具有良好的耐水洗性能(水洗15次之后折皱回复角仍在230°以上)，并保持织物本身的白度，整理过程无甲醛释放，符合环保和健康标准。
具体实施方案
结合实施例进一步阐述本发明的实施方式。以下仅为本发明的优选实施内容，本发明包括但不限于此。
纤维素纳米晶是通过硫酸水解法制备得到的：将微晶纤维素(质量)与浓度为64％的浓硫酸(体积)以1：(10-20)的比例混合，在50℃条件下搅拌反应1.5-3h后，将反应液离心、水洗，收集上层溶液，透析至pH不变，即制得所需纤维素纳米晶悬浮液，干燥即可得到纤维素纳米晶。
实施例中所用织物为130g/m2漂白棉织物，折皱回复角为134°，经向断裂强力为763N，白度为94.08，称为漂白原布。
实施例1
整理液的制备：
(1)纤维素纳米晶在0.8U/mL的漆酶/1mg/mL的TEMPO体系下，在50℃、pH 5的乙酸盐缓冲液中进行酶法改性15h，再按照重量比为20：1与吉拉尔特试剂T反应，制备得到改性纤维素纳米晶；
(2)将14g丁烷四羧酸、0.2g壳聚糖在常温下溶于200ml浓度为4mg/mL的改性纤维素纳米晶溶液中，再加入4g次亚磷酸钠配制成整理液，调节溶液pH为3。
整理液包括：丁烷四羧酸70g/L，壳聚糖为1g/L，改性纤维素纳米晶4g/L，次亚磷酸钠20g/L，余量为去离子水。
棉织物抗皱整理：将10g棉织物置于上述整理液中，采用二浸二轧的整理工艺处理棉织物，带液率控制在90％，然后在80℃下预烘5min，160℃下焙烘3min。根据标准GB/T3819-1997、GB/T 3923.1-2013和AATCC61-2013对整理织物的折皱回复角、断裂强力和耐水洗性能进行测试，测得整理后织物折皱回复角提升135°，强力保留率为81.7％，白度为94.89，棉织物性能见表1，耐水洗性能见表2。
实施例2
整理液的制备：
(1)纤维素纳米晶在1U/mL的漆酶/2mg/mL的TEMPO体系下，在45℃、pH 5的乙酸盐缓冲液中进行酶法改性10h，再按照重量比为15：1与吉拉尔特试剂T反应，制备得到改性纤维素纳米晶；
(2)将12g丁烷四羧酸、0.4g壳聚糖在常温下溶于200ml浓度为3mg/mL的改性纤维素纳米晶溶液中，再加入3g次亚磷酸钠配制成整理液，调节溶液pH为3。
整理液包括：丁烷四羧酸60g/L，壳聚糖为2g/L，改性纤维素纳米晶3g/L，次亚磷酸钠15g/L，余量为去离子水。
棉织物抗皱整理：将10g棉织物置于上述整理液中，采用二浸二轧的整理工艺处理棉织物，带液率控制在90％，然后在80℃下预烘5min，140℃下焙烘4min。根据标准GB/T3819-1997、GB/T 3923.1-2013和AATCC61-2013对整理织物的折皱回复角、断裂强力和耐水洗性能进行测试，测得整理后织物折皱回复角提升125°，强力保留率为83.5％，白度为94.96，棉织物性能见表1，耐水洗性能见表2。
实施例3
整理液的制备：
(1)纤维素纳米晶在0.5U/mL的漆酶/2.5mg/mL的TEMPO体系下，在50℃、pH 4的乙酸盐缓冲液中进行酶法改性12h，再按照重量比为20：1与吉拉尔特试剂T反应，制备得到改性纤维素纳米晶；
(2)将14g丁烷四羧酸、0.6g壳聚糖在常温下溶于200ml浓度为2mg/mL的改性纤维素纳米晶溶液中，再加入4g次亚磷酸钠配制成整理液，调节溶液pH为3。
整理液包括：丁烷四羧酸70g/L，壳聚糖为3g/L，改性纤维素纳米晶2g/L，次亚磷酸钠20g/L，余量为去离子水。
棉织物抗皱整理：将10g棉织物置于整理液中，采用二浸二轧的整理工艺处理棉织物，带液率控制在90％，然后在80℃下预烘5min，160℃下焙烘3min。根据标准GB/T 3819-1997、GB/T 3923.1-2013和AATCC61-2013对整理织物的折皱回复角、断裂强力和耐水洗性能进行测试，测得整理后织物折皱回复角提升130°，强力保留率为82.1％，白度为95.01，棉织物性能见表1，耐水洗性能见表2。
实施例4
整理液的制备：
(1)纤维素纳米晶在2U/mL的漆酶/2.5mg/mL的TEMPO体系下，在50℃、pH 4的乙酸盐缓冲液中进行酶法改性6h，再按照重量比为10：1与吉拉尔特试剂T反应，制备得到改性纤维素纳米晶；
(2)将16g丁烷四羧酸、0.8g壳聚糖在常温下溶于200ml浓度为0.1mg/mL的改性纤维素纳米晶溶液中，再加入6g次亚磷酸钠配制成整理液，调节溶液pH为3。
整理液包括：丁烷四羧酸80g/L，壳聚糖为4g/L，改性纤维素纳米晶1g/L，次亚磷酸钠30g/L，余量为去离子水。
棉织物抗皱整理：将10g棉织物置于整理液中，采用二浸二轧的整理工艺处理棉织物，带液率控制在90％，然后在80℃下预烘5min，170℃下焙烘2min。根据标准GB/T 3819-1997、GB/T 3923.1-2013和AATCC61-2013对整理织物的折皱回复角、断裂强力和耐水洗性能进行测试，测得整理后织物折皱回复角提升142°，强力保留率为80.8％，白度为94.86，棉织物性能见表1，耐水洗性能见表2。
表1经过抗皱整理后的棉织物的性能
Figure GDA0002235393030000051
表2整理棉织物的耐水洗性能
Figure GDA0002235393030000052
由上表可知，利用本发明抗皱整理液对棉织物抗皱整理后，棉织物的折皱回复角有130°以上的提高，同时强力保留率较高(大于80％)，并能保持棉织物白度，能够满足棉织物抗皱整理的要求；且得到抗皱整理后的棉织物的耐水洗性能良好，洗涤15次之后折皱回复角仍在230°以上。
对比例1：
整理液包括：丁烷四羧酸70g/L，次亚磷酸钠20g/L，余量为去离子水。
将14g丁烷四羧酸、4g次亚磷酸钠在常温下溶于200ml去离子水中，配制成整理液，调节溶液pH为3。将10g棉织物置于整理液中，采用二浸二轧的整理工艺处理棉织物，带液率控制在90％，然后在80℃下预烘5min，160℃下焙烘3min。根据标准GB/T 3819-1997、GB/T3923.1-2013和AATCC61-2013对整理织物的折皱回复角、断裂强力和耐水洗性能进行测试，测得整理后织物折皱回复角提升93°，强力保留率为56.8％，白度为92.45，棉织物性能见表1，耐水洗性能见表2。
对比例2：
整理液包括：丁烷四羧酸70g/L，改性纤维素纳米晶5g/L，次亚磷酸钠20g/L，余量为去离子水。
将14g丁烷四羧酸、4g次亚磷酸钠在常温下溶于200ml浓度为5mg/mL的改性纤维素纳米晶溶液中，配制成整理液，调节溶液pH为3。将10g棉织物置于整理液中，采用二浸二轧的整理工艺处理棉织物，带液率控制在90％，然后在80℃下预烘5min，160℃下焙烘3min。根据标准GB/T 3819-1997、GB/T 3923.1-2013和AATCC61-2013对整理织物的折皱回复角、断裂强力和耐水洗性能进行测试，测得整理后织物折皱回复角提升107°，强力保留率为53.9％，白度为90.07，棉织物性能见表1，耐水洗性能见表2。
对比例3：
整理液包括：丁烷四羧酸70g/L，壳聚糖为5g/L，次亚磷酸钠20g/L，余量为去离子水。
将14g丁烷四羧酸、1g壳聚糖在常温下溶于200ml去离子水中，再加入4g次亚磷酸钠配制成整理液。将10g棉织物置于整理液中，采用二浸二轧的整理工艺处理棉织物，带液率控制在90％，然后在80℃下预烘5min，160℃下焙烘3min。根据标准GB/T 3819-1997、GB/T3923.1-2013和AATCC61-2013对整理织物的折皱回复角、断裂强力和耐水洗性能进行测试，测得整理后织物折皱回复角提升124°，强力保留率为64.6％，白度为91.90，棉织物性能见表1，耐水洗性能见表2。
对比例4：未改性的纤维素纳米晶
整理液包括：丁烷四羧酸70g/L，壳聚糖为1g/L，未改性纤维素纳米晶4g/L，次亚磷酸钠20g/L，余量为去离子水。
将14g丁烷四羧酸、0.2g壳聚糖、4g次亚磷酸钠在常温下溶于200ml浓度为4mg/mL的未改性纤维素纳米晶溶液中，配制成整理液，调节溶液pH为3。将10g棉织物置于整理液中，采用二浸二轧的整理工艺处理棉织物，带液率控制在90％，然后在80℃下预烘5min，160℃下焙烘3min。根据标准GB/T 3819-1997、GB/T 3923.1-2013和AATCC61-2013对整理织物的折皱回复角、断裂强力和耐水洗性能进行测试，测得整理后织物折皱回复角提升115°，强力保留率为57.3％，白度为93.86，棉织物性能见表1，耐水洗性能见表2。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种棉织物抗皱整理液，其特征在于，所述抗皱整理液包括：60-100g/L丁烷四羧酸，10-30g/L次亚磷酸钠，1-10g/L壳聚糖，1-10g/L改性纤维素纳米晶，溶剂为水；其中，所述改性纤维素纳米晶是通过纤维素纳米晶在漆酶/TEMPO体系下酶法改性，漆酶/TEMPO体系中漆酶用量为0.1-2.0U/mL，TEMPO用量为0.5-3.0mg/mL，再与吉拉尔特试剂T反应制备得到的，所述吉拉尔特试剂T与纤维素纳米晶的质量比为1：(15-25)，所述纤维素纳米晶的长度为100-300nm，直径为5-15nm。
2.根据权利要求1所述的一种棉织物抗皱整理液，其特征在于，所述酶法改性是在40-50℃、pH 4-6的乙酸盐缓冲液中进行的，改性时间为6-24h。
3.根据权利要求1或2所述的一种棉织物抗皱整理液在棉织物抗皱整理中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述应用为：将棉织物在整理液中经过二浸二轧的整理工序，带液率为90％-100％，预烘、焙烘，得到增强的抗皱棉织物。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述棉织物与整理液的浴比为1：10-20。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的预烘温度为80-100℃，预烘时间为3-6min。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的预烘温度为80-100℃，预烘时间为3-6min。
8.根据权利要求4-6任一所述的应用，其特征在于，所述的焙烘温度为120-180℃，焙烘时间为2-6min。
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