CN103643526B - 一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法，包括：（1）将催化剂和硅酸盐先后溶解于去离子水中，然后在溶液中加入释酸剂，搅拌溶解，将棉织物浸入上述溶液，控制温度在10-30℃，持续1-48h后，两浸两轧，带液率80-85%，烘干后水洗，再烘干；（2）将上述棉织物浸入抗皱整理液中，浸渍3～5min，然后二浸二轧，带液率80-85%，最后烘干、焙烘即可。本发明制备得到的织物的拉伸断裂强力有显著的提高，对于目前抗皱整理织物的强力下降问题有明显改善，有广泛的应用前景和市场前景。
Description
技术领域
本发明属于功能织物领域，特别涉及一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法。
背景技术
随着社会的发展与科技的进步，人们的物质生活日益丰富，现在人们已经不再满足于温饱，也开始追求丰富的精神文化。消费者对织物的选用要求也发生了改变，不仅仅局限于传统色彩艳丽的服饰，反而更注重服装的功能性、便捷性。由于棉织物具有穿着舒适，吸湿性好的特点，受到人们的喜爱，但其易起皱，不易护理，无法满足人们的日常需要。因此，对棉织物进行抗皱整理具有重要的现实意义。棉织物起皱的主要原因是棉纤维无定形区中分子链上的羟基在外力作用下能够发生滑移，在新的位置形成氢键而阻碍分子链回复到初始状态。目前，工业上主要采用2D树脂对棉织物进行抗皱整理，该方法有很好的抗皱效果，但整理后的织物释放甲醛的同时强力下降严重，即使对2D树脂进行醚化改性也无法避免甲醛的释放。随着环保要求的提高，无甲醛抗皱整理应运而生，使用最广泛的无甲醛抗皱整理剂为多元羧酸类整理剂，以BTCA整理效果最佳。2D树脂和多元羧酸类整理后的抗皱效果是由整理剂与棉纤维分子链上自由活动的羟基形成共价交联来实现。由于纤维素分子链间形成共价交联，与未整理的织物相比，各基本结构单元间的移动性受到限制，负担外力的情况更不均匀，会引起织物的强力下降，无法满足消费者的需求，提高抗皱整理织物的强力具有现实意义。
溶胶-凝胶法是用含高化学活性组分的化合物作为前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。不同种类溶胶可以通过浸涂、喷涂或连续涂层等方式用于纺织品的整理。目前，织物多是通过浸轧来涂层，然后在一定条件下干燥，在纺织品表面形成一层薄而透明的金属或硅氧化物薄膜，通过对涂层进行物理或化学改性赋予织物多种性能。
由于棉织物的孔径在10nm左右，直接将织物浸轧溶胶，大颗粒的溶胶难以进入到棉纤维微孔内部，容易洗去；织物浸渍溶液后烘干时，渗入微孔中的溶液随水分蒸发向外移动，也在微原纤或纤维之间形成凝胶，而在棉纤维的孔道内也难以存在。而低温下将棉织物浸入到含有释酸剂的硅酸盐溶液中，随时间的延长，释酸剂水解释放出酸从而降低溶液的pH值，溶液中硅酸盐分子均匀分布，纤维微孔内部的硅酸盐小分子也慢慢缩聚长大，进而形成溶胶而固定在纤维孔道内部，烘干后无法出来，沉积于纤维微孔或微纤间的凝胶能够提高纤维或分子链间的摩擦力，进而提升织物的拉伸断裂强力，因此研究硅溶胶低温原位生长的方法对提高抗皱织物强力指明一个新方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法，该方法制备得到的织物的拉伸断裂强力有显著的提高，对于目前抗皱整理织物的强力下降问题有明显改善，有广泛的应用前景和市场前景。
本发明的一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法，包括：
（1）将催化剂和硅酸盐先后溶解于去离子水中，然后在溶液中加入释酸剂，搅拌溶解，将棉织物浸入上述溶液，控制温度在10-30℃，持续1-48h后，两浸两轧，带液率80-85%，烘干后水洗，再烘干；其中，硅酸盐用量为溶液质量的1-5%，催化剂与硅酸盐的摩尔比值为0-0.5，释酸剂用量为溶液质量的1-4%；
（2）将上述棉织物浸入抗皱整理液中，浸渍3～5min，然后二浸二轧，带液率80-85%，最后烘干、焙烘即可。
所述步骤（1）中的催化剂为硫酸铵、醋酸中的一种；硅酸盐为硅酸钠；释酸剂为DL-泛酰内酯、葡糖酸内酯、单乙酸甘油酯、乙二醇二乙酸酯中的一种。
所述步骤（1）中的烘干方式为热定型机上烘干，烘干温度为80-120℃，烘干时间为1-3min。
所述步骤（1）中的水洗方式为常温水洗机水洗，水洗时间为5-30min。
所述步骤（2）中的抗皱整理液的组成包括：抗皱整理剂、催化剂、引发剂、强力保护剂以及水；其中，抗皱整理剂为整理液质量的3-9%，引发剂为抗皱整理剂质量的0-1.5%，催化剂与抗皱整理剂的摩尔比为1:2-2:1，强力保护剂为整理液质量的0-2%，余量为水。
所述抗皱整理剂为多元羧酸类抗皱整理剂；所述催化剂为次亚磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的一种；所述引发剂为过二硫酸钠或过二硫酸钾；所述强力保护剂为三乙醇胺。
所述多元羧酸类抗皱整理剂为马来酸MA、衣康酸IA、丁烷四羧酸BTCA、柠檬酸CA中的一种或两种。
所述步骤（2）中的烘干方式为热定型机上烘干，烘干温度为80-100℃，烘干时间为3-10min。
所述步骤（2）中的焙烘温度为160-180℃，焙烘时间为1-3min。
本发明将硅溶胶低温原位生长与抗皱整理两步进行，首先低温条件下将棉织物浸渍于硅酸盐、催化剂和释酸剂的混合溶液中，pH较高时，混合溶液为小分子，由于棉纤维的孔径在10nm左右，小分子能够均匀的分布于棉纤维的微孔和微纤之间，随着释酸剂的水解，混合液的pH逐渐降低，当达到形成溶胶的条件时，小分子发生缩聚反应，形成溶胶而沉积于棉织物的微纤间或微孔中，烘干后能够沉积于微纤间或微孔中，水洗后不易除去，从而阻碍了棉纤维或分子链的滑移，进而增强了织物的拉伸断裂强力，进一步进行抗皱整理所得织物与单独进行抗皱整理的织物相比，拉伸断裂强力明显提高。采用这种物理与化学相结合的方法处理棉织物，得到的织物拉伸断裂强力比单独整理棉织物的强力高，几乎不影响折皱回复角。
有益效果
（1）本发明与传统抗皱整理工艺相比，制备方法简单，成本低，不增加能耗，便于工业化生产；
（2）本发明中胶粒由小分子缩聚变大而固定于棉纤维之间或纤维的微孔结构中，该固着方式能够与纤维紧密结合，使得整理效果更持久也更耐洗涤；
（3）本发明制备得到的织物的拉伸断裂强力有显著的提高，对于目前抗皱整理织物的强力下降问题有明显改善，有广泛的应用前景和市场前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将2.164g催化剂(NH4)2SO4、9.32g的Na2SiO3·9H2O先后溶解于200mL去离子水中，然后在溶液中加入6g释酸剂DL-泛酰内酯，迅速搅拌溶解，将棉织物浸入上述溶液，控制温度在18℃，持续24h后，两浸两轧，带液率80%，80℃烘干3min后水洗10min，再80℃烘干3min；
将上述棉织物和未处理的棉织物均浸入抗皱整理液中，浸渍3min，然后二浸二轧，带液率为85%，100℃烘干10min，然后180℃焙烘1.5min。抗皱整理液包含有：质量分数为6%的MA-IA抗皱整理剂及次亚磷酸钠，过二硫酸钾和三乙醇胺，余量为去离子水。其中MA与IA的摩尔比为1:1，次亚磷酸钠与MA和IA之和的摩尔比为1:1，过二硫酸钾为抗皱整理剂质量的1.5%，三乙醇胺为整理液质量的2%。
实施例2
将9.32g Na2SiO3·9H2O溶解于200mL去离子水中，然后在溶液中加入6g释酸剂DL-泛酰内酯，迅速搅拌溶解，将棉织物浸入上述溶液，控制温度在22℃，持续24h后，两浸两轧，带液率80%，80℃烘干3min后水洗10min，再烘干3min；
将上述棉织物和未处理的棉织物均浸入抗皱整理液中，浸渍3min，然后二浸二轧，带液率为85%，100℃烘干10min，然后180℃焙烘1.5min。抗皱整理液包含有：质量分数为8%的MA-IA抗皱整理剂及次亚磷酸钠，过二硫酸钾和三乙醇胺，余量为去离子水。其中MA与IA的摩尔比为1:1，次亚磷酸钠与MA和IA之和的摩尔比为1:1，过二硫酸钾为抗皱整理剂质量的1.5%，三乙醇胺为整理液质量的2%。
实施例3
将9.32g Na2SiO3·9H2O溶解于200mL去离子水中，然后在溶液中加入6g释酸剂DL-泛酰内酯，迅速搅拌溶解，将棉织物浸入上述溶液，控制温度在20℃，持续24h后，两浸两轧，带液率80%，80℃烘干3min后水洗10min，再烘干3min；
将上述棉织物和未处理的棉织物均浸入抗皱整理液中，浸渍5min，然后二浸二轧，带液率为85%，80℃烘干3min，然后180℃焙烘1.5min。抗皱整理液包含有：质量分数为4%的BTCA抗皱整理剂及次亚磷酸钠，其中次亚磷酸钠与BTCA的摩尔比为1:1，三乙醇胺为整理液质量的2%，余量为去离子水。
整理得到的织物剪成试样在恒温恒湿室（温度21±1℃湿度为65±2%）平衡至少4小时，待测。对整理织物进行各项指标测试，具体如下：
抗皱性能测试参照AATCC66-2003标准在美国SDL公司的弹性回复仪上测试。
断裂强力测试参照GB3923.1-1997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。使用美国Tiniius Olsen公司H10KS型强力测试仪上测定。
表1 实施例1中硅溶胶整理前后织物的抗皱性能
表2 实施例2中硅溶胶整理前后织物的抗皱性能
表3 实施例3中硅溶胶整理前后织物的抗皱性能
Claims (9)
1.一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法，包括：
(1)将催化剂和硅酸盐先后溶解于去离子水中，然后在溶液中加入释酸剂，搅拌溶解，将棉织物浸入上述溶液，控制温度在10-30℃，持续1-48h后，两浸两轧，带液率80-85％，烘干后水洗，再烘干；其中，硅酸盐用量为溶液质量的1-5％，催化剂与硅酸盐的摩尔比值为0-0.5，释酸剂用量为溶液质量的1-4％；其中释酸剂为DL-泛酰内酯、葡糖酸内酯、单乙酸甘油酯、乙二醇二乙酸酯中的一种；
(2)将上述棉织物浸入抗皱整理液中，浸渍3～5min，然后二浸二轧，带液率80-85％，最后烘干、焙烘即可。
2.根据权利要求1所述的一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的催化剂为硫酸铵、醋酸中的一种；硅酸盐为硅酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的烘干方式为热定型机上烘干，烘干温度为80-120℃，烘干时间为1-3min。
4.根据权利要求1所述的一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的水洗方式为常温水洗机水洗，水洗时间为5-30min。
5.根据权利要求1所述的一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的抗皱整理液的组成包括：抗皱整理剂、催化剂、引发剂、强力保护剂以及水；其中，抗皱整理剂为整理液质量的3-9％，引发剂为抗皱整理剂质量的0-1.5％，催化剂与抗皱整理剂的摩尔比为1:2-2:1，强力保护剂为整理液质量的0-2％，余量为水。
6.根据权利要求5所述的一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法，其特征在于：步骤(2)中所述抗皱整理剂为多元羧酸类抗皱整理剂；所述催化剂为次亚磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的一种；所述引发剂为过二硫酸钠或过二硫酸钾；所述强力保护剂为三乙醇胺。
7.根据权利要求6所述的一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法，其特征在于：所述多元羧酸类抗皱整理剂为马来酸MA、衣康酸IA、丁烷四羧酸BTCA、柠檬酸CA中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的烘干方式为热定型机上烘干，烘干温度为80-100℃，烘干时间为3-10min。
9.根据权利要求1所述的一种采用硅溶胶制备抗皱棉织物的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的焙烘温度为160-180℃，焙烘时间为1-3min。
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