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 树脂整理

  树脂整理
  织物树脂整理是在是随着高分子化学的发展而发展起来的。最早以甲醛为整理剂,其后用尿素-甲醛的加成产物处理粘纤织物,得到良好的防皱防缩效果,为今天的树脂整理打下了础基。随着科学技术的发展,棉织物树脂整理技术也有很大的进步,其大致经历了防皱防缩、洗可穿及耐久压烫(D.P)整理等几个发展阶段,尤其是近年推出的形态记忆整理,就是纯棉织物树脂整理发展的典型代表。这种产品首先需要采用液态氨对棉织物进行前处理,使其将纤维充分膨化,然后再选用具有高弹恢复功能的树脂单体通过浸轧均匀渗透到纤维内部,经高温焙烘后在纤维内部形成耐久性的网状交联,从而获得具有耐久性效果的免烫整理产品。树脂整理除用于棉织物、粘胶纤维织物外,还用于涤棉、涤粘等混纺织物的整理,以提高织物防皱防缩性能。目前,树脂整理产品可用于制作衬衫、裤料、运动衫、工作服、床单、窗帘和台布等。
  一、织物整理常用树脂
  织物树脂整理所应用的树脂都是先制成树脂初缩体,也就是树脂用单体经过初步缩聚而成的低分子化合物。由于常用树脂整理属于内施型整理,即树脂初缩体掺入纤维内部与纤维素大分子发生化学结合,因此初缩体分子量不能太大,否则不易透入纤维内部而形成表面树脂,达不到整理要求。初缩体分子应具有两个或两个以上能与纤维素羟基作用的官能团,并具有水溶性,此外本身还应有一定稳定性,无毒、无臭,对人体皮肤无剌激作用等。
  用于织物整理的树脂有几大类,但仍以N-羟甲基酰胺类化合物使用最多。现将常用树脂初缩体简述于下。
  1.尿醛树脂(UF树脂)  是应用较早的树脂之一。粘胶纤维织物用尿醛树脂整理后,织物手感丰满,缩水率降低,干湿强力显著增加,抗皱性提高。尿醛树脂是用尿素与甲醛制备的,原料来源广,配制方便,成本低,但不能用于棉织物,因为棉织物用尿醛树脂整理后,强力下降太多,而且耐洗性差,易泛黄,游离甲醛量高等,故而不适用。尿醛树脂稳定性差,放置后能逐渐自身聚合,最后成为难溶或不溶性物质而失去应用性能。但若将尿醛树脂初缩体在酸性介质中与甲醇作用,即成为醚化尿醛树脂初缩体,稳定性大增,能较长时间放置而不变质。
  2.三聚氰胺甲醛树脂(MF树脂)  MF树脂初缩体性质接近UF树脂。由于MF树脂分子量较大,耐洗性比UF树脂好,可用于棉织物整理,不但能获得较好的防缩防皱性能,强力损失也比UF树脂小。但经MF树脂整理后织物有泛黄现象,故不能用于漂白织物的树脂整理。将MF树脂初缩体用甲醇醚化后,也可提高其稳定性。
  3.二羟甲基二羟基乙烯脲树脂(DMDHEU或2D树脂)  2D树脂是我国目前使用较多的一类树脂,性能比UF及MF树脂优良,整理后织物耐洗性好,不易水解,树脂初缩体本身反应性较低,放置时不易生成高分子缩合物,可较长时间贮存,只在使用条件下才与纤维化合,气味小,对直接染料和活性染料的日晒牢度影响较小,应用于耐久压烫(D.P)整理甚为合适,但耐氯性能较差。
  以上三种树脂为国内常用树脂整理剂,其中UF树脂只适用粘胶纤维及其混纺织物,而且游离甲醛含量高,操作时环境污染大,MF树脂能用于棉,使整理织物具有丰满的身骨和硬挺风格,但它也有类似UF树脂的缺点,2D树脂虽然性能好,适用性广,但价格高,而且属于交联型树脂,对改善涤粘中长织物仿毛风格的效果不理想。近年来我国自行研制的KB树脂(用乙醇为醚化剂的醚化脲醛、醚化氰醛、醚化乌龙),可用国产原料合成,成本较低,已用于涤/粘纤维织物的树脂整理,效果较好。其他含N-羟甲基酰胺类树脂品种尚多,但在我国使用较少。目前,随着对环境保护的要求越来越高,对上述含醛树脂的应用也更为谨慎,尤其是对经这些树脂整理后的织物中游离甲醛含量的限制,更是非常严格,为此,开发和应用非甲醛树脂整理剂,也已成为印染产品后整理加工的重要内容之一。
  二、树脂整理工艺
  (一)一般树脂整理工作液组成
  (1)树脂初缩体。一般为二羟甲基三聚氰胺(MF)40~8Og/L或2D树脂35~45g/L。
  (2)催化剂。一般为氯化镁(对初缩体固体物质%)10~12g/L。
  (3)柔软剂。
  (4)润湿剂。
  工作液中树脂初缩体用量应根据纤维类别、织物结构、初缩体品种、整理要求、加工方法以及织物的吸液率等而定,要求能使整理品的防皱性和其他机械性能之间取得某种平衡,如防皱性最佳而强力下降最少。一般粘胶纤维织物上树脂含量大约是棉织物的两倍。
  催化剂可使树脂初缩体与纤维素起反应的时间缩短,可减少高温处理时纤维素纤维所受损伤。一般采用金属盐类为催化剂。金属盐催化剂在常温时不影响树脂初缩体的稳定性,只在焙烘时才发挥催化作用。常用金属盐催化剂为镁盐如氯化镁,铝盐如氯化铝,铵盐如硫酸铵,有机酸如柠檬酸、草酸等。氯化镁催化作用较温和,多用于棉织物,铝盐、铵盐、有机酸等催化作用强,宜用于涤棉混纺织物。有时将几种催化剂混合应用,以增强催化效果。这类混合催化剂称为协同催化剂,可以更加缩短焙烘时间。选择催化剂时应考虑到织物是否会受损伤,染料是否会色变,或是否影响色光以及牢度等。
  柔软剂除了可以改善整理后手感,并能提高树脂整理织物的撕破强力和耐磨性。常用的柔软剂有脂脂长链化合物(防水剂PF)、有机硅柔软剂和热塑性树脂乳液(聚乙烯乳液,聚丙烯酸类树脂乳液)。柔软剂中热塑性树脂类乳液随所用品种不同,可使织物具有不同的风格和手感,这一类用剂也称为添加剂,有时也可单独应用,如聚氨酯类化合物应用于涤粘中长织物,对弹性、手感等都有良好的效果。
  润湿剂除了应具有优良的润湿性能外,还应与工作液内其他组分有相容性。润湿剂中以非离子表面活性剂为宜,如渗透剂JFC等。
  与树脂工作液同浴的增白剂仅在花布生产中应用,漂白织物常在树脂整理前增白,如果白度要求不高,也可用树脂、增白剂一浴法。
  (二)树脂整理工艺
  根据纤维素纤维含湿程度不同,即在干态(不膨化状态)、含潮(部分膨化状态)、湿态(全膨化状态)时与树脂初缩体的反应,有下列几种树脂整理工艺。
  1.干态交联工艺
  此工艺是织物浸轧树脂工作液,烘干后在纤维不膨化状态下焙烘交联。其主要工艺条件为:pH4.5~8,140~160℃,焙烘2~5min。整理后的织物干湿抗皱性均很高,也很接近,断裂强力及耐磨度损失均较大,形态稳定性及免烫性均很好。我国现在采用的普通树脂整理、耐久性电光、轧纹整理等多采用干态交联法。其工艺流程如下:
  浸轧树脂液→预烘→热风拉幅烘干→焙烘→皂洗→后处理(如柔软、轧光或拉幅烘干)。
  2.含潮交联工艺
  交联反应时,要求控制织物含湿量(轧工作液后烘至半干,棉织物6%~8%,粘纤织物9%~15%),pH1~2,放冷后打卷堆放6~18h,然后水洗、中和、洗净。此工艺制成品强力降低较小,但能保持优良的“洗可穿”性能。由于使用了强酸性催化剂,所以对于不耐酸的染料有影响。并且要有控制含潮率设备,否则重现性差。温度较高时,纤维素纤维有可能受损伤,此工艺较少使用。
  3.湿态支联工艺
  织物浸轧以强酸为催化剂的树脂工作液后,在往复转动的情况下反应1~2h,然后打卷,包上塑料薄膜以防干燥,再缓缓转动16~24h,最后水洗、中和、洗净、烘干。由于织物在充分润湿状态时进行交联反应,织物有很高的湿抗皱性,但干抗皱性能提高不多,而耐磨、断裂强度的下降率低于含潮交联工艺。
  目前树脂整理工艺多采用干态交联工艺,此工艺虽然断裂强力、撕破强力、耐磨度下降较多,但工艺连续、快速,工艺易控制,重现性好,是后两种工艺达不到的。
  (三)快速树脂整理工艺
  该工艺是现在一种通用的树脂整理工艺,其特点是工作液中加入强催化剂,如由氯化镁、氟硼酸钠、柠檬酸三铵混合组成的协合催化剂(或其它强力混合催化剂),在高温拉幅时一次完成烘干与焙烘,从而缩短了高温焙烘时间,还免去了平洗后处理,缩短了工艺。快速树脂整理适用于轻薄织物、涤棉混纺织物等。工艺流程简单,不使用专门焙烘设备,不需水洗,快速,节约能源,可大大降低成本。但应考虑由于焙烘时间缩短,树脂初缩体与纤维的交联是否达到要求,又由于省去焙烘后的水洗工序,产品上留有催化剂、游离甲醛及其他残留组分;在贮存过程中是否会引起交联部分水解,从而影响树脂的抗皱性,增加氯损,并继续释放出甲醛;织物在焙烘时可能产生的鱼腥气味物质,不经水洗,则仍将保留在织物内。因此,快速树脂工艺只适用于要求不高的品种。
  (四)树脂整理工艺中的一些问题
  1.使用低给液方法  控制织物吸液量在25%~40%(这是浸轧法难以达到的)。织物吸液量降低,可以减少表面树脂的生成,织物强力、耐磨度及手惑均有改善,还可减少烘干时蒸发量,节约热能。低给液方法有下列几种。
  (1)泡沫法:在树脂工作液中加入发泡剂,在泡沫发生器中制出合乎要求的泡沫,然后将泡沫均匀地涂敷在织物表面,被织物吸收,吸液量可以保持在25%~45%。
  (2)利用滚筒印花机给浆方法:用满地刻纹辊给液,给液量为织物重量的15%~30%。薄织物一般是单面给液,厚织物可两面给液。
  (3)轧吸法:是最简单的低给液法,即在轧车部分增加一些导布辊,调整穿布方向,将前端已轧液的湿布与未轧液的同一车干布经过同一轧点,干布吸去湿布上多余的工作液,然后湿布引出机器,干布进入轧车浸轧后,重复以上操作。棉织物轧吸法的轧余率可降到35%~40%,涤棉混纺织物为40%左右。
  2.整理织物上树脂含量  含量愈多,其抗皱性也随之增高,但机械性能则随之下降,因此应根据不同要求确定树脂用量。树脂整理后的织物经测试结果表明,织物断裂强力、耐磨度、撕破强力明显下降。但经过多次穿着试验比较,树脂整理过的织物反而经穿,不易起皱,这可能是树脂给予棉和粘纤织物一定的保护作用,在一定程度上能防止织物老化、洗涤破坏等因素。
  树脂整理后织物抗皱性能随固着树脂量而上升,织物强力,耐磨性则随之下降,因此耐久压烫(D.P)整理目前只用于涤棉混纺织物(棉布D.P整理后强力几乎损失50%),但抗皱性高,穿着舒适性也较差;故D.P.整理都用于低比列涤棉混纺织物。
  3.甲醛含量  空气中游离甲醛能剌激人的粘膜,织物上甲醛对皮肤有剌激作用,常引起过敏症状。过去常用的树脂几乎都是由过量甲醛与酰胺类化合物合成,所以在实际生产中,除了要降低树脂工作液中游离甲醛的含量,避免烘焙时污染车间空气,还必须注意确保树脂与纤维交联作用充分,以防止贮存过程中未交联部分因水解释放出甲醛。降低工作液中的甲醛,可加入甲醛吸收剂,即能与甲醛化合的物质,如环亚乙烯脲,或能使甲醛氧化的物质,如过氧化氢。催化剂及焙烘温度、时间等也应充分考虑,务使交联充分,避免贮存时因水解作用而再度释放出游离甲醛。
  织物上的甲醛释放量尽管可以通过控制工艺使之达到生态纺织品规定的要求,但在实际生产过程中很难保证它的稳定性。如前所述,近几年来已发展了无甲醛整理剂,目前应用较多的是多元羧酸类整理剂。其反应机理是多元羧酸的羧基与纤维素的羟基直接发生酯化反应,在纤维素分子间形成交联。也就是说多元羧酸中相邻的两个羧基在高温下首先脱水,形成酸酐,然后酸酐在弱碱条件下,再与羟基进行反应,形成分子间的交联。
  由于无甲醛整理剂使用的多元羧酸整理剂不含甲醛,故属环保型整理剂。整理后织物弹性好,外观平整度、耐久性等与N—羟甲基酰胺类树脂整理剂基本相同,具有较大的发展潜力。
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