关于有机硅的防皱整理,在亚麻织物上的应用,目前还未见报道。但有机硅在纺织行业中的应用,已有很长的历史了,主要是作为纱线的润滑剂,织物的防水剂、消泡剂、防粘剂等。对提高纺织产品质量起到了一定的作用。本文针对有机硅作为亚麻织物的防皱整理剂,在理论上进行研究探讨,通过小样试验,证明有机硅作为亚麻织物的防皱剂是可行的,希望在纺织行业中能够得到广泛的应用。
一、 有机硅对亚麻织物的防皱机理探讨
有机硅聚合物具有一般的有机高分子的典型结构,因含有硅氧键,结构单元基本上与硅酸及硅酸盐相同,而具有无机化合物的特性,同时,硅原子直接与烃基相连,又具有有机化合物的特性。有机硅聚合物处于有机和无机化合物之间,这一双重性使这类化合物具有许多突出的优点。如具有良好的润滑性、成膜性等,使有机硅作为纺织品的后整理剂提供了可能性。目前应用的有机硅主要品种有:
1、 二甲基硅油:
二甲基硅油本身不能生成网络结构,该产品一般为本体聚合机械乳化产品。
2、 含氢硅油:
含氢硅油中Si—H键在催化剂和一定的pH值条件下发生水解:
生成羟基硅油,含羟基硅油的线型大分子之间的羟基(—OH)相互脱水缩合,生成硅氧醚键,形成网络结构,包覆在纤维外层,与纤维素纤维牢固地结合。
3、 羟基硅氧烷:
羟基硅氧烷在一定条件下,可直接与纤维素发生反应或发生自身缩聚。亚麻纤维的主要组成是纤维素纤维。纤维素是由失水葡萄糖单元组成的高聚物,具体结构如下:
一个纤维素大分子是由600-700个单元组成的长链,这些纤维素长链分子,在一些区域内相互平行排列,并相互形成氢键和范德华力,形成结晶区。对于结晶区来说本身是完全防皱的,对于亚麻纤维来说,在纤维素的结晶区之间,还存在着序列较差的无定形区,在这个区域内,纤维素分子不是有序地进行排列的,纤维分子链间的间隔较大,相邻链间的引力也低于结晶区,水分子、树脂分子和染料分子都可渗入,由于纤维素分子链间引力较低,受外界应力影响,如折皱等,就可以使纤维素链产生相对位移,一旦外力去除,没有足够的约束力使纤维素分子回到原来的位置,这样就使织物造成折皱。
亚麻织物经有机硅整理后,有机硅小分子可能首先进入到无定形区,然后在催化剂的作用下,与纤维素的—OH进行反应,以共价键的形式结合。同时,有机硅分子本身也会发生自身缩聚,生成硅氧醚键,形成网络结构包覆在纤维外层,起到了防皱的作用。在有机硅对亚麻织物防皱整理的过程中可能发生的化学反应如下:
1、 含氢硅氧烷在催化剂的作用下和一定条件下发生水解反应:
2、 羟基硅氧烷及水解后的含氢硅氧烷与纤维素的羟基(—OH)反应:
3、 有机硅分子之间的羟基(—OH)相互脱水生成硅氧醚键,形成网络结构包覆在纤维外层:
同时,由于甲基复盖在纤维表面形成甲基(—CH3)层,可以使织物手感柔软、滑爽。
二、 试验(小样)
1、 材料与药品:① 织物:漂白纯亚麻细布;漂白涤/亚麻混纺布,② 助剂:羟基硅氧烷;含氢硅氧烷;添加剂;催化剂。
2、 整理工艺
整理工艺采用一般的防皱整理加工过程:整理液配制 → 织物浸轧整理液 → 预烘 → 焙烘。① 工作液组成:羟基硅氧烷、含氢硅氧烷、添加剂、催化剂、水等。用量:羟基硅氧烷:含氢硅氧烷=6:4;添加剂用量为羟基硅氧烷的30%;催化剂的用量为羟基硅氧烷的25%。② 浸轧:为了使初缩体能在纤维内部发生作用,从而获得良好的整理效果,首先必须使织物均匀润湿,并去除过剩的溶液,通常是用浸轧处理来达到目的。本试验是采用二浸二轧,织物上的含固量在12%左右。③ 予烘:予烘过程对整理品的质量有很大的影响。浸轧处理后织物上所带的浸轧液除了部分透入纤维的内部外,大部分存在于纤维及纱线之间的毛吸管中,而需要依靠在干燥过程中,表面水分蒸发后所形成的溶液的浓度梯度,使初缩体扩散至纤维内部。④ 焙烘:焙烘过程是予烘以后,在焙烘机上进行的,它的主要目的是初缩体与纤维反应,生成稳定的共价交联,从而使织物具有满意的防皱性。有机硅与亚麻纤维素的共价结合是在这个阶段完成的。
3、整理效果的测定
将上述整理好的织物和未整理前的织物进行对比试验,测得的结果如表。
4、 整理结果
亚麻或涤/亚麻混纺织物经有机硅整理后,经物理测定与整理前比较织物的弹性增加了。断裂强力比原样下降,但撕裂强力比原样增加,从手感上看,整理后的织物手感柔软、滑爽。
三、 讨论
由于有机硅在织物的表面形成包覆层,使织物手感柔软、滑爽。当织物受外力作用而弯曲时,由于摩擦系数的降低,纤维之间或纱线交织点之间就容易按外力的方向而相对移动,从而纤维本身受力减小,纤维变形就小。外力去除后容易回复原状,表现织物的弹性增加,同时生成的包覆完整的弹性膜,具有类似橡胶的弹性,也提高了纤维和纱线的弹性,增加了织物的变形回复性。
经过测定虽然织物的断裂强力比原来下降了,但通过试验后的试样观察,被拉断的纱线断口不是很整齐的,呈松散的毛绒状,从而可以说明强力下降并不是织物受到损伤而引起的。是由于纤维间抱合力下降,当在纱线某一截面上向一端伸出的纤维和周围纤维抱合磨擦的总切向阻力小于这根纤维的断裂强力时,这些纤维就被从纱中抽出,而被拉断,从而引起织物强力降低。
织物的撕裂强力增加是由于有机硅降低了纱线间的摩擦系数,当织物撕裂时,纱线能在撕裂点滑开,使撕裂强力同时作用到较多的纱线上,所以撕裂强力有所增加。
四、 结论
1、 有机硅可以做为一种良好的亚麻织物防皱整理剂,纯亚麻织物经有机硅整理后,其弹性可提高90%左右。
2、 亚麻织物经有机硅整理后,手感得到改善,比较柔软、滑爽,有机硅也是一种较好的亚麻织物柔软剂。
3、 亚麻织物经有机硅整理后,对织物本身无损伤,虽然断裂强力有所下降,但对织物的服用性不会有显著影响。
4、 有机硅整理不但对纯亚麻织物的弹性有所增加,而且对涤麻织物的弹性也有所增加。
5、 关于有机硅对亚麻织物的整理工艺的合理性及整理后对织物其它性能的影响还有待于继续研究。
来源:中国洗染报
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