第7章-后整理助剂

第七章后整理助剂第七章后整理助剂内容概览纺织品后整理加工所用助剂的种类、作用机理、结构或组成以及影响性能的因素。织物抗皱整理剂柔软整理剂阻燃整理机防水防油整理剂抗静电整理剂抗菌整理剂抗紫外整理剂第七章后整理助剂第一节抗皱整理剂第七章后整理助剂一、抗皱整理机理织物为什么会皱？天然纤维在服用过程中出现折皱，可简单地看作是由于外力使纤维弯曲变形，放松后未能完全恢复原状所造成的。起皱机理被认为是纤维无定型区存在大量氢键，缺少化学交联，一旦受外力或在水分作用下，氢键被破坏，分子链发生相对滑移，外力去除时，分子间没有足够约束力使其恢复到原来的位置，变形不能完全恢复，从而产生折皱。第七章后整理助剂织物抗皱整理机理①覆盖理论：整理到织物上整理剂经高温缩合或加成后，形成网状结构的高弹性薄膜覆盖在纤维外层，并在纤维之间形成黏结点，提高织物回复弹性。②树脂沉积理论：整理到织物上整理剂经焙烘后在纤维内部形成网状的树脂，沉积在纤维的无定形区，沉积的树脂靠机械摩擦作用或氢键改变了纤维大分子或基本结构单元的相对滑动，给予织物抗皱性。③共价交联理论：整理剂在一定条件下能与纤维发生反应，在纤维分子链或基本结构单元间生成共价交联，减少纤维在形变过程中由于氢键折散而导致的不立即回复的形变，并提高纤维从形变中回复原状的能力，从而达到抗皱的目的。第七章后整理助剂二、抗皱整理剂的种类1、N-羟甲基酰胺类整理剂N-羟甲基酰胺类树脂整理剂的代表产品有二羟甲基二羟基环次乙基脲（2D）和三羟甲基三聚氰胺（TMM）。它们分别是二羟基环次乙基脲和三聚氰胺与甲醛的加成产物2D树脂TMM树脂第七章后整理助剂作用机理：N-羟甲基酰胺类树脂整理剂处理到织物上，焙烘过程中会发生两方面的反应：一是在纤维内部形成网状结构的树脂，沉积在纤维的无定形区，改变纤维大分子或基本结构单元的相对滑动，给予织物抗皱性；二是整理剂与纤维大分子形成共价交联，从而使纤维在形变过程中由于氢键折散而导致的不立即回复的形变减少。特点：N-羟甲基酰胺类整理剂具有耐久抗皱效果，价格低廉，工艺成熟等优点，广泛用于纤维素纤维的抗皱整理。但由于织物强力损伤较大，吸氯、释放甲醛等不足，使用量减小。第七章后整理助剂减少甲醛释放的途径：①采用低分子醇类对树脂分子中的羟基进行醚化改性，醚化N-羟甲基酰胺类树脂稳定性提高，甲醛释放量减少，整理织物免烫效果的耐久性更好。常用的醚化有甲醚化、乙醚化、乙二醇和聚乙二醇醚化等。醚化N-羟甲基酰胺类树脂是目前使用最较多的低甲醛类树脂整理剂。②在N-羟甲基酰胺类树脂中拼用无甲醛树脂和其他助剂，特别是添加碳酰肼、环乙烯脲等甲醛吸收剂，可有效地降低游离甲醛的含量。CHNNHH2CCH2OHCHOCNNH2CCH2OHOH2CCH2OH+2第七章后整理助剂2、多羧酸类化合物作用机理：多羧酸类化合物的可与纤维素大分子上的羟基发生酯化交联，其抗皱机理属于共价交联机理。一般认为在催化剂存在的条件下，首先多元羧酸脱水成酐，再与纤维上的羟基等反应性基团发生酯化交联。催化剂在体系中所起的作用，是主要催化多元按酸脱水成酐，还是侧重催化酸酐与纤维素酯化交联，或是既催化成酐又催化成酯，仍存在着争议和分歧。CHCHCOOHCOOHCHCHCOOCellCOOHOCCCHCHOOCellOH第七章后整理助剂整理剂种类：具有三个以上相邻羧基的多羧酸分子即可与纤维大分子上的羟基发生两次酯交联反应，从而将两个大分子链连接起来，减少纤维在形变过程中不立即回复的形变，并提高纤维从形变中回复原状的能力，从而达到抗皱的目的。丁烷四羧酸(BTCA)、柠檬酸(CA)、聚马来酸等聚合多元羧酸被用于作为抗皱整理剂CHOCH2CH2COOHCOOHCOOHCHCH2COOHCOOHCHCOOHCH2COOHBTCACA第七章后整理助剂3、环氧化合物类整理剂作用机理：环氧化合物具有高度张力的三元环，其键角扭曲、C—O键角极易开环，表现出极大的活泼性，易与纤维分子中有活泼氢的—OH、—NH2等基团反应。分子结构中具有两个或两个以上环氧基的化合物可以与纤维发生两次或两次以上的交联反应，使织物获得抗皱效果。特点：较多的被用于真丝织物的抗皱整理，可显著提高织物的湿弹。整理后的织物无甲醛释放、无毒，对人体无害，泛黄性很低，耐水洗性良好。易于自聚，存放期短。第七章后整理助剂产品：环氧类整理剂主要是环氧氯丙烷与多元醇的缩合物。常用的多元醇有乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、丙三醇、1，4-丁二醇、季戊四醇、山梨糖醇、新戊二酵、己二醇等。(CH2)2OCH2CHCH2OOOCH2CHCH2CHOHCH2CH2OCH2CHCH2OOCH2CHCH2O乙二醇二缩水甘油醚丙三醇二缩水甘油醚第七章后整理助剂4、其他抗皱整理剂乙二醛和戊二醛等二元醛化合物通过生成半缩醛，可与纤维素纤维形成交联，产生抗皱作用。带有硅醇基、乙烯基、巯基、环氧基、氨基等活性基团的反应型有机硅化合物。可通过两方面达到防皱整理效果。其一是低分子有机硅初缩体进入纤维内部，利用有机硅分子上的活性官能团和纤维分子的活性基团进行交联；其二是高分子有机硅在纤维表面形成高弹性分子膜，从而提高织物折皱回复性能。第七章后整理助剂水溶性聚氨酯具有热反应性，将其处理到织物上，在催化剂存在下经高温焙烘可分解出封闭物，产生的异氰酸酯基能发生自身交联，形成聚氨酯弹性薄膜，或与纤维大分子中的羟基和氨基反应，在织物上形成网状交联结构；并且部分聚氨酯树脂沉积在纤维无定形区，依靠摩擦阻力和氢键，限制了纤维中分子链或基本结构单元的相对位移，从而赋予整理后的织物抗皱性和弹性。双羟乙基砜（简称BHES）在碱性处理条件下可释出双乙烯砜，与纤维素发生交联反应，产生抗皱效果。SO2CH2CH2HOCH2CH2HOSO2CH2=CHCH2=CHOH-第七章后整理助剂第二节柔软整理剂第七章后整理助剂一、柔软整理的原理柔软的概念所谓纺织品具有柔软舒适的手感是一种凭手指触摸织物而得的主观感觉。当人们触摸织物时，手指在纤维间相互滑动、摩擦，手感和柔软性与纤维的动摩擦系数和静摩擦系数之间有一定的关系；另外，织物蓬松、丰满，有弹性，也使手感觉得柔软，说明手感与纤维的表面积有关。第七章后整理助剂柔软剂的作用机理表面活性剂在纤维表面上进行定向吸附，降低纤维表面张力，使纤维表面变得容易扩张，伸长其长度，结果是织物变得蓬松、丰满，富有弹性，产生柔软手感。表面活性剂在纤维表面的吸附作用越强，降低纤维表面张力的程度越大，则柔软效果越明显。表面活性剂在纤维表面的定向吸附，形成了疏水基向外整齐排列着的一层薄膜，使纤维之间的摩擦发生在相互滑动的疏水基之间，使摩擦系数大大降低，使织物在受到外力时纱线便于滑动，应力分散，还使织物的弯曲模量和压缩力的降低，或者加工过程中受到强力的纤维容易回复到松弛状态，织物变得柔软。第七章后整理助剂柔软整理剂一般是指一种能吸附于纤维并使纤维表面平滑，增加纤维柔软性的化合物。常用的柔软剂主要有表面活性剂和高分子柔软剂两大类，高分子柔软剂主要有有机硅柔软剂和聚乙烯乳液两类。第七章后整理助剂二、表面活性剂类柔软剂1、表面活性剂结构与柔软性能的关系在表面活性剂类柔软剂中，阳离子表面活性剂对纤维表面的吸附作用强，定向排列较为紧密，所以效果最好。疏水基碳链对柔软效果的影响，可以认为：C—C单键能在保持键角109º28´的情况下，绕单键内旋转，使长链成无规则排列的卷曲状态，从而形成了分子长链的柔曲性，当在受外力的作用下，由于长链分子的柔曲性，能赋于其延伸，收缩的活动性能。这样，柔软剂分子分布在纤维表面起着润滑作用，降低了纤维和纤维之间的动、静摩擦系数，增加了织物的平滑柔软性。第七章后整理助剂疏水基结构的影响疏水基是直链或接近直链的长链脂肪烃的表面活性剂具有良好的柔软效果，支链结构的表面活性剂柔软性差。长链单烷基、双烷基、三烷基表面活性剂中，二烷基的阳离子表面活性剂具有更好的效果（生物降解性差）。烷基链的长度增加，柔软效果更好，但随着碳链增长，拒水性增强，吸水性变差，以C16～C18为佳。烷基链的不饱和度增加会导致柔软度变差。在长链疏水基上引入较弱的亲水基或增加亲水基数目，可增加柔软剂的吸水性。引入或增加的亲水基都必须集中在主亲水基附近，以保持亲水、疏水两部分的整体结构。若分散在疏水基链中，会使柔软性明显下降。第七章后整理助剂2、阳离子类柔软剂①胺盐类柔软剂胺盐类柔软剂的阳离子性较弱，又称为弱阳离子型柔软剂。为了增强与纤维的作用，提高耐久性，还可在分子中引入反应性基团。C17H35CONHCH2CH2NCH2CH2NHOCC17H35CH2CHCH2OHClNCH2CH2NHCNCH2CH2NHCOOC17H35CONHCH2CH2C17H35CONHCH2CH2柔软剂ES酰胺型柔软剂第七章后整理助剂②季铵盐类柔软剂具有单个疏水链阳离子表面活性剂中，作为柔软剂的主要是疏水基与亲水基通过连接基的表面活性剂。双长链烷基双甲基氯化铵的柔软性优于单长链烷基季铵盐，但抗静电性差、生物降解性差。采用长链烷基通过酯基或酰胺基与亲水基相连的季铵盐结构，可以使生物降解性提高。CH3SO4-+C17H33CONHCH2CH2NC2H5C2H5CH3SapamineMS+C17H33CONHCH2CH2NCH2CH2NHOCC17H33CH2CH2O)HCH3(nCl-二脂肪酰胺基乙氧基化季铵盐第七章后整理助剂咪唑啉季铵盐不但使织物具有较好的柔软效果，而且还能使织物有较好的抗静电性和再润湿性。广泛用于织物的柔软剂、洗涤柔软剂及抗静电剂。NCH2CH2NCRCH2CH2NHCORCH3CH3SO4-+第七章后整理助剂3.两性表面活性剂两性型柔软剂对合成纤维有很强的亲和力，没有泛黄和使染料色变及抑制荧光增白剂等缺点，能在广泛的pH值范围内使用。C18H37OCH2N+CH2COO-CH3CH3C17H35CNCH2NCH2CH2NH2CH2COO-CH2+两性甜菜碱两性咪唑啉第七章后整理助剂4.非离子类柔软剂非离子型柔软剂较离子型的柔软剂对纤维的吸附性差，主要用于纤维素纤维的后整理，特别适合于漂白织物和浅色织物的柔软整理。对其他助剂的相容性好，对电解质稳定性好，并且没有使织物黄变的缺点，可作为非耐久性柔软整理剂。其产品主要有硬脂酸与环氧乙烷的缩合物、季戊四醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯及聚醚结构的表面活性剂。C17H35COO(CH2CH2O)6HC17H35COOCH2CCH2OHCH2OHCH2OH硬脂酸聚氧乙烯酯季戊四醇硬脂酸酯第七章后整理助剂5.阴离子类柔软剂阴离子类柔软剂具有良好的润湿性和热稳定性，能与荧光增白剂同浴使用，作为特白织物的柔软剂，对色布不会产生色变现象。大多用于棉、黏胶、真丝制品的后整理等。有些品种适用于作为纺丝油剂中的柔软组分。C18H37OOCCH2CHCOOC18H37SO3Na琥珀酸双硬脂酸酯磺酸盐第七章后整理助剂三、有机硅类柔软剂1、有机硅类柔软剂的特点有机硅柔软剂的主体结构为聚二甲基硅氧烷。即以Si—O—Si为主链，硅原子上连接两个甲基的线型二甲基硅油。聚硅氧烷独特的分子结构符合了纺织品柔软的机理，即其分子能柔顺地自由旋转，不仅可以降低纤维间的静、动摩擦系数，而且其分子间作用力很小，又降低纤维的表面张力，因此有机硅聚合物作为纺织品的柔软整理剂是最理想的材料。SiH3CCH3CH3OSiOSiCH3CH3CH3CH3CH3n第七章后整理助剂氨基硅油的作用：分子中的氨基有较强的极性，能与纤维表面的羟基、羧基等相互作用，非常牢固地吸附在纤维上，Si—O键主链和硅原子上的甲基使纤维之间的静摩擦系数下降，轻微的力就能使纤维之间产生滑动，以给人柔软的感觉。氨基聚硅氧烷与纤维间相互作用第七章后整理助剂2、有机硅类柔软剂的种类①羟基硅油羟基硅油乳液，根据乳化剂的不同，可分为阳离子羟基聚硅氧烷乳液和阴离子羟基聚硅氧烷乳液。羟基硅油与纤维有一定的反应性，能赋予织物优