無甲醛襯布膠水的制備及其應(yīng)用

鄭丹丹，周建鳳，張光先,張鳳秀

(1.西南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，重慶 400716；2.西南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，重慶 400715)

無甲醛襯布膠水的制備及其應(yīng)用

鄭丹丹1，周建鳳1，張光先1,張鳳秀2

(1.西南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，重慶 400716；2.西南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，重慶 400715)

普通襯布主要用脲氰醛樹脂制備，易釋放甲醛。為此，用丙烯酰胺并輔以三聚氰胺和乙二醛合成了無甲醛襯布樹脂，并研究了襯布最佳制備工藝。結(jié)果表明，用丙烯酰胺、三聚氰胺和乙二醛合成的襯布膠水，因引入了自由基聚合反應(yīng)，結(jié)合逐步縮合反應(yīng)，能夠快速制備出具有良好硬挺度、折皺彈性和白度的無甲醛襯布。襯布的最佳制備工藝為：烘焙溫度150 ℃、烘焙時間2 min、過硫酸銨質(zhì)量濃度2 g/L、硝酸鋅質(zhì)量濃度15 g/L。

襯布；甲醛；丙烯酰胺；硬挺度；折皺彈性

服裝襯布是服裝制作中的重要輔料之一[1]，在服裝中具有造型、保型、加固的作用[2]。服裝襯布有毛麻襯(黑炭襯、馬尾襯)、塑料襯(硬領(lǐng)襯、賽璐珞襯)、樹脂襯和粘合襯等[3]。前2種襯布因?yàn)榇嬖诜N種缺陷，現(xiàn)在幾乎不再使用，目前主要使用后2種襯布[4-6]。

目前市場上的襯布主要是使用脲氰醛樹脂制備，其硬挺度、折皺彈性較好，制備容易，成本低，所以使用廣泛，但其容易產(chǎn)生甲醛，而甲醛是致癌及刺激性物質(zhì)，對消費(fèi)者健康產(chǎn)生影響。鑒于此，發(fā)達(dá)國家均對此立法限定，如歐洲的Oeko-Tex Standard 100。我國從2003年1月起，對紡織品的甲醛含量也做了限定(GB 18401—2001《紡織品甲醛含量的限定》)，并強(qiáng)制執(zhí)行[7]。在研究工作中，主要集中在如何降低襯布甲醛釋放量的問題上，如在整理劑中添加甲醛捕捉劑[8]，用各種醇醚化DMDHEU樹脂以降低甲醛釋放量[9-10]，或在整理劑中加入各種催化劑使反應(yīng)程度提高來減少甲醛釋放量[11]等。這些研究都有效地降低了甲醛釋放量，但仍有甲醛釋放。在消費(fèi)者追求穿著時尚且健康的今天，開發(fā)無甲醛襯布膠水的研究具有重要的意義。

樹脂中經(jīng)常使用甲醛是因?yàn)樗c胺類物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的羥甲基再與甲醇醚化生成的—CH2—OCH3有很高的反應(yīng)活性，在短短幾十秒至幾分鐘內(nèi)能逐步縮合形成高分子，因此在制備襯布時甲醛很難被取代。本文在襯布膠水的分子設(shè)計(jì)中，引入了具有高反應(yīng)速度的自由基聚合反應(yīng)形成大分子骨架，并配合逐步縮合反應(yīng)以形成體型高分子，使在不使用甲醛的同時，也能快速制備襯布，并使制備的襯布也具有良好的硬挺度、白度、折皺彈性，以期能取代有甲醛的襯布。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

試驗(yàn)材料：滌綸織物(重慶永川盈力襯布廠，經(jīng)緯密度為168根/10 cm×157根/10 cm，經(jīng)緯紗線密度為25.5 tex×22.9 tex)，乙二醛、丙烯酰胺、三聚氰胺、硫酸、四硼酸鈉、硝酸鋅、過硫酸銨(分析純，成都市科龍化工試劑廠)，三乙醇胺、甲醇(分析純，重慶川東化工(集團(tuán))有限公司)

試驗(yàn)儀器：HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋(常州國華電器有限公司)；HL-3842自動定形烘干機(jī)(南通三思機(jī)電科技有限公司)；臥式氣壓電動小軋車(南通三思機(jī)電科技有限公司)；YG(B)541D-Ⅱ型全自動數(shù)字式織物折皺彈性儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)；LLY-01型電腦控制硬挺度儀(常州正大通用紡織品儀器有限公司)；Datacolor 650電腦測色配色儀(Datacolor公司)；FT-IR傅里葉變換紅外光譜儀(天津市科器高新技術(shù)公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 整理劑的制備

稱取74.8 g丙烯酰胺、14.96 g三聚氰胺，常溫下加入65 mL乙二醛，放入恒溫水浴鍋，水浴鍋溫度設(shè)置為65 ℃，用恒溫水浴自帶的磁力攪拌裝置攪拌，加入三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值至8～9，攪拌反應(yīng)15 min，再加入50 mL甲醇,用硫酸調(diào)節(jié)pH值至5.5，繼續(xù)攪拌反應(yīng)10 min，取出加入少量四硼酸鈉，溶解完全，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 整理工藝

將滌綸織物放入無甲醛襯布膠水中，完全潤濕后，用軋車軋壓(室溫)，軋余率為95%左右，然后放入熱定型烘燥機(jī)在一定溫度下烘焙反應(yīng)一定時間。

1.2.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

因?yàn)橐r布的整理效果受溫度、時間、引發(fā)劑過硫酸銨的濃度、催化劑硝酸鋅的濃度和整理劑濃度5個因素的交叉影響，為探討襯布的最佳整理工藝，選用L25(55)正交表設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn)，如表1所示。

表1 因素水平設(shè)計(jì)表Tab.1 Factor level design

1.2.4 性能測試

硬挺度按GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測定 第1部分 斜面法》，用LLY-01型電腦控制硬挺度儀測定，測試角度取45°，測試3次取平均值。

白度按GB/T 17644—2008《紡織纖維白度試驗(yàn)方法》，用Datacolor 650電腦測色配色儀測定，光源使用脈沖氙燈，過濾接近至D65光源，測試3次取平均值。

折皺回復(fù)角按GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測定 回復(fù)角法》，用YG(B)541D-Ⅱ型全自動數(shù)字式織物折皺彈性儀測定，測試3次取平均值。

所有測試均在溫度為25 ℃，相對濕度為65%的條件下進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

甲醛與胺類物質(zhì)反應(yīng)并與甲醇醚化產(chǎn)生的—CH2—OCH3，能夠在短時間內(nèi)迅速逐步縮合而形成大分子。其他的非甲醛類物質(zhì)如二醛類物質(zhì)與胺類物質(zhì)醚化產(chǎn)生的—CH(R1)OCH3與—CH2OCH3相比相差甚遠(yuǎn)，而且二醛類物質(zhì)容易泛黃，因此要設(shè)計(jì)一個能夠在短時間內(nèi)迅速反應(yīng)生成高分子同時能形成體型結(jié)構(gòu)的化學(xué)反應(yīng)非常困難，這也是在化學(xué)整理工藝中經(jīng)常使用甲醛的原因。

本文選用一種含—NH2的水溶性烯烴類單體作為反應(yīng)物，它既可以與醛類物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生羥甲基類化合物，又可以在自由基引發(fā)劑的作用下迅速發(fā)生自由基鏈鎖反應(yīng)，形成高分子鏈。同時三聚氰胺與乙二醛反應(yīng)后與主鏈縮合使高分子鏈形成體型高分子，從而大幅度提高了樹脂產(chǎn)物的硬度。因此，本文研究的無甲醛整理劑配方引入了自由基聚合與逐步縮合2種反應(yīng)路線，實(shí)現(xiàn)了無甲醛襯布整理劑的快速整理。

膠水制備：丙烯酰胺和乙二醛反應(yīng)生成丙烯酰胺乙二醛縮合物，然后與甲醇反應(yīng)生成丙烯酰胺乙二醛縮合甲醚化物(用A表示)；三聚氰胺與乙二醛反應(yīng)生成三聚氰胺乙二醛縮合物，再與甲醇反應(yīng)生成三聚氰胺乙二醛縮合甲醚化物(用B表示)。

襯布制備：將滌綸織物放入襯布膠水中，浸軋后烘焙過程中在織物表面反應(yīng)生成了體型交聯(lián)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，如圖1所示。

2.1 紅外光譜圖分析

2.2 正交試驗(yàn)分析

為確定襯布制備最佳工藝參數(shù)，進(jìn)行了正交試驗(yàn)。表2示出用合成膠水整理襯布的抗彎長度的正交試驗(yàn)結(jié)果。由表可知，對襯布抗彎長度性能的影響程度排序?yàn)镋>A>C>B>D，即整理劑質(zhì)量濃度對襯布抗彎長度的影響最大，溫度次之，然后依次是引發(fā)劑過硫酸銨質(zhì)量濃度、時間、催化劑硝酸鋅質(zhì)量濃度。由表2可得最佳工藝條件為A3B3C4D5，即：烘焙溫度為150 ℃，烘焙時間為2 min，引發(fā)劑過硫酸銨質(zhì)量濃度為2 g/L，催化劑硝酸鋅質(zhì)量濃度為15 g/L。

在正交試驗(yàn)得出的最佳條件下對襯布進(jìn)行整理，測得襯布的各性能指標(biāo)：抗彎長度為175.7 mm，白度為78.1%，急彈回復(fù)角為154.3°，緩彈回復(fù)角為201.8°?？梢钥闯?，最佳條件下整理的襯布各項(xiàng)性能優(yōu)良。

2.3 不同整理劑質(zhì)量濃度制備的襯布性能

實(shí)際應(yīng)用中，不同的用途需要不同硬挺度的襯布，因此探討了不同濃度整理劑對襯布性能的影響，結(jié)果如表3所示?？煽吹?，隨著膠水質(zhì)量濃度的增加，襯布的抗彎長度基本上線性增加，與預(yù)期的完全一致。這說明不同硬挺度的襯布可用不同濃度的整理劑進(jìn)行制備，以滿足不同用途的需要；白度則隨膠水濃度的增加緩慢下降，也與預(yù)期一致。由低濃度膠水制備的襯布折皺彈性比原坯布相比有所提高；隨著膠水濃度的增加，襯布的折皺彈性反而逐步下降。這是因?yàn)橐r布上的樹脂越多，襯布越厚，在折皺時變形越大，所受損傷越大，所以，制備襯布膠水的濃度越高，襯布的折皺彈性下降幅度越大。

表2 正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)表Tab.2 Orthogonal experiment table

表3 不同質(zhì)量濃度整理劑整理的襯布性能Tab.3 Properties of interlining finishing with finishing agents of different concentration

注：過硫酸銨2 g/L，過硫酸銨15 g/L，烘焙溫度150 ℃，烘焙時間2 min。

3 結(jié) 論

1)在襯布膠水的設(shè)計(jì)中引入碳碳雙鍵基團(tuán)，利用雙鍵基團(tuán)的快速自由基鏈鎖反應(yīng)，輔以縮聚反應(yīng)，成功設(shè)計(jì)并制備了無甲醛襯布膠水。襯布也能像含甲醛的膠水一樣，在短時間內(nèi)制備出來，并具有良好的硬挺度、彈性和抗折皺性。

2)襯布制備最佳工藝為：烘焙溫度150 ℃，烘焙時間2 min，引發(fā)劑過硫酸銨質(zhì)量濃度2 g/L，催化劑硝酸鋅質(zhì)量濃度為15 g/L。

FZXB

[1] 李朝暉．滌綸彈力襯布的染整工藝[J]．印染，2012(11)：26-28． LI Zhaohui.Wet processing of polyester elastic interlinings[J].China Dyeing & Finishing,2012(11):26-28.

[2] FATMA Kalaoglu,BINNAZ Meric.Investigation of the performance of linings[J].International Journal of Clothing Science and Technology,2005,17 : 171-178.

[3] 呂寅，丁小瑞，楊建忠，等．服裝襯布的應(yīng)用及其性能研究[J] ．國際紡織導(dǎo)報(bào)，2010(4)：55-61． LU Yin,DING Xiaorui,YANG Jianzhong,et al.Study on the application and performance of padding cloth[J].Melliand China,2010(4): 55-61.

[4] 馬榴強(qiáng)，姚巍，高占君,等．襯布用聚氨酯熱熔膠粉的研究[J]．化學(xué)與粘合，2007，29(5)：378-380． MA Liuqiang,YAO Wei,GAO Zhanjun,et al.Research on PU hot-melt adhesive powder used for lining cloth[J].Chemistry and Adhesion,2007,29(5):378-380.

[5] 龔淑平．服裝粘合襯布的選擇和使用[J]．國際紡織導(dǎo)報(bào)，2013(2)：63-67． GONG Shuping.Choice and application of garment interlining[J].Melliand China,2013(2):63-67.

[6] 宋紹華．21世紀(jì)服裝襯布技術(shù)面臨新課題[J]．產(chǎn)業(yè)用紡織品，2002(1)：29-31． SONG Shaohua.Interlinings for garments facing new topic in the 21st[J].Technical Textiles,2002(1):29-31.

[7] 高華，徐為群．棉織物的超低甲醛樹脂整理[J]．印染，2003，29(2)：46-48． GAO Hua,XU Weiqun.Low formaldehyde resin finish for cotton fabric[J].China Dyeing & Finishing,2003,29(2): 46-48.

[8] 楊高文，翟春，曾小君,等．甲醛捕捉劑YZ-1在脲醛-三聚氰胺甲醛復(fù)合樹脂襯布硬挺整理劑中的應(yīng)用[J]．精細(xì)石油化工進(jìn)展，2004，5(2)：16-18． YANG Gaowen,ZHAI Chun,ZENG Xiaojun,et al.Application of formaldehyde scavenger YZ-1 in urea-formaldehyde/melamine-formaldehyde resin as lining cloth hard finishing[J].Advances in Fine Petrochemicals,2004,5(2): 16-18.

[9] 楊靜新，楊露露，徐園園，等．超低甲醛樹脂合成的研究[J]．印染助劑，2009，26(7)：30-33． YANG Jingxin,YANG Lulu,XU Yuanyuan,et al.Research on the synthesis of superlow formaldehyde resin[J].Textile auxiliaries,2009,26(7):30-33.

[10] 游甜甜，楊靜新，曹平，等.乙二醇醚化DMDHEU工藝研究[J].印染助劑，2012，29(6):36-38.YOU Tiantian,YANG Jingxin,CAO Ping,et al.Study on the process of etherifying DMDHEU resin with glyol[J].Textile Auxiliaries,2012,29(6):36-38.

[11] 余永生，呂建華，余賦．降低機(jī)織物襯布整理中甲醛的探討[J]．印染助劑，2001，18(5)：27-29． YU Yongsheng,Lü Jianhua,YU Fu.Lowering formaldehyde in the treatment of woven lining[J].Textile Auxiliaries,2001,18(5): 27-29.

Preparation of formaldehyde free glue for lining and its application

ZHENG Dandan1，ZHOU Jianfeng1，ZHANG Guangxian1，ZHANG Fengxiu2

(1.CollegeofTextileandGarments,SouthwestUniversity，Chongqing400716,China; 2.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China)

Ordinary lining is mainly produced from urine melamine aldehyde resin,which has the disadvantage of releasing formaldehyde.Therefore,a new formaldehyde free lining resin was synthesized from acrylamide in combination with melamine and glyoxal,and the optimum preparation technology for lining was studied.The results showed that the lining glue synthesized from acrylamide,melamine and glyoxal could rapidly fabricate free formaldehyde lining with excellent stiffness,elastic wrinkle and whiteness,by virtue of the introduction of free radical polymerization with a stepwise condensation reaction.The optimum preparation process of lining was as followed.The baking temperature was 150 ℃,baking time was 2 min,ammonium persulfate mass concentration was 2 g/L,and zinc nitrate mass concentration was 15 g/L.

lining；formaldehyde；acrylamide；stiffness；crease elasticity

10.13475/j.fzxb.20141200305

2014-12-02

2015-08-28

中央高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(XDJK2013A021)

鄭丹丹(1991—)，女，碩士生。主要研究方向?yàn)楣δ苷?。張光先，通信作者，E-mail：zgx656472@sina.com。

TS 195.2

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