第3章防皱整理.ppt

定义：防皱整理就是利用防皱整理剂来改变纤维及织物的物理和化学性能，提高织物防缩、防皱性能的加工过程。发展：树脂整理经历了防皱防缩、洗可穿、耐久压烫整理三个阶段。存在问题：整理后织物强力、耐磨性等机械性能的下降，整理产品有吸氯问题及甲醛污染问题等。发展方向：寻找新的整理方法和工艺，大力开发和研制新型防皱整理剂如低甲醛、无甲醛整理剂，是改进和提高树脂整理质量的唯一途径。第三章第三章 防皱整理防皱整理 第一节 防皱防缩原理防皱防缩原理 第三章第三章 防皱整理防皱整理 织物折皱的形成可以简单地看成是外力使纤维弯曲变形，放松后未能完全复原所造成的。纤维的晶区是防皱的。织物的折皱通常出现在纤维的无定形区。无定形区大分子的排列比较疏松，分子之间的距离较大，分子之间作用力也较小。当外力作用时，大分子不能同时受力，沿着外力的方向，逐渐发生分子之间部分氢键的断裂和基本结构单元的相对位移。由于纤维素分子上有很多的极性羟基，这种相对移动发生后，就会在新的位置上重新形成新的氢键。当外力去除后，由于新的位置上新形成氢键的阻碍作用，形变不能立即回复。这就是折皱的形成原因。一、织物折皱形成的原因 第一节 防皱防缩原理 第三章第三章 防皱整理防皱整理 目前，防皱的基本措施是在纤维素的大分子或基本结构单元之间建立适当的交联，减少纤维大分子或基本结构单元之间的相对位移，而且交联也封闭了部分羟基，同时也限制了新的氢键的形成，从而达到防皱的目的。关于纤维素纤维防皱原理，目前主要有以下两种不同观点：树脂沉积理论和交联理论。二、防皱原理 第一节 防皱防缩原理 第三章第三章 防皱整理防皱整理1.树脂沉积理论 利用多官能度的化合物作为树脂初缩体，树脂初缩体自身之间缩合成为具有网状结构沉积在纤维之中,增大了大分子间及基本结构单元之间的相对滑移的阻力，赋予了织物防皱性能。2.交联理论 防皱防缩的整理剂可以与纤维素纤维上的羟基反应，在两个相邻的纤维素分子之间建立共价交联，限制了大分子之间的相对滑移，提高了织物的防皱性能。第一节 防皱防缩原理 第三章第三章 防皱整理防皱整理 以上四种工艺中，潮态交联工艺、湿态交联工艺、多步交联工艺三种整理工艺所需时间长，不能连续生产，工艺的具体控制难度大。目前的防皱整理工艺一般采用干态交联工艺，即轧烘焙工艺。三、防皱整理的方法:1.干态交联工艺2.湿态交联工艺3.潮态交联工艺4.多步交联工艺方法 第二节第二节 常用的防皱整理剂常用的防皱整理剂 防皱整理剂是具有两个或两个以上能和纤维素纤维分子上的羟基发生反应的官能团的物质，也称树脂整理剂。防皱整理剂按结构可分为N-羟甲基类树脂、无甲醛类树脂等。一、N-羟甲基类树脂：1.脲醛树脂(UF)第三章第三章 防皱整理防皱整理脲醛树脂即尿素-甲醛树脂，简称UF树脂 OCNH2NH2+HCHOOCNH2NHCH2OHHCHOOCNHCH2OHNHCH2OH(尿素)（甲醛）（单羟甲基脲）（双羟甲基脲）初缩体的浓度不宜过高，含固量在35左右，pH值保持在88.5之间，温度在10以下，储存不宜太久，最好现用现配，暂时不用的树脂初缩体最好冲淡至1520，以提高树脂初缩体的稳定性。初缩体制备 第二节第二节 常用的防皱整理剂常用的防皱整理剂 第三章第三章 防皱整理防皱整理焙烘时树脂初缩体渗入织物内部生成树脂，生成的树脂有两种作用。OCNHCH2OHNHCH2OH+2 Cell OHOCNHCH2OCellNHCH2OCell+2 H2O（自身缩聚）（与纤维分子交联）nOCN HCH2O HN HCH2O HNC OCH2NC ONCH2CH2NOCNCH2NC O NCH2NNCH2C OC ONNCH2 第二节第二节 常用的防皱整理剂常用的防皱整理剂 第三章第三章 防皱整理防皱整理2.三聚氰胺甲醛树脂（MF）H2NNH2CNCNH2NCN+3HCHOHOH2CHNCNCNHCH2OHNCNNHCH2OHNCH2NNCNH2NCNH2+6HCHONHOH2CHOH2CCNCNHOH2CCH2OHNCNNCH2OHCH2OH (三聚氰胺)(甲醛)(三羟甲基三聚氰胺)(三聚氰胺)(甲醛)(六羟甲基三聚氰胺)第二节第二节 常用的防皱整理剂常用的防皱整理剂 第三章第三章 防皱整理防皱整理3.二羟甲基环乙烯脲树脂(DMEU)二羟甲基环乙烯脲树脂称二羟甲基乙烯脲,简称DMEU。它是乙烯脲甲醛树脂的初缩体，是由乙烯脲与甲醛在微碱性介质中进行加成反应而制成。CNH2NH2O+CH2CH2NH2NH2HNH2CCH2NCOHNCNCCH2H2HHO+2HCHONCNCCH2H2OHOH2CCH2OH(尿素)(乙二胺)(环乙烯脲)（环乙烯脲）（甲醛）（二羟甲基环乙烯脲）第二节第二节 常用的防皱整理剂常用的防皱整理剂 第三章第三章 防皱整理防皱整理4.二羟甲基羟基乙烯脲树脂（DMDHEU，简称2D）CNH2NH2O+OHCCHONHCNCHCHOHOHOHHOH2CNHCOHCHOHNCOCH2OHHNHCOHCHOHNCOH+2HCHO（尿素）（乙二醛）（二羟基乙烯脲）(二羟基乙烯脲)(甲醛)(二羟甲基二羟基乙烯脲)第二节第二节 常用的防皱整理剂常用的防皱整理剂 第三章第三章 防皱整理防皱整理4.二羟甲基羟基乙烯脲树脂（DMDHEU，简称2D）2D树脂与纤维素纤维交联反应 HOH2C NHCOHCHOHNNOCH2OH+2Cell OHCellOH2CNHCOHCHOHNNCH2OCell+2H2OO 整理后的织物耐洗性和耐水解性优良，对活性染料的日晒牢度影响小，因此，DMDHEU树脂适合于棉、花布的洗可穿整理。第二节第二节 常用的防皱整理剂常用的防皱整理剂 第三章第三章 防皱整理防皱整理5.低甲醛的醚化2D树脂（M2D）为了获得低甲醛整理剂常将2D树脂改性，与醇反应后得到醚化DMDHEU，简称M2D。2D醚化如下所示：ROH2CNHCOHCHOHNOCH2ORHOH2CNHCOHCHOHNCOCH2OH+2R OHCH+2H2O 第二节第二节 常用的防皱整理剂常用的防皱整理剂 第三章第三章 防皱整理防皱整理5.低甲醛的醚化2D树脂（M2D）2D树脂和醚化2D的整理效果比较整理工艺强力保留率（%）折皱回复角（）释放甲醛（mg/kg）2D醚化2D2D醚化2D2D醚化2D常规工艺69.272.922422631540.4快速工艺64.567.324023224932.0未整理100144 第二节第二节 常用的防皱整理剂常用的防皱整理剂 第三章第三章 防皱整理防皱整理5.低甲醛的醚化2D树脂（M2D）2D树脂和醚化2D的整理效果比较整理液组成常规工艺快速工艺树脂（2D或醚化2D）4040氯化镁1510柠檬酸3CGF硅乳112D树脂和醚化2D的整理整理的工艺 单位：g/L 第二节第二节 常用的防皱整理剂常用的防皱整理剂 6.混合树脂第三章第三章 防皱整理防皱整理（1）6MD树脂 由甲醚化的多羟基三聚氰胺与二羟甲基乙烯脲以1：1比例混合而成的整理剂。用6MD树脂整理的织物，防皱性能好，氯损及吸氯泛黄很少，生产成本低。一般多用于漂白织物的防皱整理。（2）轧花树脂 由6MD树脂与二羟甲基乙烯脲（DMEU）树脂以14的比例混合而成的整理剂，这类整理剂专用于织物的耐久性轧花、电光和轧花整理，所以此树脂又称轧花树脂。经轧花树脂整理的织物，机械整理的花纹立体感强，耐洗性良好。第二节 常用的防皱整理剂常用的防皱整理剂 第三章第三章 防皱整理防皱整理二、无甲醛整理剂1.多元羧酸防皱整理剂（1）丁烷四羧酸：简称BTCA（2）柠檬酸：简称CA（3）聚马来酸：简称PMA 2.水溶性聚氨酯3.反应性有机硅4.甲壳素及其衍生物 第三节 树脂整理的化学基础树脂整理的化学基础 第三章第三章 防皱整理防皱整理 酰胺类化合物与甲醛在酸性或碱性条件下都能进行初缩反应，生成N-羟甲基酰胺类化合物初缩体。酰胺的羟甲基化反应是亲核加成反应。一、酰胺类化合物的羟甲基化反应CH2O+HA()CH2OH+A 酸NH+CH2OH NHCH2OHNHCH2OH+ANCH2OH +HANH+B()N BH+碱N+CH2ONCH2ONCH2O+BHNCH2OH+B碱催化酸催化 第三节 树脂整理的化学基础树脂整理的化学基础第三章第三章 防皱整理防皱整理 为了便于对初缩体制备过程的控制和获得稳定的初缩体，溶液的pH值应控制在89之间，可用氢氧化钠或其他的碱剂来调节pH值。在制备初缩体时，必须控制好酰胺和甲醛的比例，还要控制好溶液的pH值、浓度和温度。甲醛的用量主要由酰胺羟甲基化的程度决定。NCNCCHHOH OHOHH+2CHHOHHOOHOHCCNCNHOH2CCH2OH（二羟基乙烯脲）（甲醛）（二羟甲基二羟基环亚乙基脲）甲醛与二羟基乙烯脲的初缩反应 初缩反应完成的程度，可以通过分析溶液中游离甲醛的量来检验。第三节 树脂整理的化学基础第三章第三章 防皱整理防皱整理 N-羟甲基酰胺整理剂对纤维素纤维间的吸附亲和力的大小，影响整理剂在织物上是否均匀分布。N-羟甲基酰胺整理剂对纤维素纤维间的亲和力极低，在烘干过程中，极易产生泳移。泳移会影响整理后织物的手感和抗皱性能等，因此，整理剂泳移问题需引起重视。二、纤维素纤维对N-羟甲基酰胺整理剂的吸附 第三节 树脂整理的化学基础树脂整理的化学基础 第三章第三章 防皱整理防皱整理三、N-羟甲基酰胺整理剂与纤维素纤维的反应 +NCH2 OR NCH2 N CH2 R OHHK1NCH2 Cell OH NCH2O Cell H 交联反应的速率主要取决于碳正离子的生成难易，连接在氮原子邻近的基团供电性越强，碳正离子的生成越容易，反应速率越快。在酸性介质中，N-羟甲基酰胺类化合物与纤维素纤维的交联反应历程为：在实际生产中，为了获得较高稳定性的树脂，一般选择反应速率较低的整理剂，而提高反应速度，可通过选择催化剂、提高反应温度等方法来实现。纤维素OCH2CNOO纤维素HOHHONCCCH2H纤维素OCH2CNOHOHHONH 或CCH纤维素OCH2CNOHOHHONCCCH2OHHOO纤维素HOHHONCCCH2H纤维素OCH2CNOHOHHONCCCH2OCH2HCNOO纤维素HOHHONCCCH2H纤维素OCH2CNOHOHHONCCCH2HCN单分子交联单分子支链线型大分之交联现以DMDHEU为例，其与纤维素间的可能结合方式如下：第三节第三节 树脂整理的化学基础树脂整理的化学基础第三章第三章 防皱整理防皱整理 N-羟甲基酰胺化合物和纤维素纤维交联的稳定性决定整理品的耐洗性。整理品耐洗性，实际上是指整理剂在纤维素间形成的共价交联的耐酸、碱水解稳定性。整理剂与纤维素形成的共价交联在酸性条件下的水解过程，其实是整理剂与纤维素发生交联反应的逆反应。交联机理与水解机理是相同的。水解过程如下：四、N-羟甲基酰胺化合物和纤维素纤维交联的稳定性+C N CH2 H2O C NCH2OH HROOR+C N CH2OH C NH CH2OORROC N CH2O Cel l H C N C H2 C N CH2 +RRROOCel lO H 第三节 树脂整理的化学基础树脂整理的化学基础 第三章第三章 防皱整理防皱整理交联键碱性条件下的水解速率取决于整理剂的结构：C N C H2O C e l l O H C N C H2O C e l l H2O +OHC N C H2 C e l l OOC N H C H2O H C e l l O H O HO2 H2OC N H2 C H2O+O若整理剂分子的氮原子上有H原子，则在碱性条件下，易于生成酰胺负离子，交联键就易于断裂；反之，氮原子上不含H原子，则不能形成酰胺负离子，共价交联键耐碱性水解能力高。第四节第四节 催化剂催化剂第三章第三章 防皱整理防皱整理 一、防皱整理用催化剂应具备的条件催化剂定义：是加速树脂整理剂自身及其与纤维之间的反应，降低反应温度、缩短反应时间。防皱整理用催化剂需要满足以下条件：（1）具有优良的促使树脂焙固作用。（