棉织物无甲醛免烫/抗菌复合功能整理研究

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长期以来,棉织物以其穿着舒适、可再生和易生物降解等优点而受到大众的喜爱。随着生活水平的不断提高,人们不但要求棉织物具有保暖、舒适的基本性能,还要求棉织物具有免烫、抗菌、除臭等特殊功能。因此,本课题将棉织物的无甲醛免烫整理和抗菌整理结合起来进行研究,以提升棉织物的服用性能和产品附加值。同时,本课题还将对实验室的研究处方进行产业化验证。本课题主要从以下三个方面对棉织物的无甲醛免烫/抗菌复合功能整理进行研究探讨:一是以1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)为无甲醛免烫整理剂,与银系抗菌整理剂同浴对棉织物进行整理,并将银系抗菌剂与其它2种经济型抗菌剂进行复配比较;二是以BTCA与多糖类物质如壳聚糖、β-环糊精对棉织物进行免烫/抗菌复合功能整理的探索研究;三是探索获取高效免烫/抗菌复合功能的整理工艺,确定最佳工艺条件并进行产业化试生产。本课题预期的棉织物免烫/抗菌复合功能整理的主要技术指标为:棉织物的折皱回复角≥260.0°,撕破强力保留率≥55.0%,抑菌率≥90.0%。首先,在本课题组前期大量研究工作的基础上,选用无甲醛免烫整理剂BTCA,并选择银系抗菌剂AGP,采用轧-烘-焙的工艺流程(一浴一步法),对棉织物进行复合功能整理。实验结果表明,当抗菌剂AGP浓度为20.0g·L-1时,棉织物的折皱回复角为263.1°,对金黄色葡萄球菌的抑菌率为99.3%,撕破强力保留率在60.0%以上,达到本课题预期的免烫/抗菌技术指标。但是抗菌剂AGP价格昂贵,为了降低成本,又选用抗菌剂AEM5700和GC-G018WAGP分别与AGP复配,以减少AGP的用量。与纯AGP的抗菌效果比较, AGP分别与AEM5700或GC-G018W复配后,整理布样的折皱回复角下降,抑菌率分别为59.5%和87.0%,未达到预期的免烫/抗菌技术指标。接着,本论文探讨了多糖类抑菌剂与BTCA一起整理的效果。选择高粘度、中粘度和低粘度壳聚糖,与BTCA同浴整理,由实验数据可以看出,壳聚糖的加入对棉织物的折皱回复角有降低趋势;同时,三种粘度中,经低粘度壳聚糖整理后的棉织物免烫效果最佳,但对金黄色葡萄球菌的抑菌率都相似,为40.0%左右。为了提高抑菌率,将低粘度壳聚糖氧化降解为不同低分子量的壳聚糖,再与BTCA同浴对棉织物进行整理。实验结果表明,棉织物经分子量在3.9万左右的壳聚糖与BTCA整理后,抑菌率比未降解的低粘度壳聚糖高,为56.1%。但与抑菌率≥90.0%的技术指标相差甚远。同时,本论文还将抗菌剂AGP与β-环糊精(β-CDs)复配并与BTCA一起使用,经整理后的棉织物对金黄色葡萄球菌的抑菌率为99.8%,具有很好的抑菌性能;但是加入β-CDs使棉织物的折皱回复角未达标,为244.2°。在上述研究基础上,本课题选取价格较低的抗菌剂,重点探索整理工艺流程来达到经济和技术的双向指标。通过比较轧-烘-焙整理中的一步一浴法(同浴)和二浴二步法工艺,发现在同浴工艺中,免烫整理剂和抗菌剂会相互影响,导致复合功能整理的效果不理想,而二浴二步法工艺则大大提高了抗菌效果,并发现价格低廉的抗菌剂SCJ2000的效果最佳。本论文研究了二浴二步法工艺中BTCA浓度、SCJ2000浓度、抗菌整理烘干交联温度与时间及工作液pH值等因素对棉织物免烫/抗菌复合功能整理效果的影响,提出了合适的工艺处方及流程。实验室实验结果表明,采用抗菌剂SCJ2000与BTCA,对棉织物进行二浴二步法工艺整理后,棉织物具有较好的免烫/抗菌效果,折皱回复角达到260.0°,抑菌率在99.0%以上。按照合适的工艺处方及流程进行了工厂试生产。试生产测试结果表明,经过BTCA与SCJ2000对棉织物的无甲醛免烫/抗菌复合功能整理后,棉织物的游离甲醛含量为“未检出”,折皱回复角高于260.0°,外观平整度等级(DP等级)达到3.4级,抑菌率高于99.0%,强力满足市场和本课题预期的要求,具有较好的无甲醛免烫/抗菌复合功能。
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