【集萃网观察】【摘要】本文对超低甲醛树脂的结构性能进行了试验研究,结果表明FZ树脂是具有较高的水解稳定性,整理品的释放甲醛值已达到超低水平,而且弹性保持2D树脂整理水平。纤维素纤维及其混纺织物的树脂整理通常是以酰胺甲醛类化合物为交联剂,例如2D树脂,因此存在释放甲醛问题。为了改善生态环境,提高纺织品服用的安全卫生性,世界各国目前对纺织品的释放甲醛量和测定方法都有法定标准,如外衣要求小于300ppm、内衣小于75ppm。一方面世界各大化学公司都在开发无甲醛整理剂,有多元羧酸类化合物问市。但从整理效果和价格的平衡,尚不能取代广泛应用的酰胺甲醛类交联剂。另一方面各大化学公司都有低和超低甲醛树脂供应,以满足市场需要。
为适应世界服装面料的发展需要,我们进行了超低甲醛整理剂的研究、开发,合成了超低甲醛整理剂FZ,本文就其性能结构讨论。
1.实验部分
1.1.试验材料:
1.1.1. 织物:
40/40 133×72全棉府绸
45/45 88×64 T/C细布
1.1.2. 树脂:
FZ树脂 自制
2D树脂 自制
M2D树脂(甲醚化2D)新光内衣厂生产
1.2.整理工艺:
1.2.1.工艺处方:
。1。2。3
FZ(40%)。12.5%。/。/
2D(40%)。/。12.5%。/
M2D(40%)。/。/。12.5%
MgCl2·6H2O。1.5%。1.5%。1.5%
JFC。0.1%。0.1%。0.1%
1.2.2.工艺流程:
浸轧(二浸二轧、轧余率70%)→烘干(90°~100℃)→焙烘(165℃,3分)
1.3.性能测定:
1.3.1.含固量:烘燥法
1.3.2.初缩体溶液游离甲醛:酸性亚硫酸钠法
1.3.3.整理品释放甲醛:GB2912-82(B)
1.3.4.含氮量:克氏定氮法
1.3.5.弹性:GB429-78
1.3.6.断裂强度:GB3923-83
1.3.7.撕破强度:GB3918-83
2.整理品释放甲醛来源
酰胺和甲醛反应生成的N-羟甲基酰胺(R,R1)>NCH2OH)属于N-C半缩醛结构[4],存在下列平衡反应:
(R,R1)>NCH2OH←→(R,R1)>NH+CH2O
因此,树脂初缩体溶液中存在游离甲醛,树脂整理品也会释放甲醛。树脂平衡稳定性高,溶液中的游离甲醛低,整理品释放甲醛少。
通常,树脂整理品上的释放甲醛的来源有下列几方面:
1.吸附溶液中的游离甲醛;
2.未交联的N-羟甲基酰胺水解;
(R,R1)>NCH2OH(+H2O)←—→(R,R1)>NH+CH2O
3.交联纤维素水解:
(R,R1)>NCH2Ocell(+H2O)←→(R,R1)>NH+CH2O+cell-OH
4.树脂自交联物水解:
(R,R1)>NCH2OCH2N<(R,R1)(+H2O)←→(R,R1)>NH+CH2O
其中,未交联的N-羟甲基是甲醛的主要释放源。为了降低整理品上的释放甲醛,必须降低初缩体溶液中的游离甲醛,以提高树脂的水解稳定性。树脂母体结构R1和R2的供电子性愈强,树脂的反应性愈高而水解稳定性愈低。反之,当R1和R2为受电子基团时,则树脂的水解稳定性较高而反应性降低。例见表一[2]。我们选择了适当的化学结构,合成了超低甲醛FZ树脂,使其溶液中的游离甲醛较低,水解稳定性较高,同时保持了适当的反应性。FZ与纤维素纤维的交联反应速度在常规催化剂MgCl2·6H2O催化作用下和2D树脂相近,保持了良好的整理弹性。
3.树脂的水解稳定性
我们分析了FZ、2D和M2D树脂初缩体溶液中的游离甲醛。为了进一步比较三种树脂的水解稳定性,进行了下列试验[3],利用游离甲醛反应剂在一定条件下与初缩体溶液中的游离甲醛反应。这样,初缩体溶液中的游离甲醛趋于零,由于酰胺—甲醛的羟甲基化反应是平衡反应,所以随着时间的变化,溶液中会不断产生新的游离甲醛。经平衡一定的时间后,通过重新测定树脂初缩体溶液中的游离甲醛含量,以比较其树脂的水解平衡稳定性。FZ树脂初缩体溶液中游离甲醛含量为0.25%,比2D树脂的0.55%和M2D树脂的0.50%低得多。只有树脂的平衡稳定性高,才能通过适当方法,使其溶液中游离甲醛达到较低水平。从树脂的水解稳定性试验数据(见表一)可以看出,FZ树脂经多次试验,水解而产生的游离甲醛含量分别为0.18%、0.15%和0.10%,逐次减少,而2D和M2D则会不断产生甲醛,尤其是2D树脂基本上保持原来的游离甲醛含量水平,从而可以推测FZ树脂的水解稳定性较高,有利于整理品释放甲醛的降低。
FZ、2D和M2D树脂经相同条件的热处理后,测定其溶液中游离甲醛含量的变化,以比较三种树脂的耐热稳定性,经80°~100℃、1小时的热处理后,FZ树脂溶液中的游离甲醛增加明显低于2D和M2D,FZ树脂耐热稳定性优于M2D和2D。
将三种树脂FZ、2D和M2D经相同条件的酸和碱处理后测定其溶液中游离甲醛的变化。在相同的酸、碱水解条件下,FZ树脂的稳定性明显优于2D和M2D树脂。2D树脂水解后,溶液中的游离甲醛分别高达1.36%和2.1%,而FZ树脂溶液中的游离甲醛仍仅有0.45%和0.70%。数据也表明三种树脂的耐酸稳定性均优于耐碱稳定性。
通过上述树脂的稳定性能试验,证明FZ树脂具有优良的水解稳定性和耐热稳定性,从而使整理品的释放甲醛降低。
4.整理品性能
我们以FZ、2D和M2D树脂,整理全棉和涤棉混纺织物,以MgCl2·6H2O为催化剂,采用相同常规焙烘工艺,工作液中均不加柔软剂等添加剂,整理织物为一段的练漂半制品。整理品性能见表五。从表中数据可知,全棉织物弹性(T+W)为220度左右,已达到防缩防皱水平,而涤棉混纺织物为300度左右,已达到耐久压烫整理水平[4]。断裂强度和撕破强度的保留率也均在70%以上,数据表明整理效果良好。三种全棉整理品的弹性相近,均为220度左右,说明FZ树脂的反应性与2D、M2D相差不多。而其释放甲醛则差异很大,FZ树脂整理品释放甲醛在100ppm左右,而M2D和2D树脂整理品则为500ppm和700ppm。
将三种树脂整理的全棉府绸,经10次洗涤而后测定整理品的弹性回复角和含氮量的变化。数据表明,10次洗涤后的含氮量和回复角的降低均为5%左右,具有良好的耐洗涤性。整理品释放甲醛经洗涤后都有所降低,FZ整理品释放甲醛已达65ppm。
5.结语
上述试验表明,FZ树脂具有良好的水解稳定性和耐热稳定性。FZ整理品释放甲醛量已达到超低水平,而弹性保持和2D树脂整理品相近,具有较好的开发前景。
6.参考文献
1.染整原理.第二分册
2.Functional Finishes part A edited by Menachem Lewin.