純棉織物作為天然面料，憑借著柔軟的手感、良好的透氣性、穿著舒適和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)備受消費(fèi)者青睞。但穿久了棉織物都會出現(xiàn)嚴(yán)重的縮水和皺褶，影響美觀和舒適度，同時(shí)棉織物彈性也較差，為此眾多研究者致力于棉織物的免燙抗皺整理上。出現(xiàn)褶皺的主要原因是纖維分子層之間發(fā)生相對滑移，形變較小時(shí)，可以完全回復(fù)；而形變較大時(shí)，就會產(chǎn)生永久褶皺，不再回復(fù)。綜合近年來的研究，防皺整理劑都是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上能和纖維素分子上羥基發(fā)生反應(yīng)的官能團(tuán)的物質(zhì)，但不是所以能與纖維素反應(yīng)的化合物都可以用作防皺整理劑，它們必須符合一定的條件：（1）交聯(lián)鍵的長短要適中，這樣既能達(dá)到防皺整理的目的，又可以使整理織物具有良好的物理機(jī)械性能。（2）交聯(lián)鍵對酸、堿有良好的穩(wěn)定性，吸氯性比較小，這樣既可以增加織物的耐洗性，又在一定程度上不發(fā)生氯損現(xiàn)象。（3）反應(yīng)性能適中，對有色織物的色澤染色牢度沒有太大的影響。（4）無有害物質(zhì)。滿足以上要求的水性聚氨酯，作為一種綠色高分子材料，因具有彈性好、強(qiáng)度大和軟硬度可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于涂料、膠黏劑、紡織助劑等領(lǐng)域。隨著低碳和環(huán)保觀念深入人心，水性聚氨酯材料正在成為新時(shí)代材料領(lǐng)域的一大熱寵。聚氨酯免燙抗皺的大致過程是：首先合成封端型的聚氨酯，經(jīng)過烘焙熱處理解封出官能團(tuán)-NCO，與纖維表面的-OH反應(yīng)，這樣就在纖維表面形成接枝涂層，阻止了纖維素分子層之間的滑移，從而達(dá)到抗皺效果。關(guān)于水性聚氨酯在棉織物免燙抗皺整理上的報(bào)道也屢見不鮮，但大都停留在陰離子聚氨酯抗皺整理劑和芳香族聚氨酯抗皺整理劑上。陰離子型整理劑穩(wěn)定性較好，但與其他助劑的配伍性受到限制；而芳香族聚氨酯反應(yīng)活性高，抗皺效果好，但容易黃變。

      本文選用脂肪族IPDI為主要原料，以PEG600為親水性軟段，合成非離子型聚氨酯抗皺整理劑，與其他助劑具有良好的配伍性，不易黃變。

1.實(shí)驗(yàn)

1.1 織物處理

        乳液稀釋至20g/L，40g/L，60g/L，100g/L等一系列濃度的抗皺整理劑。裁剪棉布大小為5cm*10cm，采用二浸二軋工藝（軋余率80%）→預(yù)烘（70℃，3min）→焙烘（110-160℃，4min）→水洗→低溫烘干，測試性能。

1.2 性能測試

（1） 乳液固含量在載玻片上準(zhǔn)確稱量乳液 m1 （ 1g 左右），置于50 ℃ 烘箱中烘干至恒重 m2 則固含量為： m2m1ⅹ100%
（2） 乳液穩(wěn)定性測試量取10ml乳液于離心管內(nèi)，分別放置在-10℃和60℃攝氏度環(huán)境下6h，取出恢復(fù)室溫20℃，再放回實(shí)驗(yàn)。重復(fù)5次，觀察有無分層聚結(jié)現(xiàn)象。
（3 ）乳液結(jié)構(gòu)紅外光譜分析（FT-IR）采用空白溴化鉀壓片涂覆法，紅外燈下烘干，置于用美國Nicolet MAGNA 公司的MAGNA-IR550型傅里葉紅外光譜儀分析共聚物結(jié)構(gòu)，波譜范圍4000~400cm-1，分辨率2cm-1。
（4 ）異氰酸根（-NCO）殘余量測定采用二正丁胺測定法。
（5 ）封端率測定采用I2液滴定法測定。
（6 ）織物折皺彈性回復(fù)角測試
      按照GB/T3819-83,在室溫20℃，相對濕度65%條件下，使用寧波紡織儀器廠生產(chǎn)的YG541A型織物折皺彈性儀測定織物的干態(tài)和濕態(tài)折皺彈性回復(fù)角（折皺彈性回復(fù)角為經(jīng)向與緯向之和）。每個(gè)樣品測定三次，取平均值。
（7） 織物強(qiáng)力測試
      按照GB3923-83，使用YG026C型電子織物強(qiáng)力機(jī)對整理后織物的斷裂強(qiáng)力進(jìn)行測定，拉伸速度50mm/min,夾持長度100mm，布寬50mm。每個(gè)樣品測三次，取平均值。
（8 ）織物白度測試
      采用白度電腦配色儀對整理后織物白度進(jìn)行測定，每個(gè)樣品三次，取平均值。

2、結(jié)果與討論

2.1 PEG600用量樹脂合成的影響
      由于封端劑NaHSO3不溶于常規(guī)有機(jī)溶劑，封端反應(yīng)中只能以水為封端劑載體，為了提高封端劑與預(yù)聚體的相容性，在預(yù)聚體中引入適量親水鏈段是必要的。

      由表1可以看出，當(dāng)預(yù)聚體中沒有引入PEG或者引入量低于15%時(shí)，預(yù)聚體聚合過程很穩(wěn)定，但是封端后會出現(xiàn)分層，這是因?yàn)楸M管預(yù)聚體經(jīng)過NaHSO3封端得到的磺酸鹽是強(qiáng)親水聚合物，但是如果預(yù)聚體沒有足夠的親水性，會在封端反應(yīng)過程中，因油水兩相的相容性不好而難以順利實(shí)現(xiàn)封端。當(dāng)PEG用量高于30%時(shí)，預(yù)聚后期會出現(xiàn)凝膠爬桿的現(xiàn)象。這可能是因?yàn)镻EG反應(yīng)活性高，分子鏈柔順性好，預(yù)聚體大分子相互纏結(jié)程度高導(dǎo)致。綜合考慮，實(shí)驗(yàn)選擇PEG600含量為20%作為親水鏈段。

2.2 交聯(lián)單體用量影響
      通過引入交聯(lián)單體，使整理劑大分子呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過烘焙處理接枝在織物上，限制棉紡織物纖維分子層間相對滑動(dòng)，從而更好的起到免燙抗皺的效果。

      由表2可以看出，交聯(lián)單體的含量直接影響著乳液的外觀，穩(wěn)定性和成膜性，隨著交聯(lián)含量的增加，乳液的粒徑變大，透明性變差，較大粒子間碰撞導(dǎo)致穩(wěn)定性變差。當(dāng)交聯(lián)高于2%時(shí)，成膜性變差。這是因?yàn)楫?dāng)交聯(lián)含量較多時(shí)，聚合物分子之間互相纏繞，分子鏈自由移動(dòng)受限，在成膜過程中存在較大的內(nèi)應(yīng)力，干燥后就容易形成裂紋，影響樹脂的使用性能。綜合考慮以上因素，交聯(lián)單體選用2%較為適宜。

2.3 共聚物紅外光譜（FT-IR）如圖1：

      由圖1可以看出，2270cm-1不存在-NCO特征峰，說明-NCO反應(yīng)完全，3334cm-1為PU中氫鍵化的-NH伸縮振動(dòng)吸收峰，氫鍵作用使得PU分子鏈硬段的有序排列及硬段與軟段之間的微相分離。1713cm-1為C=O伸縮振動(dòng)峰，1510cm-1為N-H彎曲振動(dòng)和C-N伸縮振動(dòng)峰，1150cm-1為C-O伸縮振動(dòng)峰，這些都是PU的特征譜帶。1240cm-1為磺酸鹽和C-O振動(dòng)吸收的重疊峰。

2.4 封端時(shí)間對封端率影響：

      由圖2可以看出，隨著封端時(shí)間的延長，封端率逐步提高，而當(dāng)封端時(shí)間超過20min后，封端率增長緩慢，趨于定值。這是因?yàn)樵诜舛诉^程中使用的是亞硫酸氫鈉飽和水溶液，盡管亞硫酸氫鈉與異氰酸酯反應(yīng)活性遠(yuǎn)高于水與異氰酸酯反應(yīng)的活性，但是隨著亞硫酸氫鈉反應(yīng)的進(jìn)行，濃度的減小，其反應(yīng)也趨于變緩，而水與異氰酸酯的反應(yīng)逐步凸顯。由于封端率的測定是以亞硫酸氫鈉的量為標(biāo)準(zhǔn)，所以這時(shí)候，封端率不再提高。

2.5 單體含量對乳液性能影響

（1 ）封端劑用量對封端率影響

      由于封端過程存在亞硫酸氫鈉和水同異氰酸酯反應(yīng)的競爭，所以適當(dāng)增大亞硫酸氫鈉用量可能導(dǎo)致封端率的增大，增強(qiáng)樹脂的抗皺整理效果。
由圖3可以看出， 當(dāng)n（NaHSO3）/n（-NCO）取1時(shí)，接枝率僅為0.52，隨著封端劑用量的增多，封端率逐漸提高，但是當(dāng)n（NaHSO3）/n（-NCO）取1.2:1時(shí)，繼續(xù)增大封端劑用量，封端率增大不明顯。

（2） 助溶劑對封端率影響

      由于預(yù)聚體是聚氨酯大分子相互纏繞的聚集體，官能團(tuán)被大量包覆，導(dǎo)致封端率較低。使用助溶劑稀釋預(yù)聚體，可以有效提高封端率。這里選用選用乙醇和異丙醇的復(fù)合溶劑稀釋預(yù)聚體，總量等于預(yù)聚體的質(zhì)量。

      由圖4可以看出，當(dāng)助溶劑全部由乙醇組成時(shí)，封端率僅為0.51，這是因?yàn)橐掖寂c異氰酸酯的反應(yīng)活性要高于水和空間位阻大的異丙醇，使得封端率較低。隨著異丙醇的增多，封端率迅速增加，而當(dāng)V（異丙醇）/V（乙醇）達(dá)1.5以后，封端率反而有所下降。這可能是因?yàn)楫惐嫉脑鋈苄Ч鄬σ掖几?，?dǎo)致封端劑與預(yù)聚體相容性不佳。所以實(shí)驗(yàn)中選用V（異丙醇）/V（乙醇）=1.5進(jìn)行封端反應(yīng)。

2.6 焙烘溫度對織物性能影響

      由表3看出，隨著焙烘溫度升高，折皺回復(fù)角增加，白度下降，而斷裂強(qiáng)力先增加后減小。這是因?yàn)楦邷乜梢源偈箍拱櫿韯┏浞纸夥夂徒又υ诳椢锉砻?，同時(shí)整理劑具有一定交聯(lián)效果使得織物處理后斷裂強(qiáng)力有所增加。但是當(dāng)溫度過高時(shí)，雖然彈性回復(fù)角持續(xù)增加，但織物結(jié)構(gòu)受到破壞，斷裂強(qiáng)力和白度下降明顯。因此焙烘溫度選在140℃最合適。

2.7 抗皺整理劑用量對織物影響

      由表4可以看出，隨著硬抗皺整理劑用量的增加，織物彈性回復(fù)角和斷裂強(qiáng)力增加，白度下降。這是因?yàn)檎韯┚哂幸欢ǖ慕宦?lián)效果，織物經(jīng)過處理后在表面形成了一層交聯(lián)涂層，增加了織物的斷裂強(qiáng)力，而當(dāng)整理劑用量達(dá)到一定程度后，這種增加的現(xiàn)象不再明顯。綜合考慮到成本和作用效果，整理劑劑用量選擇在60g/L。

3、結(jié)論

      當(dāng)親水鏈段PEG含量20%，聚合過程穩(wěn)定，所得乳液穩(wěn)定性好；當(dāng)TMP用量占2%時(shí)，樹脂的穩(wěn)定性和成膜性較好；當(dāng)助溶劑組成為V（異丙醇）/V（乙醇） =1.5 ，n（NaHSO3）/n（-NCO）=1.2,封端時(shí)間20min時(shí)，封端率可達(dá)到0.82。

      當(dāng)整理劑用量60g/L時(shí)，整理后織物斷裂強(qiáng)力有所提高，干彈回復(fù)角達(dá)281°，濕彈回復(fù)角達(dá)到224°，織物白度略有下降。

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