摘要】作者首先分析了各種非交聯(lián)性處理劑對(duì)纖維的處理方法和結(jié)合牢度，并從分子間力進(jìn)行機(jī)理探討，最后通過試驗(yàn)驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】不溶物 非交聯(lián) 固著機(jī)理
1 引言
通常以為，能與纖維發(fā)生化學(xué)交聯(lián)的織物處理劑如：活性染料，反應(yīng)性樹脂，交聯(lián)劑等，都有良好的耐洗牢度。
但事實(shí)并不完全如此，活性染料由于多種原因，它的水洗色牢度，不夠理想；能與纖維素纖維發(fā)生交聯(lián)的2D樹脂，在常態(tài)下也會(huì)分解而釋放甲醛。而有一些非交聯(lián)性處理劑，在纖維上的固著牢度卻是很好。非交聯(lián)性處理劑在織物上的固著機(jī)理，有研究?jī)r(jià)值。
2 非交聯(lián)性處理劑簡(jiǎn)介
還原染料、不溶性偶氮染料、酞菁染料…；棉布普魯本（Proban）阻燃、真絲錫增重、有光人絲消光、兔羊毛防掉毛、織物上蠟、滌綸氰醛抗熔融；還有鈦氧烷溶膠-凝膠抗菌整理[1]，等等。都屬于牢度很好的非交聯(lián)性固著處理劑。
3 處理方法與結(jié)合牢度實(shí)例分析
3-1 還原染料
還原染料用燒堿保險(xiǎn)粉還原，隱色體溶于堿性水溶液，染色、氧化。水洗色牢度：蒽醌型大多是4-5級(jí)、5級(jí)。
隱色體分子上有氫鍵，有可溶性基團(tuán)，和直接染料類似；纖維親和力測(cè)定數(shù)據(jù)，兩者都是3-5千卡/克分子。但上染速率和上染率，還原染料要比直接染料高得多。有人認(rèn)為：關(guān)鍵或許在‘有機(jī)陰離子’。也有人認(rèn)為：隱色體在染液中締合度2-3，對(duì)染色是否也有影響[2]。還原染料與直接染料的不同上染率和色牢度差異，單純用氫鍵理論，很難解釋。
3-2 可溶性還原染料[3]
把還原染料還原成隱色體，與氯磺酸反應(yīng)生成隱色體硫酸酯鈉鹽，成為可溶還原染料。
按說，它與還原染料隱色體具有同等的氫鍵基團(tuán)、范德華力和陰離子體，只有水溶性基團(tuán)不同，（-ONa，與-OSO3Na）。水溶性好的,上染率低。但固著后的色牢度相同。
3-3 不溶性偶氮染料
不溶性偶氮染料的色酚鈉鹽溶于水。分子上有氫鍵基團(tuán)，有直接性。但分子量小，活潑，上染率較低。與色基的重氮鹽偶合生成的不溶性偶氮染料。耐洗牢度大多為4級(jí)。
快磺素：凡拉命藍(lán)(色基重氮鹽)，與堿性亞硫酸鈉反應(yīng)，制得穩(wěn)定的凡拉命磺酸鹽。棉布印花汽蒸時(shí)磺酸基被中性紅礬氧化成硫酸酯鈉鹽，則與色酚快速偶合。
快色素，快胺素：應(yīng)用原理類似，染色牢度都與兩步法偶合結(jié)果相同[4]。
3-4 酞菁染料
酞菁素加助溶劑溶解，與水溶性金屬離子絡(luò)合物組成工作液。織物浸軋，烘干，焙烘生成不溶性酞菁藍(lán)。
酞菁素滲入棉纖維，烘干時(shí)縮聚成為含氫酞菁。在焙烘時(shí),水溶性絡(luò)合物中的銅離子被釋放,與含氫酞菁中兩個(gè)仲胺基上的氫發(fā)生置換，并與另兩個(gè)叔胺上的孤電子對(duì)共享、成八偶體螯合，艷藍(lán)色，皂洗色牢度5級(jí)[5]。
3-5普魯苯（Proban）阻燃
四羥甲基氯化磷（THPC）與尿素反應(yīng)可得水溶性預(yù)縮體。
織物浸軋予縮體工作液→烘干→氨熏，NH3與預(yù)縮體中的羥甲基交聯(lián)，在纖維內(nèi)部形成聚合體。織物再經(jīng)雙氧水氧化，生成不溶物。處理織物阻燃效果好，可耐50次皂洗[6]。
3-6 硫酸鋇處理
在兔羊毛針織衫防掉毛或有光人絲織物消光處理時(shí)，織物先用5-10%氯化鋇水溶液浸漬20-30分鐘，脫水，烘干，然后用3-7%的元明粉水溶液處理10-20分鐘[7]。
處理后，兔毛表面有微小顆粒，粒徑0.5微米上下。人絲則為填充，均耐洗。
3-7 氰醛防融整理
純滌綸低彈長(zhǎng)絲針織物，整理液配方：氰醛樹脂（1:3.3個(gè)羥甲基）140g/L，酒石酸銨10g/L，十二烷基苯磺酸鈉5g/L,平平加2g/L,消泡劑50-200ppm。整理工藝： 織物浸軋→卷蒸101℃×2小時(shí)→水洗→脫水烘干→熱定形。
整理后,氰醛在滌綸纖維表面生成樹脂膜。不加平平加的，樹脂膜呈蛇皮狀。加平平加的，呈透明狀。融點(diǎn)測(cè)試觀察：蛇皮狀的，295℃時(shí)纖維熔融，從膜間隙中流出[9]，加平平加的，410℃時(shí)纖維熔而不斷。樹脂膜對(duì)紅外有屏蔽功能，但未改變纖維融點(diǎn)，耐洗20次[8]。
3-8 鈦溶膠抗菌整理
將鈦酸四丁酯的醋酸溶液滴加到含有鹽酸的乙醇液中,制得鈦氧烷凝膠。棉織物浸軋抗菌劑烘干，焙烘。整理織物具有廣譜抗菌功能，抑菌率99%，耐洗50次[1]。
3-9 二氧化鈦抗紫外整理[10]
將鈦酸正丁酯與冰乙酸混合，滴加到鹽酸水溶液中，加熱，冷卻后成為TiO2水溶膠。用堿中和至出現(xiàn)大量白色膠狀物，pH 4-6。處理工藝：TiO2水溶膠→浸軋→預(yù)烘→焙烘→水洗→烘干。用TiO2水溶膠2%時(shí)，紫外線屏蔽效果可達(dá)90%以上，（作者未測(cè)耐洗牢度）。
3-10 高分子粘合材料
低壓聚乙烯熱熔粘合；氧化聚乙烯柔軟處理；醋酸甲殼質(zhì)涂料印花或作防水整理添加劑[11]；有機(jī)硅柔軟劑；都是一些不與纖維交聯(lián)而能結(jié)合在纖維上的成膜處理劑。
粘合材料的無機(jī)性值越小，耐水性就越好[12]。成膜的，膜中殘留表面活性劑越多，越能吸水，濕處理牢度越差。
3 機(jī)理探討
對(duì)不溶物非交聯(lián)固著機(jī)理的探討，我們根據(jù)表面現(xiàn)象，先從分子間力中去尋找“合理的解釋”，而后再通過試驗(yàn)求證（證偽）。由于學(xué)識(shí)有限。錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)各界批評(píng)指正。
3-1 基礎(chǔ)理論
3-1-1 分子內(nèi)的鍵能
分子中原子間的結(jié)合，可分為共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵、金屬鍵四種。
相同元素結(jié)合的分子，屬于共價(jià)鍵結(jié)合，偶極距等于零，分子呈非極性[13]。
電負(fù)性差別大的元素，兩個(gè)原子間的結(jié)合，分子呈極性。有電子轉(zhuǎn)移的為離子化合物，離子鍵的作用力強(qiáng)，無飽和性，無方向性。有機(jī)化學(xué)中，C-H 也稱共價(jià)鍵[14]。原子間的化學(xué)結(jié)合，鍵能大多在300-400kJ/mol。
3-1-2 氫鍵
氫原子與電負(fù)性很強(qiáng)的原子結(jié)合，氫原子有失去電子而成為質(zhì)子的傾向。而電負(fù)性強(qiáng)的原子則幾乎獨(dú)占共用電子對(duì)，使成為孤對(duì)電子。幾乎成為質(zhì)子的氫原子與另一個(gè)分子中擁有孤對(duì)電子的原子靠近時(shí)，發(fā)生氫鍵結(jié)合。含質(zhì)子H的分子或基團(tuán)，都能產(chǎn)生氫鍵。氫鍵具有穩(wěn)定性、方向性、飽和性，還具有動(dòng)態(tài)可逆性，對(duì)外部環(huán)境的剌激具有獨(dú)特的響應(yīng)性。
氫鍵既可以存在于分子之間，也可以存在于分子內(nèi)的基團(tuán)間[14]。鍵能一般為5-30kJ/mol，屬于‘弱鍵’。大分子上多個(gè)氫鍵結(jié)合，可以改變物質(zhì)的物性，纖維素纖維、蛋白質(zhì)纖維的晶區(qū)，是氫鍵作用的表現(xiàn)。對(duì)物質(zhì)的強(qiáng)力，溶脹以及可染性產(chǎn)生影響。
在極性溶劑中，如果溶質(zhì)分子與溶劑分子之間可以形成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大。
3-1-3絡(luò)合鍵
絡(luò)合鍵也稱配位鍵，余價(jià)鍵。絡(luò)合鍵可以存在于分子內(nèi)的基團(tuán)間，也可以在分子間。
離子化合物與極性化合物絡(luò)合：氯化鎂有6個(gè)結(jié)晶水，表示方式為Mg[(H2O)6 ]2+ -2Cl-，離子與水是定量結(jié)合，驅(qū)除結(jié)晶水要高于水的沸點(diǎn)，它體現(xiàn)了絡(luò)合鍵鍵能[18]。
離子化合物與非極性分子絡(luò)合：碘是非極性分子，不溶于水，但溶于碘化鉀溶液。在鉀離子誘導(dǎo)（感應(yīng)）下，碘分子被極化而絡(luò)合成K（I2）+I一。被絡(luò)合的碘，還可以釋放改與淀粉絡(luò)合（分析指示劑，終點(diǎn)呈藍(lán)色）。絡(luò)合鍵有穩(wěn)定性、方向性、飽和性，具有動(dòng)態(tài)可逆性，對(duì)外部環(huán)境的剌激具有獨(dú)特的響應(yīng)性，與氫鍵性質(zhì)相同。但不含‘氫’原子。
3-1-4色散力
教材中對(duì)色散力的描述，“色散力存在于一切分子之間。在分子接近時(shí)誘導(dǎo)產(chǎn)生偶極矩”，可以結(jié)合，也可以不結(jié)合，瞬時(shí)變化，概由外界條件決定。現(xiàn)時(shí)尚無測(cè)試手段。
3-1-5范德華力
范德華鍵可以解釋烴類間的作用力，烷烴是非極性物質(zhì)（甲烷、汽油、火油、石蠟…），分子量越大，粘度越大，沸點(diǎn)越高，范德華鍵能。可以通過氣化熱，求得。
范德華力與分子極性大小無關(guān)；分子鏈越長(zhǎng)，分子間距離越近，范德華力越大。
4 不溶物固著機(jī)理探討
4-1 結(jié)合力：
4-1-1染色：氫鍵在染料與纖維接觸、結(jié)合過程中起定向作用。氫鍵與范德華鍵都是弱鍵，在色散力的作用下，結(jié)合呈可逆性。染色達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，如將水份蒸干（烘干）或?qū)⑺苄曰鶊F(tuán)變?yōu)椴蝗埽玖暇凸讨诶w維上。固著后，凡不溶于水也不水解的，固著牢度就好。
4-1-2自縮聚處理劑：普魯本，酞菁素，防融氰醛，分子量都不大，且都有氫鍵基團(tuán)。小的可進(jìn)入纖維內(nèi)部，大的在纖維表面。發(fā)生縮聚后，物性如果不溶于水，固著牢度極好。
4-1-3溶膠-凝膠類：有機(jī)硅或有機(jī)鈦的自縮合低聚物，都可以用作（溶膠-凝膠）整理劑。鈦酸四丁酯溶解在酸性乙醇中，緩慢生成聚鈦氧烷，聚合度大多在11以下，溶于醇。二丁氧基鈦氧鏈的端羥基，可與纖維素結(jié)合，焙烘時(shí)端基失水縮合，形成不溶物。
4-2 固著位置：
纖維素纖維的孔穴大小是(24-49?=)2.4-4.9nm；所以，大于這一尺寸的處理劑，不能進(jìn)入纖維素纖維的非晶區(qū)。
有試驗(yàn)說明：聚乙二醇可以進(jìn)入非晶區(qū)，但其分子不應(yīng)超過非晶區(qū)孔隙大小的1/3，Mw大于414的不能進(jìn)入。可以認(rèn)為，即使纖素纖維在水中吸水膨脹后非晶區(qū)擴(kuò)大一倍左右，但是數(shù)均分子量在1000以上的聚合物，很難有滲入纖維的可能。
4-3 關(guān)于催化劑概念：
非交聯(lián)處理，無需催化劑，但在用聚醚酯作滌綸防靜電處理時(shí)，氯化鎂不僅可以增進(jìn)防靜電效果，還能提高防靜電的耐洗性。也有人提出：氯化鎂能與纖維素形成穩(wěn)定絡(luò)合物[17]。這些把有氫鍵或余價(jià)鍵作用的化學(xué)品，視作“催化劑”的觀點(diǎn)。正在引起人們的注意。
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