多元酸取代傳統(tǒng)的含醛樹脂,可從根本上解決甲醛問題,其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。人們?cè)缇椭览w維素分子上的羥基可與酸發(fā)生酯化反應(yīng),而如果酸中只有一個(gè)羧基與纖維反應(yīng),則形成單分子接枝:
CELL-OH+HOOC-R-COOH→CELL-OOC-R-COOH+H-OH
這對(duì)提高織物尺寸穩(wěn)定性和防皺性沒有作用,因此,Gagliardi等提出多元酸中至少應(yīng)有兩個(gè)羧基。C.M.Welch首先提出了四元羧酸在焙烘過程中,先生成一元或二元的環(huán)狀酸酐,然后再與纖維素羧基形成酯交聯(lián)。接著,R.A.K.Andrews等陸續(xù)加以補(bǔ)充,認(rèn)為多元酸在高溫加熱時(shí),相鄰的兩個(gè)羧基很容易失水形成5~6元環(huán)的酐,然后與纖維素成酯。因此至少需要三個(gè)羧基才能滿足與纖維交聯(lián)的要求。弱堿是酸酐與醇成酯的有效的催化劑。熱重分析證實(shí)丁四羧酸在焙烘條件下失去二分子水,為酸脫水成酐并酯化交聯(lián)的反應(yīng)機(jī)理提供了重要證據(jù)。
C.M.Welch把這一交聯(lián)反應(yīng)的機(jī)理概括為如下示意圖:.png)
根據(jù)這些要求,可作為交聯(lián)用的多元酸列如下表:馬來酸,鄰苯二酸,丙三酸,檸檬酸,丙烯三酸,三乙酸胺,1,2,3?苯三酸,偏苯三酸,丁四羧酸,環(huán)戊四酸,乙二胺四酸,苯均四酸,二苯甲酮四酸,環(huán)己烷己酸,苯六酸等。
目前研究較多的均為三元酸或四元酸,主要有丁四羧酸、丙三羧酸和檸檬酸等。
丁四羧酸(BTCA)是許多學(xué)者一致認(rèn)為效果最好的多元酸。可是BTCA/NaH2PO2體系對(duì)染色織物,尤其是對(duì)硫化染料,會(huì)引起色澤變化。此外,它的成本太高。
在三元酸中最受人們關(guān)注的是檸檬酸(CA),盡管它的整理效果總體上不如BTCA和PTCA,但因?yàn)樗鼉r(jià)格便宜,易于得到,沒有毒性,因而受到重視。CA與各種含磷的無機(jī)酸鹽催化劑配合使用,以NaH2PO2的效果為最好,DP可達(dá)3.5級(jí),折皺回復(fù)角可提高91°,接近2D樹脂的水平。當(dāng)NaH2PO2與Na2HPO4、NaH2PO4以及NaH2
但是CA最大的問題是會(huì)使織物泛黃,影響織物白度。這是因?yàn)椋茫猎诮Y(jié)構(gòu)上比一般多元酸多一個(gè)羥基,屬于羥基酸。
以高溫焙烘可能轉(zhuǎn)化為烏頭酸(丙烯三酸)、衣康酸(甲叉丁二酸),到檸康酸(順式甲基丁烯二酸)等產(chǎn)物。
這些酸都是不飽和酸,由于分子結(jié)構(gòu)中又鍵的存在,使得織物泛黃,影響白度。
其次是對(duì)防皺整理性能的影響。在三元酸中,對(duì)棉織物免燙整理的效果依次為:丙三酸>丙烯三酸>檸檬酸。檸檬酸的防皺效果低于其它三元酸,是由于分子中羥基妨礙了鄰近的羧基與纖維上的羥基反應(yīng),或者說是與羧基爭(zhēng)奪纖維上的羥基,因此盡管CA使用的濃度較高,其酯化交聯(lián)的程度仍低于其它酸。但在近年來崇尚自然、強(qiáng)調(diào)舒適隨意、不追求高回彈性的趨勢(shì)職,CA仍有其明顯的優(yōu)勢(shì)和吸引力。
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