[整理工艺]再生纤维素织物的液氨处理

　　液氨能有效改善棉织物的强力、抗皱性及手感。本研究应用液氨处理了三种再生纤维素织物———人造塔夫绸、铜铵(凯普)塔夫绸和高湿模量的粘胶细平布，对液氨整理后的织物随即进行热水洗并烘干。研究分析了整理工艺对纤维结晶形式、结晶度、回潮率、吸水性和染色性能的影响。同时，对经液氨处理后与织物手感相关的机械性能进行了测试。

　　前言

　　液氨能有效改善棉织物的手感，这一发现引起了人们的广泛兴趣，至今研究已近20年。众所周知，经液氨处理后，国产棉的结晶形式由纤维素Ⅰ转变为纤维素ⅢⅠ。以前，我们曾研究过两步法处理工艺(例如NaOH/NH3和NH3/NaOH)对再生纤维素纤维性能的影响。前一种处理方法比单独用液氨整理更为有效。NH3整理能有效地改善涤/棉混纺织物的手感。另外，我们还报道了NH3整理棉织物产生的纤维素ⅢⅠ经后序的热水处理(但不包括干热处理)后会部分地转变为纤维素ⅠⅢ这一现象，并且再生纤维素纤维存在着与棉纤维不同的结晶形式，即纤维素Ⅱ。

　　本研究中，我们采用NH3处理了几种再生纤维素织物，而后进行了热水洗和烘干处理。在分析了纤维的X-衍射谱图和纤维物理性能、染色性能的基础上，使用KES系统探讨了这种处理技术对纤维剪切与弯曲滞后特性的影响。

　　试验部分

　　再生人造纤维塔夫绸、凯普塔夫绸和高湿模量的粘胶细平布经退浆和洗涤后，在无张力的情况下在一个实用的工艺范围内(该工艺来自Nisshinbo公司)以液氨(NH3)处理2 s，然后将处理过的织物在松弛状态下在Texam Minicolor高压试验染色机(Texam Co.，Ltd.，日本)内于80℃和120℃的热水中水洗60 min；最后，在150℃下干热处理10 min和60 min。

　　纤维的X衍射谱图采用Rigaku DenkiⅢDMAX测试。根据Rousselle等人的方法计算反射指数，结晶度可由以下公式计算：其中I c—结晶区的衍射总强度；

　　I a—无定形区的衍射总强度(散射角2θ=18°）。

　　经过NH3和后序整理过的织物用试剂级别的CI直接蓝1进行染色，并测量其上染速率和平衡上染率。染色液是2×10-4 mol/L的CI直接蓝1和5×10-2 mol/L的氯化钠的水溶液；染色在浴比为1:500的染浴中持续120 h，然后用25%的嘧啶水溶液萃取染料并用分光光度法测量染料的上染率。

　　将处理过的织物浸入水中，然后进行离心脱水并烘干，以获取织物的回潮率和吸水率。根据JIS L 1042G的方法，用国产电子水洗试验机对经过处理的织物洗涤20次，并按5次测量的平均值计算织物的面积收缩率；采用Monsanto折皱回复仪测得织物洗涤10次后其经、纬方向的干、湿折皱回复角的平均值；采用KES仪获得织物的剪切和弯曲滞后曲线、模量G、B和滞后宽度2HG,2HG5和2HB。

　　结果与讨论X-射线衍射

　　图1为经NH3处理及随后的热水和干热处理后的人造塔夫绸的X衍射谱图。经NH3处理和后序热处理的再生纤维素在2θ=11.8°和19.8°的强衍射峰(101)和(101)对应了未经处理的再生纤维素纤维Ⅱ，该二峰与处理前的再生纤维素X衍射谱图并无不同。

　　图2为经NH3处理及热水和干热处理后的铜铵(凯普)塔夫绸的X衍射谱图。经NH3处理后，其衍射图并未发生变化,而经热处理后的凯普则转变为纤维素ⅢⅡ,它在散射角2θ=20.7°处有一个强衍射峰。

　　图3为经NH3处理及热水和干热处理后的粘胶细平布的X衍射谱图。对应于未经处理的纤维素Ⅱ的，于2θ=11.8°和19.8°处的强衍射峰(101)和(101)转变成了纤维素ⅢⅡ。经NH3处理后，纤维素ⅢⅡ在2θ=11.7°和20.7°分别有强衍射峰(101)和(002)/(101)。虽然经NH3处理后高湿模量的粘胶纤维结晶转变为纤维素ⅢⅡ，但经后序的热水和干热处理后的纤维素ⅢⅡ没有重新转变成纤维素Ⅱ。

　　众所周知，本地棉纤维经NH3处理后其结晶形式由纤维素Ⅰ转变为纤维素ⅢⅠ。虽然棉纤维转变后的结晶形式经干热处理不会再恢复成纤维素ⅠⅢ，但经热水处理后，其结晶却能够恢复为纤维素ⅠⅢ。由此可见，经NH3处理及后序热处理的再生纤维素纤维与棉纤维有着很大不同。同时，关于两者经NH3和热处理后晶体转变过程的具体差异目前仍不十分明确。

　　表1为经NH3处理及热水和干热处理的再生纤维素织物的结晶度数据。尽管经NH3处理后的各种再生纤维素织物的结晶度都有所下降，但经过后序热处理后，其结晶度又会有所提高。

　　回潮率和吸水率

　　表2给出了再生纤维素纤维经NH3及后续热水及干热处理后的回潮率和吸水率。经NH3处理后，人造塔夫绸织物的回潮率和吸水率均略有下降，而铜铵纤维和高湿模量的粘胶纤维的吸水率却下降明显。再生纤维素纤维经NH3处理后结晶度、回潮率及吸水率都会下降，经NH3处理的棉纤维也有相同的现象。我们期望经NH3处理的再生纤维素纤维产生的变化也对其染色产生影响。

　　表观上染速率和平衡上染率

　　图4为再生纤维素纤维经NH3处理后的表观上染速率。经液氨处理后，人造塔夫绸和铜铵塔夫绸的上染速率略有下降；而高湿模量的粘胶纤维织物的上染速率与未处理的织物相比几乎没有变化。

　　图5为再生纤维素纤维经NH3处理后的Ct/C∞和t1/2的关系图。斜率定性地说明染料对纤维的扩散性。而且很明显纤维无定形区的结构与染色情况密切相关。从染 表3为经NH3处理的再生纤维素织物用CI直接蓝1染色的半染时间。可见经NH3处理后，其半染时间几乎不变。

　　表4为经NH3处理及随后的热水和干热处理的再生纤维素织物以CI直接蓝1染色的平衡上染量。经NH3及其后序热处理后，织物的平衡上染量显著下降。因此，与棉纤维相同，经NH3处理后可供染料上染的纤维无定形区所占的比例下降。从结果可以看出，经NH3处理的再生纤维素织物的结晶区和无定形区均发生了变化。

　　缩水性和折皱回复性

　　表5为NH3处理的再生纤维素织物经水洗后经向和纬向的缩水情况。每种再生纤维素织物的缩率都非常显著地得到了控制，尤其是人造塔夫绸。因此，我们认为NH3处理可以非常有效地减少再生纤维素织物的缩水。

　　表6为经NH3处理的再生纤维素织物的干、湿折皱回复角。这种整理能提高织物的折皱回复性，尤其对于干态折皱回复情况有显著改善。因此，液氨处理后织物机械性能的改善是由于纤维内部的结构，即结晶区和无定形区的变化而造成的。

　　KES机械性能

　　为了研究NH3处理的再生纤维素织物的机械性能，我们用KES仪测量织物的剪切和弯曲滞后宽度(2HG，2HG5和2HB)及其模量G、B。表7和表8分别为NH3处理后的人造塔夫绸、铜铵塔夫绸和高湿模量的粘胶纤维的剪切和弯曲参数。可见：经NH3处理后，织物的剪切模量G和滞后宽度2HG和2HG5明显减小；同时，除了铜铵织物，其他织物的弯曲模量B和滞后宽度2HB也稍有减小。因此，NH3处理能有效改善再生纤维素织物的手感。

　　结论

　　几种再生纤维素织物(人造塔夫绸、铜铵塔夫绸和高湿模量的粘胶细平布)以液氨处理并用热水和干热进行后处理后，人造塔夫绸的衍射图像没有变化；凯普塔夫绸经液氨处理后，其衍射谱图也不发生变化，但经后序的热水和干热处理后却转变成了纤维素ⅢⅡ，它在2θ=20.7°处有一个强峰(002)/(101)。另一方面，高湿模量的粘胶经NH3整理和热处理后也会转变成纤维素ⅢⅡ。NH3处理后，纤维的结晶度有所下降，而经热水和其他热处理后其结晶度又略有提高。NH3处理后织物的吸水率和平衡上染率降低。此外，NH3整理还可使织物获得良好的防缩水性。人造纤维织物和铜铵织物的剪切和弯曲参数经NH3整理后略有下降，因此，再生纤维素织物的这种整理方法能有效改善织物的手感和防缩水性。