棉織物折皺形成原理及抗皺機理

1.折皺形成原理

棉纖維是由β-2D葡萄糖剩基通過1,4甙鍵聯(lián)接起來的纖維素大分子組成的。在纖維素分子中每個葡萄糖環(huán)上都保留有3個可以形成氫鍵的自由羥基。當(dāng)纖維受到外力時,在規(guī)整度高的結(jié)晶區(qū),分子鏈排列整齊,形成的氫鍵較多,而且能共同承受外力的作用。所以,在不超過彈性極限的外力作用下,一般只發(fā)生較小的可逆形變,即普彈形變。在規(guī)整度較低的無定形區(qū),羥基大多處于游離狀態(tài),形成的氫鍵較少,在洗滌或穿著過程中經(jīng)受外力作用時,纖維素分子沿著外力的方向發(fā)生一定的形變,基本結(jié)構(gòu)單元相對滑移,羥基在新的位置又會產(chǎn)生新的氫鍵重新排列。當(dāng)外力去除后,系統(tǒng)發(fā)生蠕變回復(fù),若新形成的氫鍵產(chǎn)生的阻力大于回復(fù)力,使系統(tǒng)形變不能恢復(fù),便出現(xiàn)了永久形變。由于氫鍵排列的多樣性而產(chǎn)生多種形態(tài)變化,這種不均一而且不可逆形變的宏觀表現(xiàn)就是織物的折皺。

另外,棉纖維在水中溶脹時橫截面的面積增大40%以上,而長度變化不大,由于經(jīng)緯紗交織而表現(xiàn)為不均勻收縮和干燥時不均勻恢復(fù),也是褶皺形成的原因之一。

2.抗皺機理

織物的抗皺整理主要有共價交聯(lián)和樹脂固定兩種機理。

共價交聯(lián)是采用含有兩個或兩個以上官能團的多官能化合物作為交聯(lián)劑,與纖維中相鄰分子鏈上的羥基發(fā)生反應(yīng)形成橋聯(lián)共價結(jié)合,交聯(lián)反應(yīng)往往需要催化劑。而樹脂固定則是將高分子材料包覆在纖維素分子周圍或沉積在纖維分子之間,從而限制分子鏈的變形或分子鏈間的相對滑移。這樣,當(dāng)體系受到外力作用時,由于共價交聯(lián)或樹脂的固定,不僅可減少纖維素大分子的形變,更主要的是穩(wěn)定了原有的氫鍵結(jié)構(gòu),降低了形成新氫鍵的可能性,提高了形變的恢復(fù)能力,從而達到抗皺的目的。

由抗皺整理的機理可以看出,如果在抗皺整理操作時紡織品已形成某種形狀,則在抗皺整理后亦傾向于保持該形狀,如褲線、裙褶。因此,耐久壓燙整理的方法和機理與抗皺整理相仿。

如果纖維素在溶脹狀態(tài)下被固定,干燥后交聯(lián)的纖維則處于松弛狀態(tài),所以仍可出現(xiàn)折皺,但遇水后纖維溶脹只能達到原固定狀態(tài)而使折皺消失。這種性能即為“濕抗皺性”皺性。

值得注意的是,纖維素的交聯(lián)不僅會使手感變差,還會導(dǎo)致抗張力強度降低。這是由于交聯(lián)限制了纖維素分子的移動和內(nèi)旋轉(zhuǎn),外力作用下易造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生斷裂。當(dāng)然,抗皺整理特別是酸催化體系也會造成紡織品強度下降。

另外,降低纖維分子間的作用力,增加纖維的平滑柔軟性也可起到抗皺作用。有機硅和液氨處理抗皺的機理主要是這種作用。

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