用可再生资源(如自然界中丰富的纤维素)替代化石基原材料,以生产零碳和低碳的可持续纺织品,是环保发展的重要组成部分[1]。莱赛尔纤维是一种绿色再生纤维素纤维,采用N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)作为溶剂进行纤维素浆料的纺丝制备[2]。其独特的浆料制造技术和封闭的生产流程使得溶剂回收率超过99.7%[3]。这种生产过程无毒、无害、节能且环保,符合可持续发展的要求[4,5]。此外,莱赛尔纤维结合了棉的舒适性、接近聚酯的强度、羊毛的美丽以及丝绸的柔软度,在纺织行业中广受欢迎[6],[7],[8]。然而,莱赛尔纤维在潮湿状态下受到摩擦时,会沿轴向分裂成直径小于1微米的纤维[9,10]。一方面,这一特性可用于生产独特的桃皮绒织物[11];另一方面,这些纤维具有不同的光散射行为,导致染色缺陷,如织物颜色变淡和表面划痕[12,13],这显著影响了织物的外观,并极大地限制了其应用范围。
目前,已经开发出多种方法来控制莱赛尔织物的纤维化现象。使用纤维素酶处理织物可以去除表面纤维,但并未从根本上解决纤维化问题[14]。1,3,5-三丙烯酰基-六氢-1,3,5-三嗪(TAHT)与纤维素大分子交联,降低了莱赛尔织物的纤维化倾向[15,16],但该方法存在强度损失大和成本高的问题。二甲醇二羟基乙烯脲(DMDHEU)也被用作莱赛尔织物的抗纤维化处理剂,但未反应的DMDHEU会导致水解并释放甲醛,引发安全风险[17,18]。此外,柠檬酸还用于与纤维素大分子的酯化反应,虽然有效降低了莱赛尔织物的纤维化倾向,但交联后会导致明显的发黄并降低织物强度[19,20]。大多数现有的抗纤维化技术主要集中在莱赛尔机织织物的轧制和烘焙工序上,而对于莱赛尔针织织物的抗纤维化研究相对较少。
本研究提出了一种基于静电自组装的策略,旨在改善莱赛尔织物的抗纤维化性能,同时避免严重的发黄、甲醛释放和强度损失。首先使用阳离子型环氧氯丙烷-二甲胺共聚物(EDC)在织物表面形成正电荷层,然后通过静电作用吸附阴离子型聚丙烯酸乳液(PAE)形成薄膜。EDC是一种阳离子有机絮凝剂,能够从水和废水中去除悬浮颗粒和胶体[21,22]。尽管单体环氧氯丙烷具有毒性,但其聚合形式EDC由于分子量较高,被认为具有较低的生态和健康风险。此外,PAE在织物表面的吸附和成膜作用增强了EDC的固定效果。PAE常被用作成膜剂、粘合剂和分散剂,应用于涂料、纺织和建筑等多个领域[23],[24],[25]。作为含有活性基团的聚合物,PAE能在织物表面形成稳定且惰性的薄膜,更安全且环保。
通过扫描电子显微镜(SEM)评估了多次洗涤后莱赛尔织物表面的纤维化情况。研究了聚丙烯酸乳液(PAE)的用量、烘焙温度和烘焙时间对莱赛尔织物抗纤维化性能的影响。此外,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、ζ电位、接触角和膨胀度测量等方法分析了静电自组装的抗纤维化机制。进一步通过测试莱赛尔织物的抗破强度、白度、光泽度和透气性,评估了该抗纤维化方法在日常使用中的效果。这一方法为高质量莱赛尔针织织物的广泛应用提供了新的见解。