纤维素结构|衣服为什么动不动就皱巴巴？那得怪不靠谱的它( 二 )
更彻底的偷懒方式是直接把褶皱扼杀在摇篮中 。
一种传统的防皱方法是用淀粉给衣物“上浆” ， 然后就可以下锅炸了 ， 支链淀粉分子中有很多分支 ， 可以和纤维素分子形成氢键 ， 束缚住纤维素 。
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图源：《工作细胞》
但淀粉是可溶的 ， 水洗一次抗皱效果就消失了 。
想持久抗皱 ， 还是得来点狠的——把纤维素分子间的氢键替换成牢靠的共价键 。
20世纪早期 ， 人们就开始用尿素和甲醛来处理棉织物 ， 让它们进入纤维素间的空隙 ， 与纤维素反应形成牢靠的共价键 ， “拴住”纤维素 ， 这个反应过程叫做“交联” ， 起交联作用的化学物质就叫做交联剂或防皱整理剂 。
尿素 ， 没错 ， 就是尿液里的代谢废物 ， 也是滋养植物的氮肥；甲醛 ， 浸泡动物标本经常使用的福尔马林就是浓度37%左右的甲醛水溶液 ， 它具有固定（交联）大分子（如蛋白质）和防腐杀菌的作用 ， 气味刺鼻、“闻”者落泪；大家更熟悉的是它致癌物的身份 ， 家里装修后都得等它散掉才能入住 。
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用来浸泡动物标本的福尔马林是甲醛水溶液
可想而知 ， 这样处理过的衣物会有多难闻 ， 而且刺激皮肤、威胁健康、容易发黄、损伤布料 。
20世纪50年代 ， 被誉为 “棉花女王”的美国化学家和发明家露丝·罗根·贝内里托（Ruth Rogan Benerito）在美国农业部（USDA）实验室工作时发明了一种抗皱技术：用顺丁烯二酸（马来酸）处理棉织物 ， 当温度达到160℃以上时 ， 这种酸在次磷酸钠催化下与纤维素发生交联 ， 达到抗皱效果 。
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露丝·罗根·贝内里托拥有55项发明专利 | 图源：Wikipedia
在抗皱性能更佳的合成纤维兴起的年代 ， 贝内里托的防皱处理技术被认为是拯救了棉花产业 。
到了20世纪六七十年代 ， 一种新型防皱整理剂——DMDHEU（二羟甲基二羟基乙烯脲树脂 ， 简称2D树脂）被开发了出来 。 因为价格低廉 ， 效果又好 ， 自然受到了纺织业的青睐 。
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DMDHEU（红）交联纤维素分子（蓝）| 图源：cen
但DMDHEU的合成同样离不开尿素和甲醛 ， 用它处理过的衣物仍会释放游离甲醛 ， 同时也会伤布料 。 天然织物这么处理后 ， 质地会变得更像合成纤维 。
后来 ， 人们对使用DMDHEU的防皱处理技术进行了一些改良 ， 例如在交联时使用二氧化钛催化剂 ， 可以减少甲醛的生成 ， 也能让织物的色泽和耐磨度损失小一些 。 另外 ， 将DMDHEU进行醚化处理也能起到降低甲醛释放量的作用 。
直到今天 ， DMDHEU仍是最常用的防皱整理剂之一 。
纺织业也在研发无甲醛防皱整理剂 ， 比如BTCA（1,2,3,4-丁烷四羧酸） ， 它不仅能使棉织物获得很好的抗皱效果 ， 结合催化剂 ， 对衣物耐磨度等各方面的损伤也较小 。
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BTCA的分子结构 ， 它通过酯化反应与纤维素结合 | 图源：pubchem
但问题是 ， BTCA贵呀 ， 它的成本是DMDHEU的10倍 ， 而且它需要的催化剂——次磷酸钠是含磷化合物 ， 会导致水体富营养化 ， 反应过程中也容易生成有毒的膦类化合物 。
柠檬酸、壳聚糖等天然防皱整理剂倒是无毒无害 ， 也不贵 ， 可抗皱效果并不是很理想 。
所以在衣物抗皱方面 ， 暂时是鱼与熊掌不可兼得 ， 还是先跟麻麻学学怎么叠衣服和熨衣服吧╮(╯▽╰)╭ 。
麻麻：你的衣服怎么能皱成这样？
我：麻麻你听我解释 ， 这得怪氢键 。
无标注图片来源网络 。
参考资料储存于石墨：
【纤维素结构|衣服为什么动不动就皱巴巴？那得怪不靠谱的它】https://shimo.im/docs/dJqHD39VrjkKd39H/
来源：把科学带回家
编辑：小林绿子
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