棉织物以其良好的柔软性、吸湿性、透气性、穿着舒适性备受欢迎,然而,棉织物在日常洗涤和穿着过程中易产生折痕影响其服用性能。随着生活节奏的加快,具有抗皱性能的、易护理的棉织物成为了迫切需求,棉织物的抗皱整理已成为重要的后整理工序。棉织物抗皱整理剂可分为甲醛类整理剂和无甲醛整理剂两大类,甲醛类整理剂主要是N-羟甲基类树脂整理剂,如二羟甲基二羟基乙烯脲（DMDHEU,2D树脂）,此类整理剂反应性高,交联效果优异,但形成的醚键易水解断裂并释放游离甲醛,危害人体健康。无甲醛整理剂作为2D树脂类产品的替代整理剂,主要有二醛类、环氧树脂类、聚氨酯类、有机硅类、多元羧酸类、离子交联类等。其中,以二醛类和多元羧酸类研究较多,它们整理的棉织物抗皱性能优异,但存在强力损伤大、织物易泛黄等问题。研究还发现,棉织物经过抗皱整理后还普遍存在亲水性差、不易染色的问题,这是因为抗皱整理剂与纤维素间存在复杂的共价交联,会大量消耗纤维素中的羟基等亲水性基团,且在纤维素内部形成复杂的交联网络,使得纤维素的微孔和内比表面积大大减少,棉织物的亲水性和可染性大幅度下降。现阶段,棉织物无甲醛抗皱整理的研究和发展已进入瓶颈期,且主要集中在多元羧酸类、聚氨酯类等整理剂的整理工艺、交联抗皱机理、添加剂的影响以及整理剂的复配应用等方面,少有文献报道从交联剂反应基团的类型、数目、反应性等方面入手,设计并制备出新型抗皱整理剂。因此,本课题以非还原性蔗糖、海藻糖、棉子糖为主要研究对象,利用高碘酸盐和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）体系选择性氧化的机理,设计并成功制备了一系列糖基多醛和糖基多醛酸无甲醛亲水性抗皱整理剂。此类整理剂的分子结构中含有高反应性的醛基和亲水性的羟基,既保证了抗皱整理剂与纤维素的充分交联,又能最大限度的保留棉织物的亲水性能,实现了棉织物抗皱性能和亲水性能的显著提升。糖基多醛酸抗皱整理剂在糖基多醛抗皱整理剂的基础上引入羧基反应性基团,羧基的引入不仅减少了整理剂中醛基与羟基间的自聚,又能与纤维素进行酯化交联,进一步提高整理织物的抗皱性能。通过计算化学和分子模拟的方法阐明了不同糖单元、不同分子结构、不同链长的糖基抗皱整理剂交联性能的差异,及其与棉织物抗皱性能的关系。主要研究内容如下:首先,研究高碘酸钠选择性氧化蔗糖制备蔗糖多醛（OSu）的反应过程,分析氧化条件对OSu醛基含量的影响,并对OSu的结构进行表征;优化OSu的棉织物抗皱整理工艺,分析其对棉织物抗皱性能和亲水性能的影响,并揭示OSu中的醛基与纤维素的羟基可能的交联机理。利用NaClO/NaBr/TEMPO体系与高碘酸盐体系制备含有羧基和醛基的蔗糖多醛酸整理剂（openSu）,分析TEMPO体系对蔗糖羧基化的影响,并对openSu进行羧基含量、醛基含量分析和分子结构表征,分析TEMPO体系对蔗糖选择性氧化反应机理。研究催化剂和焙烘条件对openSu整理棉织物的抗皱性能的影响,并提出openSu与纤维素可能的交联机理。结果表明:通过高碘酸钠一步氧化法成功制备了OSu,高碘酸钠-TEMPO两步氧化法制得了openSu抗皱整理剂,醛基含量分别为18.42 mmol/g和50.11mmol/g,引入的羧基明显减少了氧化产物中醛基与羟基间的缩合;棉织物经过OSu和openSu整理后均表现出较好的抗皱性能和亲水性能,其中openSu整理的织物具有更优异的抗皱性能;在适当的催化剂和焙烘条件下,OSu中的醛基与纤维素的羟基脱水形成醚键,openSu的醛基和羧基分别与棉纤维的羟基形成醚键和酯键,实现了整理剂与纤维素的共价交联。采用高碘酸钠选择性氧化体系制备海藻糖多醛整理剂,分析海藻糖多醛整理剂的醛基含量与氧化条件的关系,表征海藻糖多醛的分子结构,研究其对棉织物抗皱性能、亲水性能和染色性能的影响,并验证海藻糖多醛与纤维素可能的交联机理。利用TEMPO-漆酶（laccase）体系与高碘酸盐体系制备海藻糖多醛酸整理剂,分析氧化条件对海藻糖羧基化的影响,并表征海藻糖多醛酸整理剂分子结构,揭示海藻糖多醛酸的氧化反应机理;研究催化剂和焙烘条件对海藻糖多醛酸整理棉织物抗皱性能的影响,分析羧基和醛基在焙烘过程中与纤维素可能的交联机理。结果表明:NaIO4体系直接氧化成功制得海藻糖多醛整理剂（OTr）,海藻糖多醛酸整理剂（openTr）经过TEMPO-laccase和高碘酸钠两步法也可成功制备,OTr和openTr的醛基含量分别为20.14mmol/g和54.48mmol/g。经过OTr整理后棉织物的最大折皱回复角能达到227.0°,织物的水润湿时间为2.8秒;openTr整理棉织物的抗皱性能、亲水性能、机械性能也得到较大的提升,整理棉织物的最大折皱回复角能达到262.0°。openTr与纤维素可能的交联机理与openSu相似,也是醛基与羟基间脱水形成醚键、羧基与羟基间形成酯键的共价交联反应。将高碘酸钠选择性氧化体系拓展到三糖中,制备棉子糖多醛抗皱整理剂（ORa）,分析棉子糖多醛整理剂（openRa）的醛基含量与氧化条件的关系,并对棉子糖多醛的分子结构、氧化反应机理、交联过程进行分析;通过响应面法分析其对棉织物抗皱性能和亲水性能的影响。对比分析TEMPO-laccase和TEMPO/NaClO/NaBr体系对棉子糖羧基化氧化的差异,测定棉子糖多醛酸整理剂的羧基含量、醛基含量;通过对其分子结构表征,揭示棉子糖多醛酸的氧化反应机理;分析整理剂用量、整理液pH值和焙烘条件对棉子糖多醛酸整理棉织物抗皱性能的影响。结果表明:高碘酸钠体系同样可用于棉子糖的选择性氧化,可成功制备棉子糖多醛整理剂（ORa）,醛基含量为18.0 mmol/g;对比分析了TEMPO-laccase和TEMPO/NaClO/NaBr体系对制备羧基化棉子糖（oxyRa）羧基含量的差异,证明了化学法具有反应快速、产物纯度高的优势;经过openRa整理,棉织物的抗皱性能得到较大地提升,整理织物的折皱回复角能达到261.5°,同时整理织物具有优异的亲水性能。最后,以葡萄糖、果糖、蔗糖、海藻糖、棉子糖和水苏糖为研究对象,制备相应的糖基多醛和糖基多醛酸抗皱整理剂,并用于棉织物抗皱整理,评估整理织物的抗皱性能的差异;使用Chem3D 19.0软件计算整理剂分子体积,评价其在棉纤维中的扩散速率;计算抗皱整理剂的反应基团数、反应位点数和可旋转的键数,分析了不同整理剂的结构特性和交联特性;通过Gromacs软件对糖基抗皱整理剂进行分子动力学模拟,计算整理剂在单交联状态下可能存在的构象数量,测量不同交联点间的距离,揭示抗皱整理剂的有效交联范围与整理织物抗皱性能间的关系。结果表明:OTr、ORa和openTr、openRa整理后可以明显提高织物的WRA;整理剂分子体积越小,越容易向棉纤维内部扩散,棉纤维内部整理剂的数量越多,有利于整理剂与棉纤维形成有效交联;整理剂的反应基团数、反应位点数和RBN值均会影响其与纤维素间交联性能,反应基团和反应位点数越多,RBN值越大,越有利于整理剂与纤维素形成有效交联;推算出糖基抗皱整理剂有效交联范围为3.5（?）-6.0（?）。