絲素降解時(shí)間對(duì)棉織物整理性能的影響

伍寶華，邵秋娟

(1. 河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 食品化工系,河南 平頂山 467000；2.河南平棉紡織集團(tuán)有限公司, 河南 平頂山 467000)

隨著人們綠色環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，棉織物的無甲醛防皺整理已成為發(fā)展趨勢(shì).如目前研究較多的殼聚糖無醛整理，整理后的棉織物抗皺效果良好，但其白度、斷裂強(qiáng)力均有下降；多元羧酸無醛整理棉織物雖在白度、強(qiáng)力等方面令人滿意，但價(jià)格昂貴，在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用受到了限制[1].而通過利用安全、無毒、有良好生物相容性的絲素蛋白混合戊二醛浸壓棉織物進(jìn)行防皺整理[2]，可賦予織物良好的抗皺性、抗菌性和力學(xué)性能且價(jià)格低廉.這為開發(fā)棉織物無醛抗皺整理提供了新的參考，特別是經(jīng)絲素整理的棉織物的力學(xué)性能大為改善，它顛覆了傳統(tǒng)抗皺整理對(duì)棉織物力學(xué)性能的不良影響.

雖然絲素整理劑在真絲織物、毛織物上的應(yīng)用國(guó)內(nèi)已有學(xué)者做了大量研究，但對(duì)棉的研究還不多.本實(shí)驗(yàn)借用王雪燕、馮家好等人的研究數(shù)據(jù)，選定絲素降解條件為1.63%的絲素濃度，70 ℃的降解溫度[3-5]，就絲素降解時(shí)間不同對(duì)所整理棉織物性能的影響做了專門討論.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),所整理棉織物的多項(xiàng)服用性能均有所改善，并保持了其原有的優(yōu)良風(fēng)格，可適用于生產(chǎn)內(nèi)衣或兒童服裝等.

1 實(shí)驗(yàn)與測(cè)試方法

1.1 原料與試劑

原料：純棉織物，蠶繭；

化學(xué)試劑：氫氧化鈉，蒸餾水，氯化鈣，冰醋酸，鹽酸，氯化鎂，戊二醛等.

1.2 絲素溶液制備

1.2.1 蠶絲脫膠溶解

取適量經(jīng)預(yù)處理的繭層，用0.5%的Na2CO3溶液100 ℃脫膠3次，每次30 min，后用苦味酸胭脂紅溶液檢驗(yàn)絲膠是否脫盡[6].熱自來水沖洗3遍后50 ℃ 烘干、剪碎.將脫膠后的絲素在CaCl2∶C2H5OH∶H2O=1∶2∶8(摩爾比)，浴比1∶10，75 ℃水浴中攪拌溶解2 h后，得到絲素粗溶液.

1.2.2 絲素粗溶液透析

利用截留分子量10 000以上的透析袋透析，先流動(dòng)自來水透析48 h，再蒸餾水透析6 h，每2 h換水一次.過濾得純絲素溶液，利用重量法測(cè)其濃度(多組數(shù)據(jù)平行測(cè)試，求取平均值).

1.2.3 絲素降解

將所得絲素溶液濃度調(diào)至1.63%，每取一份絲素溶液均滴加濃度為3 mol/L的HCl溶液適量，在70 ℃水浴條件下進(jìn)行水解，時(shí)間分別設(shè)為0 min、60 min、90 min、120 min、150 min、180 min、210 min.水解后分別用濃度為3 mol/L的NaOH溶液滴定至中性，再繼續(xù)攪拌5 h，并在攪拌結(jié)束前10 min和5 min，分別加入適量戊二醛和適量MgCl2，制得絲素蛋白整理劑.

1.3 棉織物整理工藝

將已退漿的純棉織物在絲素蛋白整理劑中浸漬2 h，其間每隔15 min擠壓一次，后取出織物，對(duì)其低溫80 ℃預(yù)烘5 min，后高溫120 ℃焙烘3 min，再用熱水沸煮15 min，最后水洗，60 ℃烘干.整理后織物作為測(cè)定其力學(xué)性質(zhì)、折皺性能、吸濕性和織物白度的試樣.

1.4 性能測(cè)試

1.4.1 織物拉伸性能測(cè)試

用Instron強(qiáng)力機(jī)測(cè)試織物的斷裂強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、斷裂時(shí)間等.

測(cè)試條件：拉伸速度100 mm/min，夾距10 mm，織物試樣規(guī)格20 cm×5 cm.

1.4.2 織物折皺性能測(cè)試

用FAST織物風(fēng)格儀測(cè)試織物的抗彎剛度、折皺回復(fù)角.

測(cè)試條件：先將試樣熨燙平整，再將試樣折疊放在固定壓力下壓5 min，然后取出測(cè)試，每個(gè)樣品取10個(gè)試樣，取平均值，試樣規(guī)格2 cm×2 cm.

1.4.3 織物吸濕性能測(cè)試

用101 -O型電熱恒溫干燥箱測(cè)試棉織物的回潮率.

1.4.4 織物白度測(cè)試

用DataColor測(cè)色配色儀測(cè)試織物白度.將織物折疊8層測(cè)試，測(cè)試4次，取平均值.

2 結(jié)果與分析

2.1 絲素降解時(shí)間對(duì)整理棉織物拉伸性能的影響

表1為不同降解時(shí)間的絲素整理后棉織物的拉伸性能.由表1可知，經(jīng)絲素整理后棉織物的力學(xué)性能表現(xiàn)為:隨著絲素降解時(shí)間的延長(zhǎng)，其斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)率均有一定程度的增加，且到120 min時(shí)達(dá)到最大，斷裂強(qiáng)力提高了92.4 N;但當(dāng)絲素水解時(shí)間超過120 min后，斷裂強(qiáng)力變化不大，甚至略有減小.

我們知道，整理劑對(duì)棉織物進(jìn)行浸壓后，一方面是絲素分子均勻分布在纖維表面的裂紋、凹穴及間隙處，干燥時(shí)隨著水分的逐漸減少，絲素溶液的質(zhì)量濃度和粘度也隨之增加，分子鏈逐漸靠近并相互結(jié)合，在纖維上形成一層部分連續(xù)的初生絲素膜.但絲素分子和纖維之間并非發(fā)生化學(xué)結(jié)合，形成的初生絲素膜主要依靠機(jī)械作用力附著在織物上.另一方面，戊二醛分子中的兩個(gè)醛基，能與絲素和棉發(fā)生反應(yīng)，形成棉、戊二醛、絲素間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).因而,整理后織物的斷裂強(qiáng)力明顯增加，伸長(zhǎng)率也略有增加.

表1 純絲素對(duì)織物拉伸性能的影響Tab.1 The effect of Pure silk fibroin on the fabric tensile properties

2.2 絲素降解時(shí)間對(duì)棉織物折皺性能的影響

絲素降解時(shí)間對(duì)整理棉織物折皺性能的影響見表2. 由表2可知，隨著絲素水解時(shí)間的延長(zhǎng)，棉織物的折皺回復(fù)角有所提高，當(dāng)水解時(shí)間為120 min時(shí)，棉織物的折皺回復(fù)角最大，隨后有所下降.這是由于絲素分子質(zhì)量很大，若不水解或水解時(shí)間不足，大分子絲素僅吸附或覆蓋在織物表面，水洗后大部分絲素分子被去除，達(dá)不到整理目的.但絲素水解時(shí)間過長(zhǎng)(t>120 min)，絲素大分子斷裂生成各種分子量較低的多肽分子，這些分子越小，對(duì)棉纖維的吸附力越小，水洗后與纖維結(jié)合的絲素分子也少，對(duì)織物整理就失去了作用.因此，只有經(jīng)適當(dāng)水解時(shí)間的絲素分子才易進(jìn)入纖維內(nèi)部的微隙，與纖維素中非晶區(qū)的羥基等活性基團(tuán)形成少量氫鍵、鹽鍵、酯鍵等結(jié)合，使得織物水洗后仍有較多的絲素分子在纖維表面形成薄膜，或沉淀在纖維的內(nèi)部，從而限制了棉織物的收縮與折皺，提高了棉織物的抗皺性.綜上分析，可知絲素水解時(shí)間對(duì)棉織物的抗皺性影響很大，絲素水解時(shí)間以120 min為宜.

表2 絲素降解時(shí)間對(duì)棉織物折皺性能的影響Tab.2 The effect of silk fibroin degradation time on the wrinkle properties of cotton fabric

2.3 絲素降解時(shí)間對(duì)棉織物吸濕性能的影響

絲素降解時(shí)間對(duì)棉織物吸濕性能的影響見表3. 由表3可知，整理后織物的回潮率與原樣相比略有增加，且隨著絲素降解時(shí)間的延長(zhǎng)回潮率逐漸增加隨后呈下降趨勢(shì).總體而言,絲素處理對(duì)織物吸濕性影響不大.

表3 絲素降解時(shí)間對(duì)棉織物吸濕性能的影響Tab.3 The effect of silk fibroin degradation time on the moisture absorption of cotton fabric

2.4 絲素降解時(shí)間對(duì)棉織物白度的影響

絲素降解時(shí)間對(duì)棉織物白度的影響見表4. 由表4可知，整理后織物的白度與原樣相比有所改善，且隨著絲素降解時(shí)間的延長(zhǎng)白度值逐漸增加，隨后逐漸下降并趨于平穩(wěn).這是由于絲素光澤極好，使用絲素整理后在織物表面形成一層初生絲素膜可在一定程度上提高織物對(duì)光的反射,進(jìn)而提高棉織物白度.

表4 絲素降解時(shí)間對(duì)棉織物白度的影響Tab.4 The effect of silk fibroin degradation time on the whiteness of cotton fabric

3 結(jié) 論

棉織物經(jīng)絲素整理后，多項(xiàng)服用性能得到改善.當(dāng)選定絲素降解溫度為70 ℃，降解時(shí)間為120 min,調(diào)節(jié)質(zhì)量濃度為1.63%的絲素溶液，所整理棉織物的防縮抗皺能力、強(qiáng)力明顯提高，白度有所改善，但對(duì)其吸濕性影響不大.

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