蛋白質(zhì)改性粘膠纖維染整工藝研究

楊天喬，吳 華，汪 青

（1.東華大學(xué)，上海200051；2.杭州萬事利絲綢科技有限公司，杭州310021；3.中原工學(xué)院，鄭州450007）

粘膠纖維屬于再生纖維素纖維，是一種優(yōu)良的紡織原料，其服用舒適性早已被大家接受和認(rèn)可.隨著科技的不斷發(fā)展，各種新型功能性粘膠纖維不斷開發(fā)成功，也進(jìn)一步拓展了粘膠纖維的應(yīng)用市場(chǎng)［1－2］.

絲素蛋白是天然的高分子蛋白，富含18種氨基酸，其中亮氨酸可以加速細(xì)胞的新陳代謝；絲氨酸、蘇氨酸可減緩皮膚老化；色氨酸、酪氨酸能吸收紫外線，且大量的親水基團(tuán)（－OH、－COOH、－NH）使其具有良好的吸濕和保溫性能以及抗微生物性能，與皮膚的親和性好.因此，以絲素蛋白為原料開發(fā)的各種含絲素蛋白的復(fù)合材料和服用面料，具有棉、麻、化學(xué)纖維的親膚性、高吸濕性、抗靜電性、伸縮性、蓬松性、抗皺性等優(yōu)良特性，絲素蛋白的這些優(yōu)良特性迎合了新世紀(jì)人類的綠色消費(fèi)觀念［3－4］.

蛋白質(zhì)改性粘膠纖維含絲素蛋白，是采用化學(xué)方法將蠶絲廢絲、蠶絲下腳料以及從絲綢精煉廢液中回收的蠶絲蛋白與粘膠共混，經(jīng)濕法紡絲、縮醛化處理制成的蠶絲蛋白／粘膠纖維［5］.本文選用Anozol中溫型活性染料，對(duì)染整工藝進(jìn)行了研究.

1 試 驗(yàn)

1.1 材料和儀器

織物：含絲素蛋白的粘膠緯編針織物（粘膠長(zhǎng)絲由新鄉(xiāng)白鷺化纖集團(tuán)有限責(zé)任公司提供）.

染料：安諾素活性藍(lán)E－3G，安諾素活性紅E－2BE（安諾其化工有限公司）.

儀器：721型紅外可見分光光度計(jì)（上海光譜儀器有限公司），Datacolor SF600X型電子測(cè)配色儀（Datacolor公司），SW－12（L）耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)（萊州市電子儀器有限公司），Y571L耐摩擦牢度試驗(yàn)機(jī)（萊州市電子儀器有限公司），YG065頂破強(qiáng)力機(jī)（萊州市電子儀器有限公司），LCK—800紡織品毛細(xì)效應(yīng)測(cè)試儀.

1.2 染整工藝

試驗(yàn)流程：前處理（煮漂—浴法）→水洗→除氧酶處理→水洗→染色→皂煮→水洗→染色性能測(cè)試.

1.2.1 前處理工藝處方

Na2CO3：xg／L；

30%H2O2：y mL／L；

Na2SiO3：2g／L；

H95：1.5g／L；

氧漂穩(wěn)定劑：1g／L；

浴比：1∶30；

處理溫度：85～90℃；

處理時(shí)間：60min.

1.2.2 除氧酶處理工藝條件

除氧酶UTA－636：2g／L；

浴比：1∶30；

處理溫度：35～40℃；

1.2.3 染色工藝條件

圖1 染色工藝曲線

（1）工藝處方：活性染料（o.w.f）：2%；

元明粉：xg／L；

無水碳酸鈉：yg／L；

浴比：1∶30.

（2）工藝曲線（如圖1所示）：

1.3 性能測(cè)試方法

1.3.1 前處理效果測(cè)試

全國(guó)192家醫(yī)療機(jī)構(gòu)26 011例創(chuàng)傷性顱內(nèi)損傷患者的藥物利用分析 …………………………………… 譚建霞等（24）：3441

（1）毛細(xì)效應(yīng)測(cè)試.用LCK－800紡織品毛細(xì)效應(yīng)測(cè)試儀測(cè)試前處理后織物的毛效值.

（2）白度測(cè)試.用Datacolor測(cè)配色分光儀測(cè)試處理后織物的白度，采用D65光源和10°光源.

（3）頂破強(qiáng)力測(cè)試.用YG065頂破強(qiáng)力機(jī)在溫濕度分別為20℃和65%，隔距為20mm，速度為100mm／min，修正系數(shù)為1的條件下測(cè)試織物的頂破強(qiáng)力，測(cè)試3次，取平均值.

1.3.2 染色性能測(cè)試

（1）上染百分率.按處方配置標(biāo)準(zhǔn)染液，用移液管取一定量的染液在容量瓶中用蒸餾水定容稀釋一定倍數(shù).在721型分光光度計(jì)上測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)染液的最大吸收波長(zhǎng)λmax，并測(cè)定該處標(biāo)準(zhǔn)染液的吸光度E0.染色后，將染色的殘液同時(shí)也稀釋相同倍數(shù)后，在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定殘液的吸光度E1，按下式計(jì)算上染百分率（%）：

上染百分率＝（1－E1／E0）×100%

（2）表觀深度K／S值.用Datacolor SF600X電子測(cè)配色儀測(cè)定，選擇D65光源和10°視角.

（3）染色牢度.耐摩擦色牢度參照GB／T3920—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》測(cè)定；耐洗色牢度參照GB／T3921.1—1997《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)拖瓷味取窚y(cè)定.

2 結(jié)果與討論

2.1 織物前處理效果

圖2 Na2CO3用量對(duì)白度的影響

圖3 Na2CO3用量對(duì)毛效的影響

圖4 Na2CO3用量對(duì)頂破強(qiáng)力的影響

為了考察Na2CO3和H2O2在織物前處理中的作用和適宜用量，在其他因素相同條件下，分別用不同量的Na2CO3和30%的H2O2對(duì)織物進(jìn)行前處理，前處理效果測(cè)試結(jié)果如圖2－圖4所示.由圖2、圖3、圖4可知，在H2O2用量不變的情況下，隨著Na2CO3用量的增加，H2O2的分解速度加快，纖維上的污垢和少量的漿料和雜質(zhì)被除去，毛效和白度隨之增大，但H2O2的部分分解物也會(huì)對(duì)纖維造成損傷，故強(qiáng)度有所下降；而Na2CO3用量進(jìn)一步增大后，工作液的堿性增強(qiáng)，H2O2不穩(wěn)定，分解速度過快，無效分解增多，對(duì)白度增加無益，反而增大了纖維的損傷，使強(qiáng)度進(jìn)一步下降［6］.故綜合以上因素，Na2CO3用量以1.5g／L較為適宜.

在Na2CO3用量不變（1.5g／L）的情況下，分別用不同量的H2O2對(duì)織物進(jìn)行前處理，前處理效果測(cè)試結(jié)果如圖5－圖7所示.

由圖5、圖6、圖7可知，在Na2CO3用量不變的情況下，隨著H2O2用量的增大，織物的白度和毛效都不斷增加，但頂破強(qiáng)力不斷下降.這是因?yàn)樵趬A性不變的條件下，隨著H2O2用量的增大，單位時(shí)間和體積內(nèi)H2O2的分解產(chǎn)物增加，毛效和白度也隨著增加；同時(shí)對(duì)纖維造成的損傷也隨之增大，使強(qiáng)度不斷下降.故H2O2用量以7mL／L為宜.

圖5 H2O2用量對(duì)白度的影響

圖6 H2O2用量對(duì)毛效的影響

圖7 H2O2用量對(duì)頂破強(qiáng)力的影響

2.2 織物染色性能

2.2.1 除氧酶對(duì)織物染色性能的影響

由于前處理配方中含有H2O2，故經(jīng)前處理后的織物上可能含有殘留的H2O2，染色時(shí)會(huì)造成纖維及染料的氧化，影響織物的染色性能.因此，通過除氧酶處理來研究處理前后織物染色性能的變化.

為了研究適宜除氧酶作用的pH值和用量，在其他因素不變的條件下，分別改變工作液的pH值和酶用量，將處理后的織物用安諾素活性藍(lán)E－3G染色，并測(cè)試其染色性能，結(jié)果如圖8－圖11所示.

圖8 不同用量酶處理對(duì)織物上染率的影響

圖9 不同用量酶處理對(duì)織物K／S的影響

由圖8、圖9可知，織物經(jīng)過除氧酶處理后，上染率和K／S值都得到了提高.同時(shí)，在其他因素不變的條件下，隨著除氧酶用量的增加，織物的上染率和K／S值也隨之增大，但達(dá)到一定用量后，雖然單位時(shí)間和體積內(nèi)除氧酶的濃度增加，但織物上殘余的H2O2幾乎已被完全分解，故織物的染色性能不會(huì)再隨之提高.因此，除氧酶的用量以2g／L為宜.

圖10 不同pH值下酶處理對(duì)織物上染率的影響

圖11 不同pH值下酶處理對(duì)織物K／S值的影響

除氧酶可以將H2O2分解成水和氧氣，對(duì)纖維和染料幾乎無影響.由圖10、圖11可知，在pH＝7時(shí)，將處理后的織物染色，上染率和K／S值最大；而當(dāng)pH＜7或pH＞7時(shí)，織物的染色性能都會(huì)隨之下降.分析可知，除氧酶在中性條件下活性最大.

2.2.2 元明粉用量對(duì)染色性能的影響

利用活性染料對(duì)織物染色時(shí)，為了提高染料的上染百分率，通常需要加入一定量的中性電解質(zhì)進(jìn)行促染.在染色時(shí)間、固色溫度及堿用量等相同的條件下，考察元明粉用量對(duì)染色性能的影響.測(cè)試結(jié)果如圖12、圖13及表1、表2所示.

圖12 元明粉用量對(duì)織物上染率的影響

圖13 元明粉用量對(duì)織物K／S值的影響

表1 不同元明粉用量下安諾素活性藍(lán)E－3G的染色牢度

表2 不同元明粉用量下安諾素活性紅E－2BE的染色牢度

絲素蛋白中含有較多的氨基、巰基、羥基等，這些基團(tuán)都能與活性染料反應(yīng)形成共價(jià)鍵，有利于染色性能的提高.由圖12、圖13可知，隨著元明粉用量的增加，織物的上染率和K／S值都增加，但達(dá)到一定值后，增長(zhǎng)趨勢(shì)變緩.其原因是染色時(shí)元明粉的加入可以促進(jìn)染料分子對(duì)纖維的吸附擴(kuò)散，但元明粉用量過大反而會(huì)引起染液中染料的聚集沉淀，影響染料的充分?jǐn)U散和滲透，不利于纖維染色性能的提高.

由表1、表2可知，無論是摩擦牢度還是耐皂洗牢度，基本上都是隨著元明粉用量的增加而降低，且耐皂洗牢度低于摩擦牢度，褪色牢度低于沾色牢度.但從整體上看，織物的染色牢度等級(jí)都達(dá)到較高水平.綜合以上因素，元明粉用量以15g／L為宜.

2.2.3 堿用量對(duì)染色性能的影響

堿是活性染料染色過程中一種重要的固色劑，它可以提高染液的pH值，使纖維素陰離子的濃度迅速增加，與染料結(jié)合形成共價(jià)鍵，從而提高固色率.安諾素活性染料以純堿為固色劑較宜.不同堿劑用量下，織物染色性能測(cè)試結(jié)果如圖14、圖15及表3、表4所示.

由圖14、圖15可知，當(dāng)不加入Na2CO3時(shí)，織物的上染百分率和K／S值都很低，但隨著Na2CO3用量的增加，兩者也隨之增加，達(dá)到一定值后，增長(zhǎng)趨勢(shì)變緩甚至可能會(huì)有所下降.這是因?yàn)榧尤雺A劑后，纖維與染料的結(jié)合增多，當(dāng)堿劑濃度過高時(shí)，染料的水解速率增大，反而不利于織物染色性能的提高.

圖14 Na2CO3用量對(duì)織物上染率的影響

由表3、表4可知，3種織物的染色牢度基本上都隨著Na2CO3用量的增加而降低.因?yàn)殡S著Na2CO3用量的增加，雖然吸附在纖維上的染料和纖維分子共價(jià)鍵的數(shù)目增加，但染料的水解量也隨之增加，染料更易從纖維上轉(zhuǎn)移到溶液中，因而降低染色牢度.從整體水平上看，織物的染色牢度等級(jí)都達(dá)到較高水平.綜合以上因素，Na2CO3用量以10g／L為宜.

圖15 Na2CO3用量對(duì)織物K／S值的影響

表3 不同碳酸鈉用量下安諾素活性藍(lán)E－3G的染色牢度

表4 不同碳酸鈉用量下安諾素活性紅E－2BE的染色牢度

3 結(jié) 語(yǔ)

（1）Na2CO3和H2O2能夠有效地作用于含絲素蛋白的粘膠織物，使其獲得良好的白度和吸水性，織物前處理中Na2CO3和30%H2O2較適宜的用量分別為1.5g／L和7mL／L.

（2）前處理后、染色前進(jìn)行除氧酶處理，有利于提高含絲素蛋白的粘膠織物的上染百分率及K／S值，較適宜的酶處理工藝為：除氧酶2g／L、浴比1∶30、溫度35～40℃、處理時(shí)間15min、pH＝7.

（3）染色過程中，元明粉和Na2CO3能夠促進(jìn)染料的上染和固著，有利于提高織物的上染百分率和K／S值，但色牢度有所下降.因此，元明粉和Na2CO3較適宜的用量分別為15g／L和10g／L.

［1］趙秀媛.功能性粘膠纖維的開發(fā)及應(yīng)用［J］.紡織導(dǎo)報(bào)，2009（11）：74－76.

［2］溫寶英，韓書發(fā).蘆薈粘膠纖維的研究與開發(fā)［J］.人造纖維，2009，39（5）：7－9.

［3］王佳培，胡建恩，白雪芳，等.蠶絲素蛋白及其應(yīng)用［J］.精細(xì)與專用化學(xué)品，2004，12（12）：13－18.

［4］侯愛琴，史雅琪，謝孔良.絲素蛋白的提取及其在紡織上的應(yīng)用進(jìn)展［J］.針織工業(yè)，2009（4）：63－67.

［5］汪建雄，張冰冰，謝海倫.蠶絲蛋白粘膠長(zhǎng)絲及其特性（1）［J］.絲綢，2005（8）：18－19.

［6］王安平.大豆蛋白／粘膠共混纖維針織物染整工藝的研究 ［D］.天津：天津工業(yè)大學(xué)，2007.