氧化棉織物經(jīng)角蛋白溶液整理前后抗皺性能對比研究

崔莉莉

(中原工學(xué)院紡織學(xué)院，河南鄭州 450007)

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氧化棉織物經(jīng)角蛋白溶液整理前后抗皺性能對比研究

崔莉莉

(中原工學(xué)院紡織學(xué)院，河南鄭州 450007)

摘要：為了解決棉織物易皺的問題，在棉織物的表面可涂覆一層蛋白膜，因為羊毛角蛋白能夠與纖維素直接發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，因此可利用羊毛角蛋白溶液對紡織品進行改性整理。先用高碘酸鈉對棉織物進行選擇性氧化，然后將自制的羊毛角蛋白溶液涂覆在氧化棉織物上。主要研究了角蛋白溶液濃度、焙烘溫度及焙烘時間對織物抗皺性能的影響。實驗結(jié)果表明，經(jīng)角蛋白溶液處理后的氧化棉織物抗皺性能得到顯著改善。

關(guān)鍵詞：氧化棉織物角蛋白溶液抗皺性能折皺回復(fù)角

純棉織物因良好的穿著舒適性能倍受人們的青睞，但彈性差，易折皺，易縮水變形。因此，為了滿足市場的需求，需對純棉織物進行抗皺處理。用羊毛角蛋白溶液整理棉織物[1]，不僅能提高棉織物的抗皺效果，也能將羊毛下腳料進行再生利用。2007年楊莉、林紅等人[2]將氧化棉纖維用角蛋白溶液處理后對其結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進行了研究，但是未具體研究經(jīng)角蛋白溶液整理后的氧化棉織物的抗皺性能；2011年王江波、劉建勇等人[3]采用TCEP制備羊毛角蛋白溶液，對棉織物進行整理，并研究了經(jīng)高濃度的角蛋白溶液整理后棉織物的抗皺性能，雖然整理后抗皺性能得到改善，但是實驗成本較高，制備的角蛋白溶液分子量低，而且用一般的還原劑根本無法制備出如此高濃度的角蛋白溶液。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的要求，為了實現(xiàn)以低成本制備出低濃度的角蛋白溶液改善棉織物的抗皺性能，參照前人的經(jīng)驗，本文將以Na2s為還原劑制備出低濃度的角蛋白溶液，并對經(jīng)高碘酸鈉氧化[2,4]的棉織物進行抗皺整理。實驗結(jié)果表明，經(jīng)低濃度的角蛋白溶液處理后的氧化棉織物的抗皺性能得到了一定的改善。

1試驗

1.1材料及儀器

材料：經(jīng)過煮練和漂白的棉織物(115g/m2)、羊毛下腳料、Na2S(AR級，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品)、(NH2)2CO(AR級，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司產(chǎn)品)、SDS(AR級，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品)、H2O、高碘酸鈉(AR級，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品)、丙三醇(AR級，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品)、鹽酸(AR級，洛陽市化學(xué)試劑廠產(chǎn)品)、氫氧化鈉(AR級，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司產(chǎn)品)。

儀器：YP2002電子天平(上海佑科儀器儀表有限公司)、GZX-9140電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)、DZKW-4電子恒溫水浴鍋(北京中興偉業(yè)儀器有限公司)、YG541型折皺回復(fù)測定儀。

1.2樣品制備

1.2.1氧化棉織物的制備

按規(guī)定大小剪取若干塊棉織物，并將其置入2g/L高碘酸鈉溶液中，在50℃下持續(xù)攪拌避光氧化2h，再將其放入0.1mol/L丙三醇溶液中反應(yīng)0.5h，以去除未反應(yīng)的高碘酸鈉。用去離子水充分洗滌后浸泡24h，然后自然晾干以待備用[5]。

1.2.2羊毛角蛋白溶液的制備

按一定的配比制得溶解液，再將按配比稱取的羊毛剪碎放入溶解液中，用玻璃棒適當攪拌，然后放入50℃恒溫水浴槽中，溶解10h，用過濾器過濾，制得一定濃度的角蛋白溶液。

1.2.3羊毛角蛋白溶液對棉織物的抗皺整理

按浴比1:30,將氧化棉織物投入一定濃度的角蛋白溶液整理液中，在50℃水浴鍋中處理90min，預(yù)烘80℃，時間為2min；焙烘120℃，時間為2min，然后充分洗凈后自然晾干。

1.3實驗測試方法

1.3.1重量變化率

實驗方法:設(shè)棉纖維樣品在角蛋白溶液處理前為W0，處理后的重量為W1，則處理過程中其重量變化率[6]為

1.3.2抗皺性能測試

抗皺性[7]通常是指在外力作用下產(chǎn)生著很厚的恢復(fù)程度，成為折痕(折皺)恢復(fù)性。而抗皺性的表征主要是織物彎曲后的恢復(fù)性，可用折皺回復(fù)角來表示。本實驗按GB/T3819-1997，《紡織品織物折痕回復(fù)性的測定回復(fù)角法》[3]中的水平法進行測定。

2結(jié)果與討論

2.1氧化棉織物經(jīng)角蛋白溶液處理前后抗皺性能分析

將若干塊氧化棉織物均分為兩組，一組不用羊毛角蛋白溶液處理，一組要用羊毛角蛋白溶液處理，分別測試其抗皺性能(用折皺回復(fù)角(T+W)表示)，測試結(jié)果如表1所示。

表1氧化棉織物經(jīng)角蛋白溶液處理前后的折皺回復(fù)角(T+W)(°)

測試次數(shù)/次氧化棉織物經(jīng)角蛋白溶液處理后的氧化棉織物11101702118174312417841201625130168平均值120.4170.4

由表1可以看出，經(jīng)角蛋白處理后的氧化棉織物的抗皺性能比氧化棉織物明顯得到改善。這是因為棉纖維非晶區(qū)的結(jié)構(gòu)無規(guī)且松散，稍用外力就容易滑移。棉織物氧化后生成的醛基的活性很大，能夠與角蛋白中的氨基直接發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，并在纖維表面形成一層薄薄的膜，阻礙纖維大分子間的移動，使織物的折皺回復(fù)角增大，抗皺性能提高[8]。

2.2角蛋白體積分數(shù)對氧化棉織物抗皺效果的影響

分別配制體積分數(shù)為5%、10%、20%、30%、40%的角蛋白溶液，然后將這些角蛋白溶液分別整理氧化棉織物，整理工藝為：50℃水浴鍋中處理90min→預(yù)烘80℃(2min)→焙烘120℃(2min)。測量織物的折皺回復(fù)角(T+W)(如圖1所示)。

圖1　角蛋白體積分數(shù)對織物抗皺性能的影響

由圖1可以看出，在角蛋白體積分數(shù)的整個實驗范圍內(nèi)，氧化棉織物的折皺回復(fù)角是不一樣的，角蛋白溶液體積分數(shù)為15%時氧化棉織物的抗皺性能最佳。當0<體積分數(shù)<15%時，隨著體積分數(shù)的增加，抗皺性能逐漸增強，這主要是因為高體積分數(shù)有利于角蛋白分子進入棉纖維內(nèi)部，從而發(fā)生沉積交聯(lián)；當15%<體積分數(shù)<35%時，隨著體積分數(shù)的增加，抗皺性能有明顯下降，這是因為角蛋白體積分數(shù)過大，大部分角蛋白分子只能附著在棉織物的表面， 不利于角蛋白分子的沉積交聯(lián)，造成纖維素纖維織物經(jīng)緯向折皺回復(fù)角下降。所以，本實驗最佳角蛋白體積分數(shù)為15%。

2.3焙烘溫度對氧化棉織物抗皺效果的影響

將配制好的體積分數(shù)為10%的角蛋白溶液對氧化棉織物進行整理，整理工藝為：預(yù)烘80℃,時間為2min→焙烘時間為2min(焙烘溫度分別為80℃、100℃、120℃、140℃、160℃)。測量不同焙烘溫度下氧化棉織物的折皺回復(fù)角(T+W)(如圖2)。

圖2　焙烘溫度對織物抗皺性能的影響

由圖2可以看出，在焙烘溫度的整個實驗范圍內(nèi)，氧化棉織物的折皺回復(fù)角是不一樣的，焙烘溫度為120℃時氧化棉織物的折皺回復(fù)角最高，抗皺性能最佳。當0<焙烘溫度<120℃時，隨著焙烘溫度的升高，抗皺性能逐漸增強；當焙烘溫度>120℃時，隨著焙烘溫度的升高，抗皺性能有明顯下降，這是因為角蛋白分子隨著溫度的升高而不斷運動[9]，在某個位置與棉纖維結(jié)合，從而使其折皺回復(fù)角增大；但溫度過高會破壞角蛋白分子與棉纖維形成的化學(xué)鍵，從而使其折皺回復(fù)角下降。

2.4焙烘時間對氧化棉織物抗皺性能的影響

將若干塊氧化棉織物浸在10%(體積分數(shù))的角蛋白溶液中，測量不同的焙烘時間(30s、60s、90s、120s、150s、180s)時氧化棉織物的折皺回復(fù)角(T+W)，預(yù)烘80℃,2min；焙烘120℃。經(jīng)不同焙烘時間角蛋白溶液處理后的氧化棉織物的折皺回復(fù)角(T+W)如表2所示。

表2經(jīng)不同焙烘時間角蛋白溶液處理后的氧化棉織物的折皺回復(fù)角(T+W)(°)

焙烘時間30s60s90s120s150s180s11581681701841721622174170176182176166317216417817816416041641681741761641725164174172186170174平均值166168174182170166

由表2可以看出在焙烘時間的整個實驗范圍內(nèi)，氧化棉織物的折皺回復(fù)角之和是不同的，焙烘時間為120s時氧化棉織物的折皺回復(fù)角之和最高，抗皺性能較好。當0<焙烘時間<120s時，隨著焙烘時間的升高，織物折皺回復(fù)角之和逐漸增大，抗皺性能逐漸增強；當焙烘時間>120s時，隨著焙烘時間的升高，折皺回復(fù)角之和有明顯降低，抗皺性能有所下降，這可能是因為角蛋白分子與棉織物的結(jié)合[10]需要一定的時間，時間過長會破壞角蛋白分子與棉纖維形成的化學(xué)鍵。

3結(jié)論

將自制的羊毛角蛋白溶液涂覆整理到氧化棉織物上，這能大大改善氧化棉織物的抗皺性能。本文得出以下結(jié)論：

(1)以高碘酸鈉為氧化劑對棉織物進行選擇性氧化，使棉纖維上的羥基氧化為醛基，得到氧化棉織物；再者，經(jīng)角蛋白整理的氧化棉織物的抗皺性能比氧化棉織物有明顯提高，這是因為蛋白質(zhì)在纖維內(nèi)部形成共價交聯(lián)并且在纖維表面吸附成膜，從而阻礙纖維大分子間的移動，提高了織物的尺寸穩(wěn)定性。

(2)在一定范圍內(nèi)，隨著角蛋白溶液體積分數(shù)、焙烘溫度與焙烘時間的增加，氧化棉織物的折皺回復(fù)角也隨之增加，抗皺性能逐步提高。

參考文獻

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[10]姚舒林，楊波，曾林泉．后焙烘抗皺整理常見問題的解決[J].印染，2011(5):30-32.

中圖分類號：TS115

文獻標識碼：A

文章編號：1008-5580(2016)01-0086-03

收稿日期：2015-09-22

作者：崔莉莉(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：再生蛋白纖維研究。