鑭鈦溶膠與三防整理劑對真絲織物共整理研究

李邦玉，沈秋萍，劉 夢，黃陽陽

(1.蘇州市職業(yè)大學 應用化學研究室, 江蘇 蘇州 215104；2.蘇州市職業(yè)大學 絲綢應用技術(shù)研究所, 江蘇 蘇州 215104)

鑭鈦溶膠與三防整理劑對真絲織物共整理研究

李邦玉1，沈秋萍1，劉 夢1，黃陽陽2

(1.蘇州市職業(yè)大學 應用化學研究室, 江蘇 蘇州 215104；2.蘇州市職業(yè)大學 絲綢應用技術(shù)研究所, 江蘇 蘇州 215104)

采用溶膠-凝膠法制備了鑭摻雜的二氧化鈦納米溶膠，利用浸軋法將其整理到真絲織物上，再用魯?shù)婪騌ucostar整理劑對其進行防水、防油和防污三防整理。結(jié)果表明：提高鑭離子濃度，增加洗滌次數(shù)，升高烘焙溫度，延長烘焙時間，都會使織物的防護系數(shù)(UPF)提高；而降低鑭離子濃度，減少洗滌次數(shù)，升高烘焙溫度，延長烘焙時間，則會使真絲織物的防水、防油、易去污三防性能增強。

鑭鈦溶膠；三防整理劑；絲綢織物；復合整理

真絲織物具有良好的吸濕透氣性和柔軟性，但天生“質(zhì)弱”，對酸、堿、光和熱等都比較敏感。為了克服其弱點，人們往往對其進行功能化整理，揚長避短[1-2]，使其更受消費者青睞。特別是對絲綢織物進行復合功能化整理更加受到關(guān)注，如袁菁紅[3]、楊世玉等[4]用鈦氟納米溶膠凝膠技術(shù)對雙縐真絲織物進行抗紫外線和拒水復合整理?？紤]到稀土離子特殊的光學特性[5]，本文利用溶膠-凝膠法制備了鑭摻雜的鈦納米溶膠，試圖利用該溶膠對真絲織物進行功能整理，提高真絲織物抗紫外性能，再經(jīng)Rucostar三防整理劑復合整理，讓真絲織物獲得良好的防水、防油和去污功能。

1 試驗部分

1.1 材料和儀器

市售白色絲綢(上海紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所)，Rucostar EEE三防整理劑及Ruco-Guardweb三防整理增效劑(德國魯?shù)婪蚬?，質(zhì)量分數(shù)25%的TiO2溶膠(自制)、三防乳液(蘇州市職業(yè)大學應用化學研究室配制)。

YB813淋水試驗儀(溫州際高檢測儀器公司)，08-2 T恒溫磁力攪拌器(濟南思卓醫(yī)療器械有限公司)，YB802N八籃恒溫烘箱(上海金鵬分析儀器有限公司)、YG(B) 912E型紡織品防紫外性能測試儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)，YG(B)026E電子織物強力機(溫州大榮紡織儀器有限公司)，XMA-600烘箱(余姚市正泰儀表有限公司)，CheckⅢ分光光度儀(美國Datacolor公司)，BSA223S電子天平(賽多利斯科學儀器北京有限)，S-4700型冷場發(fā)射掃描電鏡(日本日立公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 鑭摻雜鈦溶膠的合成

分別稱取0.25、0.50、0.75、1.00 g的LaCl3，用少量水使之溶解，再加入適量無水乙醇，配制成質(zhì)量分數(shù)為1%、2%、3%、4%的LaCl3溶液。攪拌下分別吸取5 g不同質(zhì)量分數(shù)的LaCl3溶液滴加到100 g TiO2溶膠中，得到無色均勻的鑭鈦溶膠。

1.2.2 織物整理

將真絲織物浸泡在包含質(zhì)量分數(shù)為0～4%的LaCl3和25%TiO2的鑭鈦溶膠體系中2 min，浸軋，軋液率70%，70 ℃ 預烘2 min，80～130 ℃ 焙烘1～4 min，30 g/L Rucostar三防整理劑中浸軋2 min，軋液率70%，70 ℃ 預烘2 min，80～130 ℃ 焙烘1～4 min，2 g/L洗滌液洗滌10次，自然晾干[6]。

1.3 測試方法

1.3.1 抗紫外性能

參照GB/T 18830《紡織品防紫外線性能的評定》測試標準，對整理前后真絲織物的抗紫外性能進行測試。

1.3.2 防水性能

參照GB/T 4745-2012《紡織織物 防水性能的檢測盒評價 沾水法》測試標準，對整理前后真絲織物的沾水等級進行測試。

1.3.3 拒油性性能

參照GB/T 19977-2014《紡織品 拒油性 抗碳氫化合物試驗》測試標準，對整理前后真絲織物防油等級進行測試。

1.3.4 防污性能

參照FZ/T 01118-2012《防污性能的檢測和評價 易去污性》測試標準，利用擦拭法對真絲織物的易去污性能進行測試。

1.3.5 拉伸性能

參照GB/T 3923.1-2013《紡織品 織物拉伸性能(條樣法)》測試標準，對真絲織物的斷裂強力和斷裂伸長進行測試。

1.3.6 掃描電鏡

利用冷場發(fā)射掃描電鏡(SEM) 觀察原真絲織物、鑭鈦溶膠整理及洗滌10次的真絲織物的表面形態(tài)，放大倍數(shù)為2 000倍和20 000倍。

2 結(jié)果和分析

2.1 掃描電鏡分析織物表面的形態(tài)變化

利用冷場發(fā)射掃描電鏡(SEM) 觀察整理前后真絲織物的表面形態(tài)。經(jīng)鑭摻雜的TiO2溶膠和三防整理劑整理前后真絲織物的表面形貌如圖1所示。圖1(a)為處理前的真絲表面，較為光滑；圖1(b)為處理后的形貌，真絲織物表面覆蓋了一層薄膜，應該是三防整理劑涂層；圖1(c)為圖1(b)的局部放大圖，由該圖可見，纖維膜上面有一些明顯的粒徑為幾微米的凸起顆粒，說明薄膜下面有納米團聚顆粒存在；圖1(d)為洗滌過的纖維，可以看出洗滌后真絲織物表面涂層受到一些破壞。

2.2 LaCl3濃度對真絲織物性能的影響

在烘焙溫度為120 ℃，焙烘時間為2 min，洗滌次數(shù)為10次的條件下，LaCl3濃度對真絲織物抗紫外線及其他性能的影響見表1。

由表1數(shù)據(jù)可知，隨著LaCl3濃度增大，整理后的織物抗紫外線性能先增大后又減小，這與文獻[7]一致。沾水等級、易去污性、防油等級逐漸降低，斷裂強度也逐漸減弱，可能原因為適量LaCl3加入鈦溶膠中，影響了-Ti-O-Ti-鍵在纖維表面形成的凝膠粒子網(wǎng)絡(luò)薄膜，改變了凝膠膜中TiO2晶體的結(jié)構(gòu)，影響了凝膠膜對紫外線的吸收和散射，同時也導致三防性能改變。綜合考慮，最佳LaCl3質(zhì)量分數(shù)為2%。

(a) (b) (c) (d)(a)原真絲(2 000倍)；(b)2%LaCl3+25%TiO2處理后的真絲(2 000倍)；(c)b圖的局部放大圖(20 000倍)；(d)洗滌10次后的真絲(20 000倍)圖1 真絲織物SEM圖

LaCl3質(zhì)量分數(shù)/%抗紫外性能(UPF)沾水等級防油等級易去污性斷裂強力/N斷裂伸長/mm0325956有470346331396656有456342292460244有430138053468333沒有385833834335423沒有36243040

2.3 洗滌次數(shù)對真絲織物性能的影響

在LaCl3質(zhì)量分數(shù)為2%，烘焙溫度為120 ℃，焙烘時間為2 min的條件下，洗滌次數(shù)對整理后真絲織物性能的影響見表2。

表2 洗滌次數(shù)對真絲織物性能的影響

經(jīng)過上述整理的真絲織物經(jīng)過不同次數(shù)水洗后，織物的UPF值隨著水洗次數(shù)的增加不斷上升，20次水洗后，UPF值由42.18升高到57.49，而未處理過的絲綢只有9.12，說明整理后織物抗紫外線性能有大幅提高。原因可能是水洗將織物表面的雜質(zhì)除掉，使納米顆粒更多地裸露出來，從而使抗紫外線性能進一步提高。但是真絲織物的沾水、防油、易去污、斷裂強力等性能，隨著洗滌次數(shù)增加而逐漸降低。綜合考慮，最佳洗滌次數(shù)為10次。

2.4 焙烘溫度對真絲織物性能的影響

在LaCl3質(zhì)量分數(shù)為2%，洗滌次數(shù)為10次，焙烘時間為2 min的條件下，烘焙溫度對整理后真絲織物性能的影響見表3。

表3 烘焙溫度對真絲織物性能的影響

由表3可知，隨著焙烘溫度升高，經(jīng)過上述整理的真絲織物的UPF值不斷增加，從33.26升高至52.75，抗紫外性能逐步提高；相應的防水、防油、易去污性能也逐漸增強。而抗斷裂伸長性能有所減弱，可能是蠶絲在高溫干燥下容易變脆發(fā)黃，導致力學性能降低[8]?？椢锏臄嗔褟娏?經(jīng)向)隨焙烘溫度的提高出現(xiàn)了降低的趨勢。這可能是因為蠶絲的主要組成為蛋白質(zhì)，在高溫干燥狀態(tài)下變得很脆，從而導致力學性能的降低，溫度越高，對蠶絲力學性能的損害越嚴重[9]。所有試樣的斷裂伸長，都較整理前出現(xiàn)了不同程度的提高。這可能是整理劑在高溫整理過程中在纖維的表面延展開來，以類似“膜”的狀態(tài)包覆在纖維表面，提高了纖維與纖維間的相對滑移性。綜合考慮，最佳焙烘溫度為120 ℃。

2.5 烘焙時間對真絲織物性能的影響

在LaCl3質(zhì)量分數(shù)為2%，洗滌次數(shù)為10次，焙烘溫度為120 ℃的條件下，烘焙時間對整理后真絲織物性能的影響見表4。

表4 烘焙時間對真絲織物性能的影響

由表4可知，隨著烘焙時間延長，真絲織物抗紫外性能稍有增強，沾水性、易去污性和防油等三防性能有所提高。同時，真絲織物的斷裂強度降低，斷裂伸長稍有增加。其原因可能是處理后的織物表面沉積了凝膠聚合物，一定程度上改變了真絲織物的力學性能。當外力拉伸或剪切織物時，會產(chǎn)生一定的阻礙作用。聚集的凝膠能增加抗紫外效果，提高織物拒水、拒污和防油能力。綜合考慮，最佳烘焙時間為2 min。

3 結(jié)論

(1)真絲織物經(jīng)過鑭摻雜的TiO2納米溶膠和Rucostar整理劑整理后，抗紫外和三防性能得到明顯改善。提高鑭離子濃度，增加洗滌次數(shù)，升高烘焙溫度，加長烘焙時間，分別都會使織物的UPF值明顯升高；降低鑭離子濃度，減少洗滌次數(shù)，升高烘焙溫度，加長烘焙時間，則分別會使織物三防性能增強；

(2)綜合考慮織物的抗紫外性能、三防性能、強力及成本等因素，優(yōu)化整理工藝為LaCl3質(zhì)量分數(shù)2%，織物洗滌10次，焙烘溫度120 ℃，焙烘時間2 min。

[1] 葛傳兵.關(guān)于功能性紡織品發(fā)展的探討[J]. 天津紡織科技, 2015,(1): 1-3.

[2] 廖選亭. 功能纖維及功能紡織品的開發(fā)與研究[J]. 輕紡工業(yè)與技術(shù), 2013, (3): 77-79.

[3] 袁菁紅. 鈦氟納米溶膠對厚重雙縐真絲織物防紫外拒水復合整理研究[J]. 絲綢, 2013, 50(6): 11-15.

[4] 楊世玉, 盧 坤, 郭愛蘭, 等.真絲織物的鈦氟溶膠抗紫外拒水整理[J]. 印染, 2013,39(3): 10-12.

[5] 柴瑜超, 林 琳, 趙 斌, 等. 稀土摻雜二氧化鈦光催化劑的研究進展[J]. 材料導報, 2013, 27(1): 38-43.

[6] 李邦玉, 劉 夢, 劉秋萍，等.鈦溶膠及Rucostar整理劑對真絲織物功能化整理研究[J].蘇州市職業(yè)大學學報, 2016, 27(2): 2-5.

[7] 張錫均, 汪進前, 蓋燕芳, 等.摻雜Fe3+的TiO2水溶膠制備及其用于滌綸織物功能整理[J].絲綢, 2015,52(4): 5-8.

[8] 王明勇, 毛志平,李 芮.銳鈦礦型納米TiO2在棉織物上的原位生長及其抗紫外線性能[J].紡織學報, 2007, 28(2): 71-75.

[9] 劉永成, 邵正中, 孫玉宇, 等. 蠶絲蛋白的結(jié)構(gòu)和功能[J]. 高分子通報, 1998,3(3): 17-23.

Study on Compound Finishing of Silk Fabric with Lanthanum Titanium Nano-sol and Rucostar Agent

LI Bang-yu1, SHEN Qiu-ping1, LIU Meng1, HUANG Yang-yang2

(1.Institute of Applied Chemistry, Suzhou Vocational University, Suzhou 215104, China; 2. Research Institute of Silk Applied Technology, Suzhou Vocation University, Suzhou 215104, China)

Lanthanum doped titanium dioxide nano-sol was prepared by sol-gel method, and it was applied to the fabrics by dipping method, then Rucostar finishing agent was used to improve the waterproof, anti-oil, anti-fouling properties. The results showed that the protective coefficient (UPF) of fabrics increased obviously with the improvement of lanthanum ions concentration, the increasing of washing times, the raise of baking temperature and the extension of baking time; Waterproof, anti-oil, anti-fouling properties of silk fabrics gradually strengthened with the decrease of lanthanum ions concentration, the reduce of washing times, the raise of baking temperature and the extension of baking time.

lanthanum titanium nano-sol; Rucostar finishing agent; silk fabrics; compound finishing

2017-03-20；

2017-03-28

2014年江蘇省高職院校教師高級訪問工程師項目(2014FG088)

李邦玉(1968-) ，男，教授，研究方向為化學及材料學,E-mail:lby@jssvc.edu.cn。

TS195.5

A

1673-0356(2017)05-0039-03