殼聚糖法羊絨衫抗起球整理研究

許 磊，趙士毅，李美真，王欣睿，呂思陽(yáng)，祝 彬，劉朝幫

(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051)

羊絨衫結(jié)構(gòu)蓬松，柔軟舒適，適合貼身穿著。但是由于羊絨纖維具有鱗片，存在天然卷曲，穿著時(shí)有起球現(xiàn)象，嚴(yán)重影響外觀和服用性能，因此對(duì)羊絨衫進(jìn)行抗起球整理十分必要。由于羊絨纖維十分細(xì)柔，所以應(yīng)側(cè)重使用天然整理劑，如絲素、殼聚糖等。殼聚糖具有規(guī)整的分子鏈，分子結(jié)構(gòu)中有氨基和羥基，分子間和分子內(nèi)的氫鍵較強(qiáng)。理論上殼聚糖中的氨基和羥基能夠在一定條件下脫水后產(chǎn)生成膜反應(yīng)，也能與蛋白質(zhì)纖維中的氨基和羥基發(fā)生成膜反應(yīng)，可在纖維鱗片表面形成一層薄膜[1]，從而阻止相鄰纖維鱗片的相互咬合，使纖維定向摩擦效應(yīng)減弱，有利于提高羊絨衫抗起球性能和改善手感。為了提高反應(yīng)活性，本文采用蛋白酶對(duì)纖維進(jìn)行預(yù)處理[2-3]，然后用殼聚糖對(duì)其進(jìn)行抗起球整理，以提高羊絨衫的抗起球性，從而改善其服用性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

蛋白酶CTA-B(北京中紡化工有限公司)；氨基硅油柔軟劑BY-636(東莞本一助劑有限公司)；殼聚糖(常州美勝生物材料有限公司)；平滑劑Goon1268(東莞嘉宏科技公司)；洗凈青絨羊絨衫(未染色)，紗線線密度70.16 tex，線圈長(zhǎng)度7.6 mm，織物厚度1.89 mm，面密度198.0 g/m2，橫密53根/(5 cm)，縱密38根/(5 cm)(內(nèi)蒙古北平紡織有限責(zé)任公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

AS-12型常溫振蕩小樣染色機(jī)(佛山市亞諾精密機(jī)械公司)，CM3 600 A型測(cè)色配色儀(北京實(shí)驗(yàn)儀器分析有限公司)，GZX-9146型烘干機(jī)(上海博訊實(shí)業(yè)有限公司)，YG511D型織物起球/鉤絲儀(寧波紡織儀器廠)，S-3400型掃描電子顯微鏡(日本日立公司)。

1.3 性能測(cè)試

參照GB/T 4802.3—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測(cè)試 第3部分：起球箱法》，應(yīng)用YG511D型織物起球/鉤絲儀測(cè)試抗起球性能，箱體轉(zhuǎn)速60 r/min。分別進(jìn)行摩擦起球2 h(翻轉(zhuǎn)7 200 r)和摩擦起球5 h(翻轉(zhuǎn)18 000 r)[4-5]2種測(cè)定。

1.4 工藝流程

1.4.1 殼聚糖法

織物準(zhǔn)備→殼聚糖處理(X%(owf)，30 min，60 ℃，pH值7，浴比1∶20)→常溫水洗→烘干(85 ℃)→性能測(cè)試。

1.4.2 殼聚糖-平滑劑(柔軟劑)法

織物準(zhǔn)備→殼聚糖處理(3%(owf)，30 min，60 ℃，pH值7，浴比1∶20)→常溫水洗→平滑劑(柔軟劑)整理→常溫水洗→烘干(85 ℃)→性能測(cè)試。

1.4.3 蛋白酶-殼聚糖法

織物準(zhǔn)備→蛋白酶預(yù)處理(X%(owf)， 30 min，50 ℃，pH值7，浴比1∶20)→常溫水洗→殼聚糖整理→常溫水洗→烘干(85 ℃)→性能測(cè)試。

1.4.4 蛋白酶-殼聚糖-平滑劑(柔軟劑)法

織物準(zhǔn)備→蛋白酶預(yù)處理(1%(owf)，30 min，50 ℃，pH值7，浴比1∶20)→常溫水洗→殼聚糖整理(同殼聚糖法工藝)→常溫水洗→平滑劑或柔軟劑整理(X% (owf)，30 min，35 ℃，pH值7，浴比1∶20)→烘干(85 ℃)→性能測(cè)試[6-7]。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖法分析

根據(jù)參考文獻(xiàn)[8-9]，設(shè)定殼聚糖用量1%～4%(owf)，考慮到羊絨手感，烘干溫度設(shè)定為85 ℃(企業(yè)常規(guī)烘干溫度),測(cè)得殼聚糖用量對(duì)羊絨衫起球性的影響,見(jiàn)圖1。

圖1 殼聚糖用量對(duì)羊絨衫起球性的影響

由圖1可知，當(dāng)殼聚糖用量為3%(owf)時(shí)，無(wú)論是摩擦起球處理2 h還是5 h，毛球數(shù)量下降率均達(dá)到了最大值，反映出殼聚糖對(duì)羊絨纖維有一定的吸附性，可在纖維鱗片上形成一層薄膜，使纖維定向摩擦效應(yīng)減弱，起到一定的抗起球效果。

2.2 殼聚糖-平滑劑(柔軟劑)法分析

選擇平滑劑3%(owf)或柔軟劑4%(owf)，處理時(shí)間30 min，溫度35 ℃，pH值7，浴比 1∶20,平滑劑和柔軟劑用量對(duì)羊絨衫起球性的影響分別見(jiàn)圖2、3。

圖2 殼聚糖-平滑劑用量對(duì)羊絨衫起球性的影響

圖3 殼聚糖-柔軟劑用量對(duì)絨衫起球性的影響

由圖2可知，當(dāng)殼聚糖用量為2%(owf)時(shí)羊絨衫抗起球效果較好，較之前未加平滑劑時(shí)降低了1%，說(shuō)明平滑劑的柔滑作用有助于提高羊絨衫的抗起球性能。由圖3可知，當(dāng)殼聚糖用量為3%(owf)時(shí)羊絨衫抗起球效果較好，可以看出，采用柔軟劑并未降低殼聚糖的用量，這是因?yàn)榘被栌驮谌彳浹蚪q衫同時(shí)，也使羊絨衫蓬松豐滿，所以柔軟劑的綜合作用只是改善了手感，并未起到提高羊絨衫的抗起球性能。

2.3 蛋白酶-殼聚糖法分析

2.3.1 蛋白酶用量的影響

根據(jù)參考文獻(xiàn)[5,8]，設(shè)定蛋白酶用量為0.6%、0.8%、1.0%、1.2%(owf)，pH值為7，處理溫度50 ℃，處理時(shí)間30 min，測(cè)得蛋白酶用量對(duì)羊絨衫起球性的影響，見(jiàn)圖4。

圖4 蛋白酶用量對(duì)羊絨衫起球性的影響

由圖4可知，采用蛋白酶預(yù)處理，當(dāng)?shù)鞍酌赣昧繛?%(owf)時(shí)，無(wú)論是摩擦起球2 h還是5 h，毛球數(shù)量與毛球下降率均達(dá)到了最大值，分別為94%和67%。原因是蛋白酶導(dǎo)致羊絨纖維鱗片層的肽鍵斷裂和產(chǎn)生更多活性基團(tuán)[8-9]，在此基礎(chǔ)上加入殼聚糖更利于吸附和成膜反應(yīng)；殼聚糖還可以填充在纖維鱗片損傷處，使其定向摩擦效應(yīng)降低；但是蛋白酶用量過(guò)多，則纖維鱗片損傷嚴(yán)重而無(wú)法很好修復(fù)。

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)得出最優(yōu)工藝為：織物準(zhǔn)備→蛋白酶預(yù)處理(蛋白酶用量1%(owf)， 30 min，50 ℃，pH值7，浴比1∶20)→常溫水洗→殼聚糖整理(殼聚糖用量3%(owf)，30 min，60 ℃，pH值7，浴比1∶20)→常溫水洗→烘干(85 ℃) 。

2.3.2 纖維表面形態(tài)分析

為進(jìn)一步解釋殼聚糖整理后毛球下降現(xiàn)象，對(duì)最優(yōu)工藝整理的羊絨衫采用掃描電鏡觀察，纖維表面形態(tài)SEM照片如圖5所示。

圖5 纖維表面形態(tài)SEM照片(×2 000)

由圖5可以看出，織物經(jīng)蛋白酶-殼聚糖處理后，羊絨纖維鱗片局部有損傷，殼聚糖在纖維表面有成膜現(xiàn)象，在鱗片連接處有填充，但是有少量顆粒聚集，可能與烘干溫度較低(85 ℃)有關(guān)。

2.4 蛋白酶-殼聚糖-平滑劑(或柔軟劑)法分析

采用蛋白酶-殼聚糖法抗起球整理后，羊絨衫的手感稍有下降，因此要追加平滑劑整理或柔軟劑整理，這也是改善羊絨衫手感的常規(guī)方法。根據(jù)參考文獻(xiàn)[5-9]，設(shè)平滑劑用量為0.5%、0.8%、1.1%與1.4%(owf)，pH值為7，處理溫度35 ℃，處理時(shí)間30 min，測(cè)得平滑劑用量對(duì)羊絨衫起球性的影響，見(jiàn)圖6。參考文獻(xiàn)[5-9]，設(shè)柔軟劑用量為0.5%、0.8%、1.1%與1.4%(owf)，pH值為7，處理溫度35 ℃，處理時(shí)間30 min，測(cè)得柔軟劑用量對(duì)羊絨衫起球性的影響,見(jiàn)圖7。

圖6 平滑劑用量對(duì)羊絨衫起球性的影響

圖7 柔軟劑用量對(duì)羊絨衫起球性的影響

由圖6可知，隨著平滑劑用量的增加，摩擦起球2 h和5 h時(shí)羊絨衫毛球數(shù)量與毛球下降率總體趨勢(shì)呈現(xiàn)規(guī)律性，摩擦起球5 h時(shí)毛球數(shù)量呈先減少后增加的趨勢(shì)，毛球下降率呈先增加后減小的趨勢(shì)。當(dāng)平滑劑用量為1.1%(owf)時(shí)，摩擦起球無(wú)論是2 h還是5 h，毛球數(shù)量與毛球下降率均達(dá)到了最佳值。

由圖7可知，隨著柔軟劑用量的增加，摩擦起球2 h和5 h時(shí)毛球數(shù)量與毛球下降率總體趨勢(shì)呈現(xiàn)規(guī)律性，摩擦起球5 h時(shí)毛球數(shù)量呈先減少后增加的趨勢(shì)，毛球下降率呈先增加后減小的趨勢(shì)。當(dāng)柔軟劑用量為0.8%(owf)時(shí)，無(wú)論是摩擦起球2 h還是5 h，毛球數(shù)量與毛球下降率均達(dá)到了最佳值。

因此，當(dāng)平滑劑用量為1.1%(owf)，或當(dāng)柔軟劑用量為0.8%(owf)時(shí)，摩擦起球無(wú)論是2 h還是5 h，毛球數(shù)量與毛球下降率均達(dá)到了最佳值，并且高于未加之前，其具體對(duì)比情況見(jiàn)表1。

表1 殼聚糖法整理后羊絨衫抗起球效果 %

由表1可見(jiàn)，蛋白酶-殼聚糖整理后又進(jìn)行平滑或柔軟處理的效果較好；原因是平滑劑或柔軟劑都對(duì)纖維表面起到了進(jìn)一步的修復(fù)作用，但用量太多都會(huì)使織物變得太過(guò)蓬松和柔滑，纖維間抱合力降低，使纖維容易滑脫出來(lái)。

考慮到氨基硅油柔軟劑能與纖維表面的極性基團(tuán)—OH發(fā)生結(jié)合反應(yīng)，成膜堅(jiān)固[9-10]，因此建議采用氨基硅油柔軟劑。

2.5 其他性能測(cè)試與分析

2.5.1 縮率與白度測(cè)試

抗起球整理改變了羊絨纖維鱗片的表面形態(tài)，也必然引起織物縮率變化；多次整理對(duì)織物白度也會(huì)產(chǎn)生影響，整理后羊絨衫的縮率及白度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可見(jiàn)，各工藝整理后羊絨衫的縮率都有所下降；柔軟劑整理后織物較蓬松，因此縮率下降的效果不及平滑劑效果；各工藝整理后白度值都有所下降，柔軟劑對(duì)白度的影響較平滑劑稍小些。

表2 整理后羊絨衫縮率與白度 %

2.5.2 手感評(píng)級(jí)

各整理工藝對(duì)羊絨衫手感影響見(jiàn)圖8。

圖8 整理后羊絨衫手感評(píng)級(jí)

由圖8可知，經(jīng)抗起球整理，5#試樣(蛋白酶+殼聚糖+柔軟劑)的手感評(píng)級(jí)較好，但是較原樣的手感稍有下降。

3 結(jié) 論

①蛋白酶-殼聚糖-柔軟劑聯(lián)合整理后，羊絨衫的抗起球效果較好。整理工藝為第1步：蛋白酶CTA-B用量1%(owf)，處理時(shí)間30 min，處理溫度50 ℃，pH值7；第2步：殼聚糖用量3%(owf)，處理時(shí)間30 min，處理溫度60 ℃，pH值7；第3步：柔軟劑用量0.8%(owf)，處理溫度30 min，處理時(shí)間35 ℃，pH值7。摩擦起球2 h抗起球效果較理想，達(dá)到4～5級(jí)；摩擦起球5 h的毛球下降率為78%，抗起球性達(dá)到3.0～3.5級(jí)。

②蛋白酶-殼聚糖處理后，殼聚糖在羊絨纖維表面有少量顆粒聚集，殼聚糖在羊絨纖維表面的成膜性不太理想，可能與烘干溫度較低有關(guān)系。

③羊絨衫經(jīng)殼聚糖抗起球整理后試樣縮率下降，手感較好，白度沒(méi)有明顯變化。