純苧麻織物的抗皺整理工藝研究

趙健安，羅秋蘭，楊炎星，童王艷，沈卓伊，朱慧冕

（嘉興南湖學(xué)院，浙江 嘉興 314000）

苧麻纖維作為一種廉價(jià)、產(chǎn)量大、易生物降解的天然高分子材料，其制品具有優(yōu)良的吸濕性、透氣性、抑菌性和獨(dú)特的風(fēng)格等優(yōu)點(diǎn)，受到廣大消費(fèi)者的青睞[1]。但是由于苧麻纖維大分子間及分子內(nèi)存在大量氫鍵，結(jié)晶度高，導(dǎo)致其織物伸長(zhǎng)小、彈性差，手感較為粗糙，在穿著過程中極易起皺，極大地影響了其在實(shí)際中的應(yīng)用[2]。有不少學(xué)者[3-5]對(duì)苧麻織物的抗皺性和柔軟性進(jìn)行了探索研究，本課題采用絲膠蛋白/BTCA 混合整理液對(duì)苧麻織物的抗皺整理工藝進(jìn)行分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器

實(shí)驗(yàn)材料：純苧麻平紋織物，天然桑蠶繭，BTCA，次磷酸鈉。

實(shí)驗(yàn)儀器：電子織物強(qiáng)力機(jī)，電腦式透氣性測(cè)試儀，白度計(jì)，智能式織物折皺彈性儀，自動(dòng)硬挺度試驗(yàn)儀，傅里葉紅外光譜儀。

1.2 整理工藝流程

絲膠蛋白提取→混合抗皺整理液的配置（浴比1∶50）→二浸二軋→預(yù)烘（80℃，2min）→焙烘（2min）→水洗→烘干。

1.3 苧麻織物改性

采用超濾法提取蠶絲脫膠廢水中的絲膠蛋白[6-7]，并配置成不同濃度的絲膠蛋白溶液。然后采用控制變量法，對(duì)絲膠蛋白/BTCA 混合整理液對(duì)苧麻織物的整理工藝進(jìn)行研究。

1.4 測(cè)試與表征

抗皺性能的測(cè)定參照GB/T 3819-1997《紡織品回復(fù)角法》；織物白度的測(cè)定參照GB/T 8424.2-200《紡織品色牢度試驗(yàn)——相對(duì)白度的儀器評(píng)定方法》；透氣性的測(cè)定參照GB/T 5453-1997《紡織品織物透氣性的測(cè)定》；斷裂強(qiáng)力的測(cè)定參照GB/T39231-1997《織物斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定條樣法》；柔軟性能的測(cè)定參照GB/T18318-2001《紡織品織物彎曲長(zhǎng)度的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)》；紅外光譜測(cè)定采用KBr 壓片法，分辨率4cm-1，掃描次數(shù)64 次。

2 結(jié)果與討論

對(duì)不同工藝下苧麻織物的抗皺整理效果進(jìn)行測(cè)試分析，包括絲膠蛋白濃度、BTCA 濃度和軋余率。

2.1 絲膠蛋白濃度對(duì)苧麻織物抗皺效果的影響

在其他條件相同時(shí)，改變絲膠蛋白溶液濃度（10～50g/L），整理后的苧麻織物，測(cè)得其經(jīng)向、緯向褶皺回復(fù)性能如圖1 所示。

圖1 絲膠蛋白濃度對(duì)織物褶皺回復(fù)角的影響

從圖1 中可以看出，當(dāng)絲膠蛋白濃度為10g/L 和20g/L 時(shí)，苧麻織物的經(jīng)向急彈和緩彈回復(fù)角總和基本相等；當(dāng)絲膠蛋白濃度含量為10g/L，織物的緯向急彈和緩彈回復(fù)角都較高。因此綜合考慮，當(dāng)絲膠蛋白濃度為唯一變量時(shí)，最優(yōu)工藝為絲膠蛋白濃度10g/L。

2.2 BTCA 濃度變化對(duì)苧麻織物抗皺效果的影響

在其他條件相同的情況下，改變BTCA 溶液的濃度（60～100g/L），對(duì)苧麻織物進(jìn)行整理，其經(jīng)、緯向褶皺回復(fù)角如圖2 所示。

圖2 BTCA 濃度變化對(duì)織物褶皺回復(fù)角的影響

由圖2 可以看出，當(dāng)BTCA 濃度為80g/L 時(shí)，織物的經(jīng)向褶皺回復(fù)角都達(dá)到最大值；當(dāng)BTCA 濃度為60g/L 時(shí)，織物的緯向褶皺回復(fù)角最大。通過對(duì)經(jīng)、緯向褶皺回復(fù)角總和的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)BTCA 濃度為80g/L時(shí)，其經(jīng)向回復(fù)角總和大于BTCA 濃度為60g/L 時(shí)的緯向急緩彈回復(fù)角總和。因此綜合考慮，當(dāng)BTCA 為單一變量時(shí)，最優(yōu)工藝為BTCA 濃度80g/L。BTCA 的濃度越大，羧基與苧麻纖維生成酯鍵的概率增大,最終形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu),限制了大分子鏈的滑移，從而使纖維素織物具有較好的抗皺性[8]。

2.3 軋余率對(duì)苧麻織物抗皺效果的影響

在其他條件不變的情況下，經(jīng)不同軋余率（70%～90%）處理后的苧麻織物，測(cè)得其經(jīng)、緯向褶皺回復(fù)角如圖3 所示。

圖3 軋余率對(duì)織物褶皺回復(fù)角的影響

從圖3 可以看出，整理后織物的經(jīng)向和緯向的褶皺回復(fù)曲線均呈拱形的趨勢(shì)。當(dāng)軋余率為80%、85%的時(shí)候，織物的經(jīng)向褶皺回復(fù)角總和均較大；當(dāng)軋余率為80%時(shí)，緯向褶皺回復(fù)角總和最大。考慮到對(duì)于企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)而言，軋余率太大會(huì)增加其化學(xué)試劑和水的消耗，在烘燥時(shí)需要消耗更多的熱量。因此，確定軋余率的最佳工藝為80%。

2.4 最優(yōu)工藝下的織物性能分析

結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)，分析各組實(shí)驗(yàn)的褶皺回復(fù)角數(shù)據(jù)，得出絲膠蛋白/BTCA 整理劑的最優(yōu)處理工藝，即絲膠蛋白的濃度為10g/L，BTCA 的濃度為80 g/L，軋余率為80%。在最優(yōu)工藝下，對(duì)整理前后苧麻織物的抗皺性能以及柔軟性能、白度、透氣性以及斷裂強(qiáng)力等服用性能進(jìn)行測(cè)定分析。

2.4.1 抗皺性能分析

在最優(yōu)工藝下對(duì)苧麻織物的抗皺整理效果進(jìn)行研究，結(jié)果如表1 所示。

表1 最優(yōu)工藝下織物經(jīng)緯向褶皺回復(fù)性能

從表1 中可以看出，在最優(yōu)工藝下，苧麻的經(jīng)緯向急彈性回復(fù)角總和達(dá)到220.56°，經(jīng)緯向緩彈回復(fù)角總和達(dá)到250.95°。相對(duì)于未做整理的苧麻原樣，其抗皺性能提高了約236%。通過絲膠蛋白和BTCA 聯(lián)合整理，苧麻織物的抗皺性能得到顯著提高。

2.4.2 紅外光譜分析

通過對(duì)整理前后的苧麻織物進(jìn)行紅外光譜測(cè)試分析，其結(jié)果如圖4 所示。

圖4 紅外光譜檢測(cè)結(jié)果

從圖中可以看出，整理前后的樣品其紅外光譜趨勢(shì)基本一致，但是對(duì)比發(fā)現(xiàn)，最佳工藝整理后的苧麻織物，分別在1650cm-1處、1725cm-1處出現(xiàn)了新的振動(dòng)峰，分析可知，分別為酯羰基和酯基的伸縮振動(dòng)峰，在1860～1800 cm-1區(qū)間出現(xiàn)了酸酐中的羰基振動(dòng)吸收峰，這是由于BTCA 和絲膠蛋白在抗皺整理過程中與苧麻纖維發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)所致[9]。另外，在750cm-1附近出現(xiàn)了一個(gè)較弱的峰，這是絲膠蛋白中的帶苯環(huán)的氨基酸的彎曲振動(dòng)峰，這表明有少量絲膠蛋白與苧麻纖維發(fā)生了結(jié)合。

2.4.3 苧麻織物的其他服用性能分析

整理前后苧麻織物的服用性能測(cè)試結(jié)果如表2 所示。

表2 最優(yōu)工藝下苧麻織物整理前后的各種服用性能

由表2 的數(shù)據(jù)可以看出，在最優(yōu)整理工藝的整理下，苧麻織物的白度相較于原布的白度有一定的提升，并未出現(xiàn)泛黃等現(xiàn)象，透氣性略微有所下降，抗彎剛度明顯下降，即整理后的苧麻纖維的柔軟性能有明顯提升。此外，織物的斷裂強(qiáng)力有所下降，整理后的織物斷裂強(qiáng)力保留率為74.32%，但與其他文獻(xiàn)資料[10]對(duì)比，織物的斷裂強(qiáng)力下降值并不明顯，因此，不影響其服用性能。

3 結(jié)語

3.1 采用絲膠蛋白/BTCA 混合整理液，對(duì)苧麻織物進(jìn)行后整理的方案是可行的，并與織物產(chǎn)生了一定的化學(xué)結(jié)合。

3.2 使用絲膠蛋白/BTCA 對(duì)苧麻織物進(jìn)行后整理，其抗皺效果和柔軟性能有明顯的提高，織物的白度有所提升，與此同時(shí)，其透氣性雖然略有降低，但并不影響其穿著，力學(xué)性能的保留率為74.32%。這些優(yōu)點(diǎn)為絲膠蛋白/BTCA 對(duì)織物進(jìn)行進(jìn)一步的整理，為節(jié)約資源提供了可能。