丝素/壳聚糖复配对棉织物的防皱整理

杨付霞，吕沙沙(.， 6607；.， 4703)

棉纤维含有大量的亲水性基团，有很好的吸湿性能。使得棉织物在染整过程中，纤维大量吸水而膨胀，受到外力极易变形，从而造成缩水现象。且纤维素大分子链是一种刚性链,使得棉纤维产生形变后不容易恢复,故弹性差,抗皱性差。因此，棉织物的抗皱整理成为我们研究的焦点。

长期以来，棉织物的抗皱整理使用的是醛(酰)胺缩合树脂，以2D树脂应用最多，2D树脂抗皱整理降低织物断裂强度、撕破强度和耐磨性，手感也会变差，泛黄；抗皱整理的织物释放甲醛的问题越来越引起人们的重视。

随着国内外绿色环保意识的不断增强，无甲醛防皱整理已成为发展趋势。水溶性生物蛋白—丝素，其成膜性强、与纤维素化学结构相似，将其与吸附和相溶性很好的壳聚糖进行复配得到的整理液对棉织物有很好的防皱效果，并且棉织物的其它良好性能不受影响。

1 试验部分

1.1 试验材料

原料：30 cm×15 cm纯棉织物、蚕茧。

化学试剂：氢氧化钠、蒸馏水、氯化钙、壳聚糖、冰醋酸、盐酸、氯化镁、戊二醛等。

1.2 实验仪器

日立电子JSM-5600 LV扫描电子显微镜、Instron 强力机、FAST织物风格仪、用Data Color测色配色仪测试织物白度、电热恒温干燥箱。

1.3 整理剂制备[1-3]

1.3.1蚕丝脱胶 溶解

一定量的蚕丝在100℃，0.5%的Na2CO3溶液中脱胶3次，每次30 min，用热自来水冲洗3次，然后50℃烘干、剪碎。脱胶后的丝素在CaCl2∶C2H5OH∶H2O=1∶2∶8(摩尔比)，浴比1∶10，在水浴锅75℃条件下搅拌溶解2 h，然后过滤去除不溶物，得到丝素粗溶液。

1.3.2丝素粗溶液透析

利用截留分子量10000以上的透析袋透析，先用流动的自来水透析48 h，再用蒸馏水透析6 h，每2 h换一次水。风干得纯丝素溶液，采用重量法测试其浓度。用两个小烧杯分别量取30～40 mL的溶液放在烘箱里面，水分完全蒸发掉，称其重量，得出浓度。

1.3.3丝素降解

将所制丝素浓度调至1.63%，每130 mL丝素溶液添加3.5 mL HCl，HCl溶液浓度为3 mol/L，在水浴锅中70℃条件下水解120 min，然后用浓度为3 mol/L的NaOH溶液滴定至中性。

1.3.4丝素/壳聚糖制备

取上面制备好的溶液，再搅拌5 h,在搅拌结束前10 min加入4.8 mL的戊二醛,最后5 min加入0.17 g的MgCl2。将降解的丝素溶液倒入烧杯中，再滴加浓度为3.5%的冰醋酸，最后边搅拌边放壳聚糖，壳聚糖浓度分别为0.01%，0.015%，0.025%，0.035%，0.05%，0.1%，0.15%，0.25%，0.5%。

1.4 丝素/壳聚糖对棉织物整理[4-5]

将纯棉织物试样分别放入不同壳聚糖浓度的丝素/壳聚糖溶液中，浸泡2 h，每15 min挤压一次。先80℃温度下预烘5 min ，再120℃烘3 min, 然后沸水将其煮沸15 min,水洗，最后60℃烘干。

2 性能测试

2.1 织物拉伸性能测试

用Instron 强力机测试织物的断裂强度、伸长率、断裂时间等。

测试条件：拉伸速度100 mm/min，夹距10 mm，织物试样规格20 cm×5 cm。

2.2 织物折皱性能测试

用FAST织物风格仪测试织物的抗弯刚度、折皱回复角。

测试条件：先将试样熨烫平整，再将试样折叠放在固定压力下压5 min，然后取出测试，每个样品取10个试样，取平均值，试样规格2 cm×2 cm。

2.3 织物白度测试

用Data Color测色配色仪测试织物白度。将织物折叠8层测试，经纬向各测4次，取平均值。

2.4 织物吸湿性能测试

用101-0电热恒温干燥箱测定处理前后的回潮率。

2.5 电镜观察

电子显微镜(SEM)用于观察改性后棉纤维的表面形貌，所用电子显微镜为日立电子JSM-5600 LV扫描电子显微镜，加速电压20 kV，测试前样品进行镀金处理。

3 结果与分析[6-7]

3.1 整理前后棉纤维的电镜形态分析(见图1)

如图1(a)所示，未经过处理的棉纤维表面粗糙，有明显的天然转曲。如图1(b)所示，织物经过丝素/壳聚糖整理后，其粗糙的棉纤维表面被壳聚糖分子填补，丝素则使棉纤维粘连成束状，从而使织物表面圆滑、平整。因而，经过处理后棉纤维表面性能降低，但由于壳聚糖和丝素均为亲水性高分子物，因此，整理后织物的吸湿性能略有提高。

图1 棉纤维纵向电镜图

3.2 整理后对棉织物各性能的影响

3.2.1丝素/壳聚糖复配对棉织物拉伸性能的影响(见图2)

图2 壳聚糖浓度对棉织物拉伸性能的影响

织物经丝素/壳聚糖处理后，与未处理的织物试样相比，其断裂强力有明显的增加。如图2(a)所示，当质量浓度由0.015%增加到0.035%时，断裂强力逐渐增加,而大于0.035%后，断裂强力逐渐减小。丝素/壳聚糖溶液对棉织物进行整理时，丝素、壳聚糖分子均匀地分布在纤维表面的裂纹、凹穴及间隙处。干燥时，随着水分的逐渐减少，丝素/壳聚糖溶液的质量浓度和粘度逐渐增加，分子链逐渐靠近并相互碰撞结合成分子质量较大的分子，在纤维上形成一层部分连续的初生丝素/壳聚糖膜，因而处理后织物的断裂强力增加。如图2(b)所示，织物经丝素/壳聚糖处理后断裂伸长率与原样相比均降低，这可能是由于整理液偏酸性，使棉纤维部分受损所致。

3.2.2丝素/壳聚糖复配对棉织物折皱性能的影响(见表1、图3)

由表1的数据可知,织物经丝素/壳聚糖处理后，与未处理的织物试样相比，其折皱回复角有明显的增加。一方面是由于织物整理后,在表面形成了一层丝素/壳聚糖薄膜，从而提高了织物的弹性；另一方面丝素大分子在棉纤维间形成交联键而导致织物抗弯性能增加，同时也是丝素在棉纤维上成膜导致纤维表面或交织点发生粘接，增加了织物刚性的缘故。当壳聚糖浓度达到一定时，丝素大分子与棉纤维间交联键饱和，织物刚度趋于降低，折皱回复角减小。

表1 丝素/壳聚糖对棉织物折皱性能的影响

图3 丝素/壳聚糖对棉织物折皱回复角的影响

由图3可以看出,壳聚糖浓度在0.035%时，折皱回复角最大，说明此时的抗皱性最好。当壳聚糖浓度达到0.035%时，成膜性强，丝素大分子与棉纤维间交联键饱和，织物刚度此时达到最大值；而壳聚糖的溶剂稀酸也可作为交联剂，使得壳聚糖整理液能起到防皱的效果。

3.2.3丝素/壳聚糖复配对棉织物白度的影响

织物经丝素/壳聚糖处理后，与未处理的织物试样相比，其白度值略有增加。棉织物的CIE白度值随着壳聚糖质量浓度的降解而增加，白度值逐渐增加，如图4所示。这是由于在丝素整理剂的制备过程中，三元溶剂中含有乙醇，丝素分子中也含有少量的羟基、羧基等自由基团可以与壳聚糖中的羟基形成化学键，增加织物白度指数的作用。

3.2.4丝素/壳聚糖对棉织物吸湿性能的影响

织物经丝素/壳聚糖处理后，与未处理的织物试样相比，其吸湿性略有增加。当质量浓度由0.01%增加到0.035%时,回潮率增幅较大，然而，当壳聚糖质量浓度大于0.035%后,回潮率逐渐减小。如图5所示，未经处理的棉织物的回潮率为5.22%，在浓度较小的情况下，棉织物的回潮率迅速增加，这表明处理后的棉纤维极性基团的大量生成，对水分的吸收能力大大增加；当浓度达到0.035%后随着处理浓度的增加，在棉纤维表面形成的亲水基团趋于饱和，回潮率的增加也逐渐变小。但总体变化不大。说明丝素/壳聚糖复配对织物吸湿性能影响不大。

图4 丝素/壳聚糖对棉织物白度的影响

图5 丝素/壳聚糖对棉织物吸湿性能的影响

4 结论

棉织物经丝素/壳聚糖处理后，织物的折皱回复性提高，同时断裂强力、白度也增加，织物的吸湿性能不受影响。因此可以得出当丝素浓度调至1.63%，壳聚糖浓度为0.035%时，纯棉织物经丝素/壳聚糖复配溶液整理后，织物的抗皱效果最好。棉织物的拉伸性能、抗弯刚度、白度、吸湿性也均得到一定程度的改善。

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