丝胶改性纤维的研究进展

周洪荣

(山东丝绸纺织职业学院，山东 淄博 255300)

1 前 言

丝胶蛋白作为一种生物相容性优良的天然高分子材料，具有易溶、吸水、凝胶化、可改性和抗氧化等优良特性，被广泛应用于化妆品、营养保健、医药及纺织材料等领域。对于丝胶蛋白在纤维改性中的应用是近几年逐渐发展起来的。将丝胶蛋白通过特定的交联剂与涤纶、棉等纤维固着，使交联后的纤维织物在保持原有特性的基础上，增加了天然丝胶的功能，大大提升了织物的服用性能和价值空间。本文主要就丝胶蛋白在涤纶、棉等纤维改性方面的研究成果和动向作简要综述。

2 改性的原理与方法

丝胶蛋白的分子结构中含有大量的—COOH、—NH2、—OH等水溶性基团，是易溶于水的球状分子，为了提高丝胶改性后纤维的水洗牢度，需要将丝胶分子较牢固地固着在纤维分子上。为此，在用丝胶对纤维进行改性过程中，需要对纤维或者丝胶进行预处理，以使丝胶与纤维能更好的渗透接触，同时给予合适的交联剂、催化剂及必要的反应条件等。

2.1 预处理

2.1.1 涤纶等合成纤维的碱减量处理

在用丝胶对涤纶、腈纶等合成纤维进行改性时，由于其表面光滑，丝胶很难被吸附，因此要对这些合成纤维织物进行碱减量处理，使其表面凹凸不平，产生孔洞，以使丝胶进入纤维的孔洞中，较为容易地附着在织物上。碱减量处理选用较浓的NaOH溶液，在较高温度中处理织物。涤纶一般要90 ℃，NaOH 6 g/L，以1227作为碱减量促进剂[1]，腈纶可入80 ℃、质量分数为8%的氢氧化钠溶液中进行碱减量处理[2]。碱减量处理后，这些纤维变细，质量减轻，产生孔洞，使丝胶分子较容易地渗入纤维间隙扩大接触面，促进交联反应的进行。

2.1.2 棉等纤维素纤维的选择性氧化处理

未经处理的棉纤维不含有直接与丝胶分子反应的基团，不能形成牢固的化学键，在用丝胶液浸渍过程中会受到带酸性特征的丝胶液的侵蚀而失重；棉纤维经过选择性氧化处理后，羟基被氧化成醛基，不需要其他的交联剂就能与丝胶分子中的—NH2发生席夫碱反应产生共价结合，使丝胶分子顺利以共价键的形式较牢固地结合在氧化棉纤维上[3-4]。杨美贵等[5]选用高碘酸钠对棉纤维进行选择性氧化后，再用不加任何交联剂的丝胶液涂覆处理氧化后的棉纤维，经电镜扫描及红外光谱测试，丝胶分子与氧化棉纤维间形成了交联共价键。王浩等[6]改进了高碘酸钠对棉纤维的选择性氧化，在用高碘酸钠对棉纤维的选择性氧化之前，先采用NaOH溶液预处理棉纤维，使棉纤维的醛基含量增加，从而可与更多的丝胶蛋白共价接枝，有利于棉纤维的丝胶涂覆。

2.1.3 丝胶的预处理

水溶性丝胶直接固着在涤纶等合成纤维上比较困难，为使丝胶与纤维以共价键的形式结合，提高改性后纤维的水洗牢度，可以先将纤维进行如2.1.1的预处理，再加上合适的交联剂与丝胶共价交联；也可以采用丝胶与其他树脂交联后，再用于涤纶的涂层处理。神谷淳等人用二异氰酸酯交联丝胶，得到能溶于有机溶剂的改性丝胶，并用它作为涂层剂进行涤纶的改性处理，结果表明这种改性后的丝胶即使不用树脂和黏合剂，也能有效地作为耐洗性好的涂层剂进行涤纶纤维的改性。

2.2 交联剂的选择

丝胶进入预处理后的织物纤维空隙中，只是机械地附着在纤维上，并没有真正地与纤维产生交联反应，水洗牢度低。为了提高丝胶的固着率，使丝胶与纤维真正固着在一起达到改性目的，需要根据丝胶和纤维的结构特征选择合适的交联剂。所选交联剂一般属于多官能团有机物，既要与丝胶的—COOH、—NH2、—OH等基团反应，又要与纤维上的活性基团顺利结合，起到丝胶与纤维间的桥联作用。例如对于涤纶纤维可采用戊二醛[7-8]、环氧类树脂[9-10]等作为交联剂，另外，神谷 淳等人用二异氰酸酯作交联剂先将丝胶改性，再用于涤纶纤维的涂层剂。琚红梅等[2]用蔗糖脂肪酸酯缩水甘油醚(SFEGE)作为腈纶织物接枝丝胶蛋白的交联剂，使接枝丝胶蛋白的腈纶织物的柔软度、褶皱弹性、吸湿性、透气性都得到有效改善。

对于棉等纤维素纤维常用丁烷四羧酸(BTCA)[11-12]、戊二醛[13-14]作丝胶的交联剂，Fujie Kurroka等[15]用柠檬酸作为交联剂对棉布进行丝胶整理，并对加工棉布的丝胶附着量、撕裂强度、防皱性和吸水特性进行了研究；最近，张光先等[16]用自制的聚乙烯醇缩水甘油醚(PVAGE)作交联剂在棉织物上交联接枝丝胶蛋白，并对交联接枝丝胶蛋白的棉织物的服用性能进行了研究。

3 改性后纤维的性能

3.1 改性涤纶的性能

涤纶具有强度高、弹性回复性能好等优点，但吸湿性、透气性差，如果作为服用面料，涤纶织物的穿着舒适性较差。利用丝胶进行涤纶纤维的仿真丝改性，可提高涤纶织物的吸湿性和服用舒适性、织物档次和附加值。王玉杰等[9]用丝胶对涤纶进行改性研究，并对丝胶处理后的涤纶织物的回潮率、吸放湿性、染色性进行测试，结果表明：真丝化后织物的回潮率和吸放湿性得到较大改善，同时丝胶整理对织物的染色性能、摩擦牢度、沾色牢度、色差等服用性能没有改变，各项指标均符合要求。张吉升[7]对丝胶改性后的涤纶织物的吸放湿性、染色性能等进行了研究，发现处理后的涤纶织物的吸湿性能明显改善，回潮率从0.4%上升到0.74%；采用酸性染料进行染色，染色均匀，经固色处理后，牢度较高，这为工业化生产提供了可靠的方法。潘福奎等[8]利用丝胶对涤纶织物进行改性处理来改善其服用性能，测试结果表明，涤纶织物经丝胶处理和戊二醛固着后，其吸湿性能和抗静电性能均有明显改善，且几乎不随洗涤时间的增长而发生变化。

3.2 改性棉纤维的性能

棉纤维是常见的天然纤维素纤维，在纺织材料领域具有优良的服用性能优势，但在穿着过程中存在抗皱性差、易缩水变形等缺陷，用丝胶对其进行表面改性可以改善上述缺陷，大大提升棉织物的价值空间。潘福奎等[14]研究了丝胶处理棉纤维的洗后平整度。结果表明，经过丝胶处理后的纯棉织物的洗后平整度较前有了很大提高，几乎不随洗涤时间的增长而发生变化。张光先等[16]对丝胶处理后的棉织物的服用性能进行了研究。结果表明：随着棉织物上丝胶蛋白接枝率的增加，织物白度基本不变，透气性能略有下降，总抗弯刚度单调上升，褶皱弹性恢复角大幅增加，回潮率有较大幅度上升。

4 展望与思考

丝胶来源广泛，在纤维上固着丝胶可以获得更优良的穿着舒适性和卫生保健性能，符合现代居民的消费观念，具有广阔的发展前景，但是在用丝胶改性纤维的过程中仍然存在有待改善提高的问题。其一，因为丝胶分子很不稳定，温度高于80 ℃时就会溶解，甚至变性[17]，而在用丝胶整理的过程中，往往需要较高的温度，导致丝胶的性能受到破坏，利用率较低，不能充分展示织物改性后的真丝化效果；其二，在纤维改性前需要对其进行预处理，这会或多或少地破坏纤维织物原有优良性能，影响整理后织物的综合服用效果；其三，为了使丝胶分子较牢固地固着在纤维上，需要选择一定的交联剂，所选交联剂既要保证在相同条件下与丝胶、纤维分子共同反应起到交联作用，又要达到环保要求，这就大大缩小了交联剂的选择范围，需要不断开发新的交联剂。上述的诸多因素，在一定程度上限制了丝胶在纤维改性中的应用，进一步影响改性后织物的后期推广，因此需要相关的专家及科技工作者的不懈努力。

[1] 胡智文，陈文兴.涤纶表面包覆丝胶仿真丝纤维的研究[J].纺织学报，2001，22(1)：33-34.

[2] 琚红梅，张光先，高素华，等.腈纶织物用SFEGE接枝丝胶蛋白的改性研究[J].丝绸，2010(11): 5-8.

[3] 许云辉，黄 晨，陈宇岳，等．棉纤维经胶原蛋白涂覆处理后的结构[J]．纺织学报，2007，28(6)：1-4．

[4] 杨莉 ，林红 ，陈宇岳，等．氧化棉纤维经角蛋白溶液处理后的结构及性能研究[J]．南通大学学报：自然科学版，2007，6(2)：58-61．

[5] 杨美贵，林红，陈美贵，等.丝胶蛋白对氧化棉纤维结构和性能的影响[J]．丝绸，2007(9)：24-25.

[6] 王浩，林红，陈宇岳，等．碱预处理对棉纤维接枝丝胶蛋白的影响[J]．丝绸，2008(4)：22-23.

[7] 张吉升.涤纶织物的丝胶改性和染色工艺研究[J]．合成纤维，2010(7)：44-46.

[8] 潘福奎，潘廷松，谢莉青，等.利用丝胶改善涤纶织物服用性能研究[J]．青岛大学学报：工程技术版，2005,20(1)：62-63.

[9] 王玉杰，陈国强.涤纶真丝化染整技木研究[J]．染整技术，2010,32(3): 9-10.

[10] 谢瑞娟,邢铁玲.丝胶蛋白用于涤纶织物改性的研究[J]．丝绸，2002(11): 14-15.

[11] 刘义绘，陈国强.BTCA与丝胶对棉织物的改性工艺研究[J]．印染助剂，2007,24(4)：27-28.

[12] 李克弯，邢铁玲，盛家镛，等.棉织物的丝胶整理及其相关性能研究[J]．丝绸，2010(9)：11-13.

[13] 王健.丝胶整理剂对棉织物抗皱性能的影响[J]．纺织科技进展，2005(5): 57-58.

[14] 潘福奎，潘廷松，王善元.利用丝胶改善棉织物洗后平整度的研究[J]．青岛大学学报：工程技术版，2004,19(2)：51-53.

[15] Fujie Kurroka，Akira Kurioka，Akira Aoki et．a1．Fixation of sericin on cotton fabrio via crosslinking with citric acid[J]．日蚕杂．2004(23)：83-87．

[16] 张光先，张凤秀，卢 明，等.棉织物接枝丝胶蛋白改性及服用性能研究[J]．丝绸，2010(1): 1-4.

[17] 王林钿.桑蚕丝胶变性条件探索研究[J]．丝绸，1994(2): 11-14.