蚕蛹蛋白粘胶长丝针织物的漂白工艺研究

周立群，孟家光

(西安工程大学 纺织与材料学院，西安 710048)

蚕蛹蛋白粘胶长丝针织物的漂白工艺研究

周立群，孟家光

(西安工程大学 纺织与材料学院，西安 710048)

选用蚕蛹蛋白粘胶长丝针织物为研究对象，针对蚕蛹蛋白粘胶长丝在碱性条件下易发生水解的问题，选用Na2CO3作碱剂，通过单因素实验法，讨论了各因素对手感、白度和顶破强力的影响，确定了较佳的漂白工艺，即过氧化氢体积浓度25 mL/L(质量分数为30 %)，尿素质量浓度10 g/L，漂白温度70 ℃，漂白时间70 min，pH值为10。采用该工艺可获得良好的漂白效果。

蛹蛋白粘胶长丝；白度；顶破强力；单因素实验

蚕蛹蛋白粘胶长丝是一种新型再生蛋白质纤维，简称PPV，又称波特丝或蚕蛹蛋白丝，由70 %的粘胶纺丝原液和30 %的蚕蛹蛋白液湿法纺丝而成，是化纤新产品中的奇葩。先采用化学法从蚕蛹中提取纺丝用蛋白质，然后在一定条件下与粘胶纺丝原液共混进行纺丝，使其蛋白质组分聚集于纤维表面，而成为具有皮芯结构的长丝[1]。该长丝的特点是集蚕丝和粘胶长丝的优点于一身，有着真丝般柔和的光泽和滑爽的手感，具有良好的吸湿性能；能有效地促进皮肤的新陈代谢，防止皮肤衰老，并具止痒、抗阳光辐射的功效；它在透气性、染色性、悬垂性、抗折皱性和回弹性等方面均优于蚕丝，符合消费者崇尚自然的趋势,是—种新型的制作高档内衣及春夏服装的理想的纺织材料，具有良好的市场前景。由于蚕蛹蛋白粘胶长丝本身呈金黄色，且同时含有蛋白质和纤维素两种纤维，加大了漂白工艺的难度。

本研究通过单因素实验法，探讨蛹蛋白粘胶长丝针织物的漂白工艺，分析漂白剂、时间、温度及pH值等因素对织物强力和白度等的影响，以期获得较佳的漂白工艺。

1 实 验

1.1 实验材料及仪器

材料：133×3 dtex(3/120 D)蚕蛹蛋白粘胶长丝罗纹半空气层针织物(120 cm×65 cm，原织物白度为31.88 %，顶破强力为401.3 N)。

仪器：DHG-9075A电热恒温鼓风干燥箱、数显恒温水浴锅、YG(B)026D型电子织物顶破强力机、DSBD-1型数字白度仪、pHS-25数字式pH计。

1.2 漂白试剂及实验

1.2.1 漂白试剂的选择

实验采用过氧化氢氧化漂白法。为提高过氧化氢的漂白活性，实验中加入了尿素，它与过氧化氢形成过氧化尿素，漂白能力更强，实质上还是过氧酸漂白体系。由于不直接使用过氧酸，所以这个体系更安全、方便[3]。蚕蛹蛋白粘胶长丝不耐碱，在碱性条件下，当NaOH或Na2CO3质量分数达到20 %时，蛋白质就容易水解成氨基酸，本实验选用碱性较弱的Na2CO3作碱剂。

1.2.2 漂白试剂

过氧化氢(质量分数为30 %)、碳酸钠(分析纯)、硅酸钠(稳定剂，分析纯)、精练剂(工业纯)、渗透剂(工业纯)、尿素(分析纯)、真丝保护剂。

1.2.3 漂白实验方法

室温下在烧杯中配置漂白液，放入试样，然后置于恒温水浴锅中加热，待漂液快速升温至设定值后，漂白至设定时间。为了达到良好的漂白效果，需不断搅拌使漂白均匀。漂白后充分水洗，自然晾干。

2 测试指标与评价方法

2.1 测试指标

实验漂白力求在不损伤或者尽量少损伤织物的条件下达到理想的漂白效果，并且为使织物能够达到最佳的服用性能，最好少破坏其性能。蚕蛹蛋白丝织物在漂白过程中会有蛋白质的损伤影响其性能，但是由于条件限制无法准确测定其蛋白质损伤，故本实验采用白度和顶破强力2个指标来测定。

2.1.1 白度测定

按照GB 8425－87《纺织品 白度的仪器评定方法》对处理织物白度进行测试，将织物折叠4层放于白度计小孔处，测量白度。选择织物的3处不同地方测试，取平均值。

2.2.2 顶破强力测定

按照GB/T 3923.1－1977《纺织品 织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定 条样法》,使用电子织物顶破强力机对处理织物样品进行顶破强力的测试。每块布样剪5块，测试取其平均值。

2.2 评价方法

蛹蛋白粘胶纤维织物对人体的保健功能是由蚕蛹蛋白产生的，在漂白过程中尽可能地降低蛹蛋白的损失。白度与顶破强力这两个指标越大越好，而失重率则越小越好。本实验采用单因子分析方法，分别探讨过氧化氢体积浓度、尿素质量浓度、温度、时间等对上述指标的影响。

3 结果与讨论

3.1 过氧化氢用量的确定

通过实验对过氧化氢用量进行单因素分析，其中，过氧化氢体积浓度为5～30 mL/L，Na2CO3质量浓度为1.5 g/L，Na2SiO3质量浓度为10 g/L，精练剂、渗透剂质量浓度均为2 g/L，尿素质量浓度为10 g/L，pH值为10，时间为60 min，温度为80 ℃，浴比为1∶20，加少量真丝保护剂。过氧化氢用量与漂白后织物白度和顶破强力的关系如图1所示。

由图1可知，随着过氧化氢体积浓度的增加,织物的白度提高，当体积浓度达到25 mL/L以后，随着过氧化氢体积浓度的增加，织物白度开始下降，这是因为过氧化氢本身性质不稳定易分解；过氧化氢漂白，体积浓度过低达不到漂白的目的，过高会氧化破坏纤维的分子链，使聚合度降低，从而影响到织物的顶破强力，使织物的服用性能降低，过氧化氢体积浓度大于20 mL/L时，织物白度提高，但顶破强力明显降低。综合考虑，选用过氧化氢体积浓度为20 mL/L。

3.2 尿素用量的确定

通过实验对尿素用量进行单因素分析，其中，尿素质量浓度取4～14 g/L，Na2SiO3质量浓度为10 g/L，Na2CO3质量浓度为1.5 g/L，H2O2体积浓度为25 ml/L，精练剂、渗透剂质量浓度均为2 g/L，pH值为10，时间为60 min，温度为70 ℃，浴比为1∶20，加少量真丝保护剂。尿素用量与漂白后织物白度和顶破强力的关系如图2所示。

图2 尿素质量浓度与白度、顶破强力的关系Fig.2 Relationship between urea density and Whiteness,Bursting strength

由图2可知，织物的白度随尿素质量浓度的增加而提高。尿素质量浓度大于10 g/L时，织物白度降低，顶破强力也明显减小。综合考虑，选用尿素质量浓度为10 g/L。

3.3 pH值的确定

通过实验对pH值进行单因素分析，其中，pH值为7～12，Na2SiO3质量浓度为8 g/L，Na2CO3质量浓度为1.5 g/L，H2O2体积浓度为25 mL/L，精练剂、渗透剂质量浓度均为2 g/L，尿素质量浓度为10 g/L，时间为60 min，温度为70 ℃，浴比为1∶20，加少量真丝保护剂。pH值与漂白后织物白度和顶破强力的关系如图3所示。

图3 pH值与白度、顶破强力的关系Fig.3 Relationship between pH value and Whiteness,Bursting strength

由图3可知，织物白度随着pH值的增大而提高，pH值在10左右达到最佳效果，蚕蛹蛋白粘胶长丝不耐强碱，继续提高pH值，会使织物手感变硬，损伤纤维组织，失去蚕丝光泽；pH值大于10时，白度虽有提高，但顶破强力明显减小，织物手感变硬。综合考虑，选用漂液pH值在10左右。

3.4 漂白时间的确定

通过实验对漂白时间进行单因素分析，其中，时间为40～90 min，Na2SiO3质量浓度为8 g/L，Na2CO3质量浓度为1.5 g/L，H2O2体积浓度为25 mL/L，精练剂、渗透剂质量浓度均为2 g/L，尿素质量浓度为10 g/L，pH值为10，温度为70 ℃，浴比为1∶20，加少量真丝保护剂。时间与漂白后织物白度和顶破强力的关系如图4所示。

图4 漂白时间与白度、顶破强力的关系Fig.4 Relationship between bleaching time and Whiteness,Bursting strength

由图4可知，织物的白度随漂白时间的延长而提高，但达到一定时间后，白度提高并不明显。主要原因是漂白时间延长，漂白液中的有效漂白成分可以更加彻底地与纤维中的色素及杂质发生反应，但达到类似饱和的程度后，即使再延长漂白时间，也不会明显地提高漂白效果，只能增加能耗。漂白时间小于70 min，织物的白度和顶破强力都随时间延长而增加；超过70 min，白度变化不大，而顶破强力明显减小。综合考虑，选用漂白时间在70 min左右。

3.5 漂白温度的确定

通过实验对漂白温度进行单因素分析，其中，温度为40～90 ℃，Na2SiO3质量浓度为10 g/L，Na2CO3质量浓度为1.5 g/L，H2O2体积浓度为25 mL/L，精练剂、渗透剂质量浓度均为2 g/L，尿素质量浓度为10 g/L，pH值为10，时间为60 min，浴比为1∶20，加少量真丝保护剂。温度与漂白后织物白度和顶破强力的关系如图5所示。

图5 漂白温度与白度、顶破强力的关系Fig.5 Relationship between bleaching temperature and Whiteness, Bursting strength

由图5可知，随着漂白温度的提高，织物白度逐步增加。由于室温下过氧化氢的分解率比较缓慢，提高漂白温度，过氧化氢的分解率提高，织物的白度随之提高。温度超过70 ℃，白度增加缓慢，顶破强力明显降低，手感变硬。综合考虑，选用漂白温度为70 ℃。

3.6 漂白织物的质量指标分析

通过单因素分析法得出了各影响因素较佳的条件，在此条件下对蚕蛹蛋白粘胶长丝织物进行漂白，测定漂白后织物的白度及顶破强力。漂白前后织物质量指标比较如表1所示。

表1 漂白前后织物白度和顶破强力比较Tab.1 Whiteness and Bursting strength value before and after bleaching treatment

由表1看出，经较优工艺处理，织物白度明显提高，顶破强力有所下降但控制在较好的范围内，这说明在漂白剂、高温、碱的相互作用下，织物受到了一定程度的损伤，因此在加工中一定要控制好工艺条件；织物手感变化较小，说明经漂白后织物的服用性能基本没有降低。可以得出，蚕蛹蛋白粘胶长丝织物氧化漂白的较佳工艺可以达到满意的效果。

4 结 语

本实验对蚕蛹蛋白粘胶长丝针织物产品的漂白性能进行了研究分析，做了各单因素对漂白性能的影响试验。测试得出漂白蚕蛹蛋白粘胶长丝针织物的较佳工艺，即过氧化氢体积浓度25 mL/L(质量分数为30 %)，尿素质量浓度10 g/L，漂白温度70 ℃，漂白时间70 min，pH值10，浴比为1∶20。经过漂白后，蚕蛹蛋白粘胶长丝针织物的顶破强力有所下降，但是影响不大。

由于实验条件有限，本研究未能把蛹蛋白流失量作为一个指标来衡量，今后可以增加漂白后织物的手感指标，与白度、顶破强力一起进行综合评价。

[1] 施艳秀，陈国强.蚕蛹蛋白粘胶长丝/棉针织物的练漂[J].印染，2008(4)：21-23.

[2] 范立红，沈兰萍.纺织品检测实验教程[M].西安：西安工程科技学院，2002：15-71.

[3] 宋心远.新型纤维及织物染整[M].北京：中国纺织出版社，2006：265-313.

Research on bleaching processes of silkworm pupa protein viscose filament knitted fabric

ZHOU Li-qun, MENG Jia-guang
(Faculty of Textile and Materials, Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048, China)

Cocoon pupa protein viscose filament knitted fabric was chosen as research object in this paper. In view of the pupa protein viscose filament is easy to give rise to the hydrolysis problem under the alkalinity condition, taking Na2CO3to make the neutralization agent, the single factor experiment method is used to discuss the influence of various factors on hand-feel, whiteness and the bursting strength. The optimum conditions are hydrogen peroxide concentration 25 mL/L(Weight percent 30 %), urea density 10 g/L, pH value 10 at 70 ℃ for 70 min. The ideal bleaching effect can be obtained with the above process conditions.

Cocoon protein viscose filament; Whiteness; Bursting strength; Single factor experiment

J523.5

A

1001-7003(2011)05-0010-03

2010-10-09；

2011-04-05

周立群(1983－ )，女，硕士研究生，研究方向为功能性纺织品的研究与开发。