蛋白助剂在针织牛仔布固色中的应用

刘元军，赵晓明，拓　晓，赵家琪

(天津工业大学纺织学部，天津 300387)



蛋白助剂在针织牛仔布固色中的应用

刘元军，赵晓明，拓晓，赵家琪

(天津工业大学纺织学部，天津 300387)

摘要：选用自制的阳离子化蛋白助剂对染色针织牛仔布进行浸渍法固色处理，探讨了固色工艺条件对牛仔布皂洗后耐洗色牢度的影响，确定出最佳固色工艺条件。结果表明，牛仔布采用阳离子化蛋白助剂浸渍法固色后，织物的耐摩擦色牢度和耐洗色牢度均有所提高，并且可减少皂洗时色布对白布的沾色。本研究为有效利用废弃物，开发绿色环保固色剂提供一条新途径。

关键词：牛仔布蛋白助剂固色染色牢度

0前言

长期以来牛仔装一直迎合人们的审美意识，人们对它“情有独钟”，再加上它同步时尚的不断创新，使其经久不衰，应用颇为广泛。而硫化染料、活性染料等阴离子染料是牛仔布染色的一类重要染料[1-7]；但阴离子染料染色的深浓色牛仔产品存在不少问题，尤其存在将来服用洗涤过程中，容易褪色，造成与浅色衣物一起洗涤时，使浅色衣物沾色[8-11]。为了解决此问题，本研究选用我们课题组制备的一种阳离子生物蛋白衍生物助剂WLS-20[12-18]对针织牛仔布进行固色后处理，探讨固色工艺条件对针织牛仔布皂洗时白布的沾色以及对针织牛仔布耐洗色牢度的影响。WLS-20的化学组成为多肽链的混合物，结构上含有大量的羟基(-OH)、环氧乙烷、氨基(-NH2)、羧基(-COOH)、巯基(-SH)等基团。

1实验

1.1材料

材料：针织牛仔布

化学试剂：氢氧化钠、无水碳酸钠等，均为分析纯。

1.2工艺流程

针织牛仔布用蛋白助剂固色→水洗→皂洗→测定针织牛仔布色牢度。

1.3工艺条件

1.3.1蛋白助剂的固色工艺

蛋白助剂WLS-20浸渍的固色工艺处方：蛋白助剂WLS-20： 0-30%(omf)， NaOH 0-10g/L，40℃～80℃处理10min～50min，浴比1:40。

1.3.2皂洗工艺

5g/LNa2CO3，2g/L皂粉，60℃皂洗30min，浴比1:30。

1.4测试指标

1.4.1K/S值的测定

采用X-Rite Colori7型爱色丽分光测色仪测定针织牛仔布表面染色深度，即K/S值。

1.4.2耐洗色牢度和耐摩擦色牢度测试

采用SW-12型耐洗牢度仪，按GB/T3921.3-2008《纺织品色牢度试验耐洗色牢度：方法3》测试针织牛仔布耐洗色牢度。采用Y571B型摩擦牢度仪，按照GB/T 3920-2008《纺织品色牢度实验耐摩擦色牢度》测试针织牛仔布耐摩擦色牢度。

1.4.4吸湿速率曲线测试[19]

以时间为横坐标，以水分在不同时间内上升高度为纵坐标画图得到吸湿速率曲线。

1.4.5透气性测试

按照GB/T5453-1997《纺织品织物透气性的测定》的方法测定针织牛仔布透气性。

2结果与讨论

2.1蛋白助剂WLS-20固色工艺优选

2.1.1蛋白助剂WLS-20用量优选

按照1.3.1 工艺，改变WLS-20助剂用量，固定NaOH用量4g/L，60℃处理20min，浴比1:40，然后水洗，皂洗，水洗，晾干，测指标，结果见表1。

从表1可以看出, 随着WLS-20用量增加，针织牛仔布褪色逐渐减少，皂洗时白布沾色K/S值逐渐减小，皂洗色牢度和摩擦色牢度值也不断增大，当WLS-20用量为9%(owf)时，皂洗白布沾色K/S值最小，针织牛仔布耐洗皂洗色牢度和摩擦色牢度值达到最大。原因可能是WLS-20含有阳离子基团，它们与染料离子和分子间可产生静电引力、范德华力、氢键和疏水键等作用，提高阴离子染料与纤维之间的作用力，降低阴离子染料水溶性，同时WLS-20含有多个环氧乙烷等反应性基团能与水解染料和纤维发生反应，进而通过WLS-20的固色作用，使阴离子染料与纤维结合的更加牢固，减少织物上浮色量(WLS-20助剂的结构如图1所示)。当WLS-20用量为9%(owf)时达到饱和，过多的WLS-20会产生浪费。由实验确定WLS-20用量为9%(owf)。此外，固色后织物染色深度有所提高，有一定增深作用。

图1　WLS-20助剂的结构示意图

组别WLS-20助剂用量%(omf)固色后色布K/S值皂洗白布沾色K/S值摩擦色牢度(级)耐洗色牢度(级)干摩湿摩褪色棉沾1019.1180.69532332319.2980.4333～42～33～43～43619.3500.3063～43444919.4600.10943～44451219.4550.12243～44461519.4520.13143～444

2.1.2氢氧化钠用量优选

按照1.3.1 工艺，改变NaOH用量，固定WLS-20助剂用量用量9%(omf)，60℃处理20min，浴比1:40，然后水洗，皂洗，水洗，晾干，测指标，结果见表2。

表2　NaOH用量对针织牛仔布染色牢度的影响

从表2可以看出，当NaOH用量为4g/L时，皂洗白布沾色K/S值逐渐最小，皂洗色牢度和摩擦色牢度值达到最大。这是由于随着NaOH用量的增加，有更多的助剂和染料、纤维发生共价键结合，使得固色效果得以提高。当NaOH用量超过4g/L时，针织牛仔布牢度也不再上升，这是由于加入过多NaOH会使硫化染料与纤维形成的共价键发生断键并且助剂发生水解，使得固色效果降低。因此，NaOH用量确定为4g/L。此外，还可以看出，固色后针织牛仔布染色深度有所提高，有一定增深作用。

2.1.3温度的优选

按照1.3.1 工艺，改变温度，固定WLS-20助剂用量用量9%(omf)，NaOH用量4g/L，处理20min，浴比1:40，然后水洗，皂洗，水洗，晾干，测指标，结果见表3。

表3　固色温度对针织牛仔布染色牢度的影响

从表3可以看出，随着WLS-20助剂处理温度提高，牛仔布褪色逐渐减少，皂洗时白布沾色K/S值逐渐减小，皂洗色牢度和摩擦色牢度值也不断增大，当温度为50℃时，皂洗白布沾色K/S值最小，皂洗色牢度和摩擦色牢度值达到最大。达到50℃后，过高温度使助剂水解速率提高，针织牛仔布固色效果变差。因此，确定处理温度为50℃。

2.1.4处理时间的优选

按照1.3.1 工艺，改变固色时间，固定WLS-20助剂用量用量9%(omf)，NaOH用量4g/L，处理温度为50℃，浴比1:40，然后水洗，皂洗，水洗，晾干，测指标，结果见表4。

表4　NaOH处理时间对针织牛仔布染色牢度的影响

从表4可以数据得出，固色时间短较，WLS-20和阴离子染料、纤维不能充分反应，使固着在纤维上的阴离子染料数量有限，从而影响固色效果；当处理时间太长时，虽然能够发生充分反应，但是处理时间长，WLS-20助剂水解增大。处理15min时的效果达到最佳，牢度最好，随着处理时间的延长，牢度基本不变。因此，确定处理时间为15min。

通过以上得到的实验数据和对数据的分析，综合考虑蛋白助剂WLS-20的处理效果和处理的成本，优选出了蛋白助剂WLS-20进行固色处理的工艺条件：在50℃下用9%(omf)的WLS-20 和4g/L NaOH处理15min，浴比1:40，然后水洗至中性。

2.2固色处理对牛仔布性能变化效果评定

2.2.1固色处理对牛仔布牢度的影响

按1.4.2和1.4.3方法，测定WLS-20用最佳工艺固色及未固色织物的耐洗色牢度和摩擦牢度，结果如表5所示。

表5　固色处理对牛仔布色牢度提高的效果

从表5可以看出，采用WLS-20浸渍法固色对牛仔布固色后，经过WLS-20固色处理的牛仔布在皂洗时，牛仔布的褪色减少，皂洗时白布沾色减少，耐洗色牢度和摩擦牢度均提高1～2级。因此经WLS-20助剂固色的牛仔布，在将来服用洗涤过程中，可以有效防止对浅色衣物沾色，从而达到有望实现与浅色衣物一起洗涤的目的。并达到节约洗涤用水的多重效果。此外，考虑到该助剂是由废弃蛋白为原料而值得的生物蛋白助剂，经固色的织物有望改善织物的服用性能。

2.2.2固色处理对牛仔布润湿效果的影响

按1.4.4方法，测定WLS-20用最佳工艺固色及未固色织物的润湿效果，结果如图2所示。

由图1可以看出，针织牛仔布经过WLS-20固色后，毛细管效应提高，这是由于针织牛仔布经过WLS-20固色后，纤维表面引入了更多的羟基等亲水性基团，针织牛仔布的吸湿性和芯吸效应进一步改善。

图2　固色及未固色针织牛仔布的润湿效果

2.2.3固色处理对牛仔布透气性能的影响

按照1.4.5方法，测定WLS-20用最佳工艺固色及未固色织物的透气性能，结果如表6所示。

表6　固色与未固色针织牛仔布透气性能

从表6可以看出，经助剂WLS-20固色处理后的牛仔布相对未加助剂处理的牛仔布的透气性基本没变，由此可知，经助剂WLS-20固色处理后不会影响织物的透气性，主要原因是织物的透气性与织物内的直通气孔及气孔的形态有直接关系，助剂WLS-20未能使织物的气孔堵塞或封闭，还有可能轻微打开了纤维的孔道，使其透气性略微增加。

3结论

(1) 优化出阳离子蛋白助剂WLS-20对针织牛仔布固色工艺条件为：在50℃下用9%(omf)的WLS-20 和4g/L NaOH处理15min，浴比1:40，然后水洗至中性，

(2) WLS-20浸渍法固色对针织牛仔布固色后，皂洗时针织牛仔布的褪色减少，皂洗时白布沾色减少，耐洗色牢度和摩擦牢度均提高1～2级，达到节约用水的多重效果。并改善针织牛仔布的吸湿性、舒适性等服用性能，同时该助剂以废弃蛋白为原料，有利于废弃资源的有效利用，变废为宝，具有显著的经济利益和深远的社会效益。

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Application of Protein Agent in Fixing Color on Knitted Jeans

LIUYuan-jun,ZHAOXiao-ming,TUOXiao,ZHAOJia-qi

(College of Textile, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387)

Abstract:Dyed knitted jeans were fixed color with a self-made cationic protein agent by soaking process. The influence of color fixing processing condition on color fastness of jeans after soaping was explored and optimal color fixing processing conditions were determined. The results showed that after fixing color by soaking process with cationic protein agent, the friction fastness and washing fastness of jeans were improved and staining to white cloth was decreased when soaping.A new way for effectively using waste and developing green environment protective fixing agents was provided.

Key words:jeansprotein agentfixingcolor fastness

中图分类号：TS190.5

文献标识码：A

文章编号：1008-5580(2016)01-0042-04

通讯作者：赵晓明(1963-)，男，博士，天津市特聘教授，博士生导师。

基金项目：国家自然科学基金项目(51206122)和天津应用基础与前沿技术研究计划项目(13JCQNJC03000)，天津工业大学创新实验室2015年大学生创新训练计划项目(20150107)。

收稿日期：2015-06-07

第一作者：刘元军(1986-)，女，博士，研究方向：鸡毛蛋白助剂在染色棉织物固色中的应用性能。