天然纳米功能性丝绸产品开发及应用研究

凌 瑶 虞 琳 陆 涛 吴晓棋 许 磊

（苏州经贸职业技术学院 江苏 苏州 215009）

1 前言

丝绸织物具有光泽柔和、手感柔软、吸湿透气、轻盈飘逸、穿着舒适、天然健康等特点，深受消费者喜爱。但丝绸也有一些固有的缺点，如在日光照射下容易脆损、泛黄等，且自身不具备一些功能特性，限制了丝绸产品的应用与推广。[1]

近年来天然材料在丝绸织物上的应用越来越多，其本身具有安全环保的特性，有的天然材料经过处理后，还可大大提高丝绸织物的应用舒适特性，深受消费市场的欢迎。[2-5]项目团队在前期的研究基础上，开发了天然纳米功能性丝绸产品，获得了较好的抗紫外等功能性效果，并在丝绸企业中进行了初试生产，取得了较好的应用效果，为丝绸企业开发设计天然功能性丝绸新产品奠定了研究基础。

2 实验部分

2.1 实验材料

真丝织物（65g/m2）

2.1.1 实验药剂

柠檬酸（分析纯）、磷酸氢二钠（分析纯）、硝酸铈（化学纯）、醋酸铈（化学纯）、醋酸镧（化学纯）、天然纳米功能剂（自制）、去离子水（化学纯）。

2.1.2 测试仪器

XH-KG55C电热恒温震荡水浴锅（上海一派印染技术有限公司），JMB3002电子天平（上海奥豪斯仪器有限公司），DATACOLOR600测色配色仪（上海德塔商贸有限公司），TES-1380K酸碱度计（台湾泰仕），HB902紫外性能测试仪（莱州市电子仪器有限公司）。

2.2 实验方法

天然纳米功能剂在真丝纤维上的处理方法可分为：直接处理、同浴处理、前媒法处理和后媒法处理四种，下面就是这四种处理工艺及流程：

2.2.1 直接处理工艺

处理步骤：将重为2g的真丝织物放入浴比为1:50的染浴中，用柠檬酸、磷酸二氢钠调节处理浴的pH值，当温度升到60℃时放入并升温至90℃，保温60min后，取出后在60℃的温水中水洗2次并晾干。

2.2.2 同浴法

处理步骤：将重为2g的真丝织物加入浴比为1:50的媒染浴中，用柠檬酸、磷酸二氢钠调节媒染浴的pH值，当温度上升到60℃时放入并升温至90℃，保温30min后，取出用60℃的水洗并晾干。

2.2.3 前媒处理工艺

处理步骤：将重为2g的真丝平纹织物加入浴比为1∶50的媒染浴中，用柠檬酸、磷酸二氢钠调节媒浴的pH值，当温度上升到60℃时以1℃/min的速度升温至90℃，保温30min后，降温至60℃时将织物取出放入染浴中，以1℃/min的速度升温至90℃，保温30min后，取出用60℃的水洗晾干。

2.2.4 后媒处理工艺

处理步骤：将真丝纤维加入浴比为1∶50的染浴中，用柠檬酸、磷酸二氢钠调节染浴的pH值，当温度上升到60℃时以1℃/min的速度升温至90℃，处理30min后，降温至60℃，再将织物取出放入媒浴中，以1℃/min的速度升温至90℃，保温30min后，取出用60℃的水洗晾干。

2.3 测试方法

（1）K/S值、L值、a值、b值测定

利用DATACOLOR600测色配色仪测定，将织物折叠4层（不透光即可），在不同经纬向取四点，分别测定K/S值、L值、a值、b值，取平均值。

（2）紫外线透过率(T)和紫外线防护因子(UPF)测定

按照国标GB/T18830-2009《纺织品防紫外线性能的测定》对样品进行测试。

3 结果与讨论

3.1 天然纳米功能剂对丝绸织物直接改性处理

3.1.1 pH值对天然纳米功能剂作用的影响

pH值对天然纳米功能剂处理有一定的影响，我们在这里讨论了不同pH值对天然纳米功能剂处理性能的影响。配取天然纳米功能剂浓度为4g/L,o.w.f为5%，浴比1∶50，采用直接处理工艺，参见2.2。用柠檬酸、磷酸氢二钠调节染液的pH值，测试织物的K/S值如表1：

表1 pH值对天然纳米功能剂作用的影响

由表1可知：当染浴pH值＜6时，随着染浴pH值的增大，织物的K/S值逐渐增加，当染浴pH值为6时，K/S值达到最大值。因此天然纳米功能剂处理最佳的pH值为6。

3.1.2 温度对天然纳米功能剂作用的影响

处理温度对天然纳米功能剂处理有较大影响，为了研究处理温度的改变对处理性能的影响，应用浴比1∶50，用柠檬酸调节pH值为6，改变处理温度，测试结果如表2：

表2 温度对天然纳米功能剂作用的影响

由表2可知：随着温度的上升，织物的表面色深K/S值呈现上升趋势，温度大于90℃，变化趋于平缓，且UPF值均大于50，因此最佳的处理温度是90℃。

3.1.3 时间对天然纳米功能剂作用的影响

通过改变处理的时间来天然纳米功能剂的效果，测试结果如表3

表3 时间对天然纳米功能剂作用的影响

由表3可知，随着时间的增加，K/S值呈现先上升后下降的趋势，UPF值均大于50，所以在处理时间为80min时效果最佳。

3.1.4 天然纳米功能剂用量的影响

天然纳米功能剂的用量变化对丝绸处理后的结果如表4：

表4 天然纳米功能剂的用量的影响

随着天然纳米功能剂用量的增加，真丝织物的K/S值也呈现逐渐上升的趋势，当天然纳米功能剂用量达到6%时，K/S值最大。此时UPF值均大于50，说明天然纳米功能剂的抗紫外性能较好。

3.2 稀土金属对天然纳米功能效果的影响

3.2.1 稀土媒染剂的影响

添加稀土媒染剂后，对天然纳米功能剂在丝绸织物上的作用也有一定的影响，如采用了硝酸铈、醋酸铈、醋酸镧这三种稀土媒染剂后，测试的K/S值如图1所示：

图1 稀土媒染剂种类的影响

从图1看出这三种稀土媒染有明显的对比性，醋酸铈对天然纳米功能剂的促进效果最好。

3.2.2 稀土媒染剂的pH值影响

为了了解不同稀土媒染剂pH值的不同对天然纳米功能剂处理性能的影响，使用后媒法处理，用柠檬酸、磷酸氢二钠调节pH值，测试各处理织物的K/S值，结果如图2：

图2 pH值对稀土媒染剂的影响

从图中可以看出，醋酸铈呈现波浪型趋势，在pH值为6的时候K/S值最大，后期稀土金属均在此pH值条件下应用。

3.2.3 稀土媒染剂的时间影响

稀土媒染剂作用的时间不同，对天然纳米功能剂的处理性能的影响也不同。使用后媒法处理，用柠檬酸、磷酸氢二钠调节pH值，改变金属媒染剂对天然纳米功能剂的时间，如图3所示：

图3 处理时间对稀土媒染剂的影响

由图2可知：图像呈现先上升后下降的曲线，在70min时上染效果最好，此时稀土媒染剂的K/S值最大。

3.2.4 稀土媒染剂的温度影响

调整稀土金属处理的温度，用柠檬酸、磷酸氢二钠调节pH值，在一定的媒染时间下，测试结果如图3所示：

图4 温度对稀土媒染剂的影响

从图中可知：随着温度的增加，稀土媒染剂的K/S值呈现先上升后下降的趋势，醋酸铈在80℃时K/S值最大。

3.2.5 稀土媒染剂的用量影响

稀土媒染剂的用量对天然纳米功能剂也具有一定的影响，调整不同的用量，对其效果进行测试，其结果如图4所示：

图5 稀土媒染剂的用量影响

从图中可知：随着稀土媒染剂的用量的增加，K/S值呈现波折上升的趋势，醋酸铈的用量在5g/L时K/S值最大。

4 结论

4.1 天然纳米功能剂用于丝绸织物的直接处理改性，最佳工艺为：天然纳米功能剂用量为6.0%（o.w.f），浴比1∶50，用柠檬酸、磷酸氢二钠调节处理浴pH值为6，60℃时放入织物，升温到90℃时恒温处理，处理总时间为80min。处理后在60℃温水中水洗4次并晾干。处理后的织物的UPF值均大于50。

4.2 天然纳米功能剂稀土盐 处理的最佳工艺为：将丝绸织物加入浴比为1∶50的处理浴中，用柠檬酸、磷酸二氢钠调节处理浴pH值为6，当温度上升到60℃时加入织物，以1℃/min的速度升温至80℃，处理30min后，降温至60℃，再将织物取出放入媒染浴中（醋酸铈用量5g/L），以1℃/min的速度升温至80℃，保温70min后取出，60℃水洗，晾干织物。