0前言
近年来,环保的呼声越来越高,而丝素整理剂的问世,正符合了人们的环保要求。以水溶性丝素蛋白为代表的生物整理剂,以其安全、无毒和良好的生物相容性而备受关注,且该试剂的制备工艺简单,所用原材料和化学药品成本低廉[1,2]。但丝素整理剂在真丝织物上的应用研究并不多见。由于丝素分子结构中缺少能和真丝发生共价交联的基团,单独使用,固着效果较差。本试验采用自制的丝素整理剂与柠檬酸复配对真丝织物进行整理,整理后的织物具有较好的抗皱性,且耐洗牢度良好,整理品手感柔和,保持了真丝绸原有的风格和品质。
1试验
1.1材料及化学药品
材料11216真丝电力纺,真丝下脚料。
药品氢氧化钠,盐酸,柠檬酸,次亚磷酸钠(均为分析纯),渗透剂JFC(工业级),丝素整理剂(自制)。
1.2试验方法
1.2.1丝素整理剂的制备
废丝下脚料脱胶y丝素y NaOH水解y HCl中和y活性炭吸附、过滤v透析膜截留分子质量14 000)y丝素整理剂y加入柠檬酸复配整理剂
1.2.2防皱整理工艺
浸轧整理液(室温,二浸二轧,轧液率90/0)y预烘(80e@min)y焙烘y水洗(60 e@5min)y烘干(80e)
1.3测试
1.3.1折皱回复角
按GB/T3819)19975纺织品织物折痕回复性的测试回复角法6中的标准垂直法测试,在YG(B)541D20型全自动数字式织物折皱弹性仪上测试,经纬向各测5次,取平均值。
1.3.2断裂强力
按GB/T 3923 1)19975纺织品织物拉伸性能第一部分:断裂强力和断裂伸长率的测试条样法6在YG026C型电子织物强力机上测试,按式(1)计算断裂强力保留率:
TS=@100%(1)
式中:TS后)))试样整理后的断裂强力:
TS前)))试样整理前的断裂强力。
1.3.3白度
在WS2SD d/o色度白度计上测试,将试样叠成8层,经纬向各测5次,取平均值。
2结果与讨论
2.1水溶性丝素的水解条件
2.1.1水解温度的影响
分别在60,80和100e下水解废丝,并用制得的丝素液整理蚕丝织物,测定整理后织物的折皱回复角。结果表明:温度越高,整理效果越好。温度高有利于废丝水解,以下试验选用在100e条件下水解废丝。
2.1.2水解时间
将丝素液在100e条件下,用1mol/L NaOH水解不同时间,中和后,按1.2节整理工艺对真丝织物进行整理,其防皱效果见表1。
表1水解时间对织物防皱性能的影响
水解时间/h | 折皱回复角 | 经+纬)/b |
急弹 | 缓弹 | |
2.0 | 252.9 | 290.1 |
2.5 | 256.3 | 292.8 |
3.0 | 269.5 | 301.3 |
3.5 | 260.3 | 294.6 |
4.0 | 258.4 | 293.3 |
对照样 | 250.3 | 272.2 |
注:丝素整理剂20 g/L柠檬酸4%,次亚磷酸钠10g/L;对照样为浸轧y烘干y焙烘。表2同。
由表1可看出,随着水解时间延长,折皱回复角增加。超过3h后,折皱回复角有些下降。原因可能是丝素水解时间短,水解程度低,整理剂的分子质量过大,不利于渗透到纤维的非结晶区;时间过长,整理剂分子质量过小,不易与纤维发生交联,不耐水洗[3]。因此固定水解时间为3h。
2.1.3碱用量
选用0.5,1.0.1.5和2.0mol/L的NaOH溶液水解废丝,并用制得的丝素液整理蚕丝织物,测定整理后织物的折皱回复角,结果见表2。
表2碱用量对织物防皱性能的影响
NaOH用量/(mol/L) | 折皱回复角(经+纬)/b | |
急弹 | 缓弹 | |
0.5 | 248.7 | 280.5 |
1.0 | 264.0 | 292.1 |
1.5 | 253.4 | 288.5 |
2.0 | 251.2 | 284.1 |
对照样 | 250.3 | 272.2 |
由表2可知,丝素液对蚕丝织物有一定的防皱效果,这是因为丝素与蚕丝纤维的结构完全相同,都是由天然蛋白质分子所组成。丝素分子中含有一定量的游离氨基、羧基、羟基等活性基团,对真丝有强烈的吸附作用,能与蚕丝大分子上的活性基团形成氢键、盐键、酯键、范德华力等结合,起到一定的抗皱作用[4]。另外,当NaOH用量为1mol/L时,蚕丝织物的折皱回复角最大。而NaOH用量过高或过低,都使防皱效果降低,这是因为过低时水解不彻底,而使丝素分子过大不容易进入纤维内部,整理效果不明显;浓度高时会使丝素分子过小,而小的丝素分子虽易进入纤维内部,但不易与纤维交联。试验确定选用1mol/L的NaOH溶液水解废丝。
2.2丝素与柠檬酸复配工艺
2.2.1丝素用量
以2 1节确定的水解条件水解丝素,固定柠檬酸用量4%,改变丝素用量与柠檬酸复配,按1.2节工艺对真丝织物进行整理,其防皱效果见图1。
图1丝素整理剂用量对防皱效果的影响 |
由图1可看出,真丝经丝素整理后,其折皱回复角随丝素用量的增大而提高。这是由于柠檬酸为多元羧酸,能和丝素以及真丝织物中的羟基、氨基等发生反应,形成丝素、柠檬酸、真丝间的网状结构。随着丝素整理剂用量的增加,纤维内的共价交联不断增多,因此,真丝织物的折皱回复性提高。丝素用量超过40g/L时,其急弹和缓弹折皱回复性有所下降,这是由于丝素用量过高,整理剂黏度过大,大部分丝素分子只能附着在纤维表面[4],不利于丝素、真丝和柠檬酸间的交联反应,造成折皱回复性下降,织物手感变硬。因此,确定丝素用量为40g/L。
2.2.2柠檬酸用量
固定丝素用量为40g/L改变整理液中柠檬酸的用量,按1.2节整理工艺对真丝织物进行整理,其防皱效果见图2。
图2柠檬酸整理剂用量对防皱效果的影响 |
从图2可知,柠檬酸用量为6%时,织物的折皱回复角最大。超过6%时,折皱回复角下降。在高温焙烘下,柠檬酸可通过酯化交联在纤维无定形区形成网状结构,在柠檬酸与丝素之间形成交联,提高了折皱回复角:同时随着柠檬酸用量的增加,织物手感粗糙,此时在织物表面形成了一层较厚的树脂层,降低了织物的回弹性。
2.3丝素与柠檬酸复配整理工艺条件的确定
配制整理液(丝素整理剂40g/L柠檬酸6%,次亚磷酸钠10g/L分别改变焙烘温度及焙烘时间,对真丝织物进行整理,以确定最佳整理工艺条件。
2.3.1焙烘温度
焙烘温度对真丝织物防皱效果的影响见表3。
表3焙烘温度对织物防皱性能的影响
焙烘温度/e | 原样 | 130 | 150 | 170 | |
折皱回复角/b | 急弹 | 198.42 | 235.38 | 240.94 | 236.30 |
缓弹 | 239.10 | 275.46 | 284.64 | 280.92 | |
缓弹提高率/% | 0.00 | 15.21 | 19.05 | 17.49 |
由表3可知,焙烘温度对整理效果非常重要,温度过低,不足以提供反应所需的能量,交联反应不完全,防皱效果不理想:温度过高,又会使反应速率过快,造成反应不均匀,影响织物的手感和抗皱性;另外,柠檬酸分子也会因为高温失水变成乌头酸或衣康酸。而衣康酸和乌头酸含有不饱和双键,焙烘时易使织物发黄[4],因而焙烘温度以150 e为宜。
2.3.2焙烘时间
选用不同焙烘时间来整理真丝织物,测定整理后织物的折皱回复角,结果见表4。
表4焙烘时间对织物防皱性能的影响
焙烘时间/in | 原样 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | |
折皱回复角/b | 急弹/b | 212.87 | 245.16 | 254.76 | 263.36 | 261.52 | 259.68 |
缓弹/b | 250.32 | 283.36 | 291.02 | 298.68 | 294.05 | 291.87 | |
缓弹提高率/% | 0.00 | 13.20 | 16.26 | 19.32 | 17.47 | 16.60 |
由表4可看出,焙烘时间越长,整理效果越好。当焙烘时间为2 5mn时,折皱回复角最大,继续延长焙烘时间织物,折皱回复角有所下降。这是因为随焙烘时间的延长,酯化交联结构逐渐形成,织物的折皱回复角逐渐加大,但焙烘时间太长,脱羟基副反应和水解程度加大,引起抗皱性能有所下降,另外也会引起织物强力和白度的下降[4]。因此,试验选择焙烘时间为2.5min。
综上所述,丝素40 g/L柠檬酸60 g/L亚磷酸钠10g/L,在150 e下焙烘2.5min处理后的真丝绸织物具有较好的防皱效果。
2.4洗涤次数对抗皱性能的影响
按上述确定的工艺对真丝织物进行整理,再经多次洗涤,其整理效果见表5。
表5整理前后织物耐水洗性能变化
洗涤次数 | 原样 | 0 | 3 | 6 | 9 | 12 | |
折皱回复角/b | 急弹 | 227.66 | 286.60 | 282.29 | 281.37 | 280.91 | 277.91 |
缓弹 | 265.43 | 317.24 | 314.80 | 313.95 | 311.85 | 311.75 | |
缓弹提高率% | 0.00 | 19.52 | 18.60 | 18.28 | 17.49 | 17.45 | |
白度/% | 78.11 | 77.67 | 78.51 | 80.02 | 81.52 | 82.64 | |
强力/N | 340.53 | 333.93 | 332.64 | 332.10 | 331.94 | 331.58 |
整理后织物折皱回复角增加,强力和白度下降不明显。随着洗涤次数的增加,折皱回复角值虽有降低,但仍比原样高得多,说明经过高温焙烘后,丝素、柠檬酸在蚕丝织物上的固着比较稳定,具有较好的耐洗性能。
3结论
(1)真丝下脚料采用1 mol/LNaOH,100 e处理3 h可以得到合适的丝素蛋白分子,对真丝绸防皱整理效果较好。
(2)丝素与柠檬酸复配整理真丝绸较单独使用柠檬酸或丝素整理效果更好,说明丝素和柠檬酸复配具有较好的协同效应。优化的整理条件为:水解丝素40g/L柠檬酸6%,次亚硫酸钠10g/L,在150 e处理2.5mim。整理织物的折皱回复性有显著提高,且经多次洗涤后缓弹仍能提高17.45%,说明具有较好的耐洗性能,且强力损失不大。