張占浩,何建新,崔世忠

（中原工學(xué)院,河南鄭州 450007）

絲素整理棉織物技術(shù)

張占浩,何建新,崔世忠

（中原工學(xué)院,河南鄭州 450007）

文章研究了絲素水解時(shí)間和堿溶液濃度整理棉織物后結(jié)構(gòu)和性能的變化。斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)隨水解時(shí)間的延長(zhǎng)而保持穩(wěn)定,但達(dá)到120 min時(shí)顯著降低;折皺回復(fù)性和白度隨水解時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,但達(dá)到120 min時(shí)顯著降低。斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)、折皺回復(fù)性和白度隨堿溶液濃度的增加而增加,但達(dá)到17%時(shí)顯著降低。研究表明棉織物經(jīng)過堿處理和絲素溶液整理破壞了纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu),增加了絲素的可及性和交聯(lián)性。在水解時(shí)間120 min、堿濃度17%時(shí)整理棉織物的效果最好。

絲素;堿處理;折皺性;結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的防皺整理一般為樹脂整理,這種整理織物的抗斷裂強(qiáng)度、耐磨損性差,部分經(jīng)樹脂整理過的織物帶有異味,如果處理不當(dāng)會(huì)使織物產(chǎn)生泛黃和破損。現(xiàn)在織物整理朝著綠色和環(huán)保方面發(fā)展,生物功能整理成為發(fā)展趨勢(shì)。絲素整理織物工藝環(huán)保,提高棉織物的附加值,產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。絲素整理棉織物的效果除了與工藝參數(shù)有關(guān),還與絲素分子的大小和棉纖維的結(jié)構(gòu)有關(guān)。本文研究了絲素水解時(shí)間和堿溶液濃度對(duì)整理棉織物后結(jié)構(gòu)和性能的變化。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料

17.8/17.8 425/228純棉平布;桑蠶繭（白色）。

1.2 絲素溶液制備

絲素溶液制備過程：脫膠→溶解→過濾→透析→絲素溶液。

稱取100 g桑蠶繭,在3 000 m L水中加入15 g Na2CO3,在100℃條件下連續(xù)脫膠三次,每次脫膠30 min,每次脫膠之后用溫水洗凈。脫膠之后的絲素放在50℃的條件下烘干,烘干之后的絲素在CaCl2∶C2H5OH∶H2O=1∶2∶8（摩爾比）的混合溶液中,按照絲素與混合溶液質(zhì)量比為1∶30,在75℃的條件下溶解。用定性過濾紙,過濾溶解后的絲素溶液。然后用分子量為10000的透析袋對(duì)過濾后的絲素溶液透析,用流動(dòng)的水透析48 h,然后再用蒸餾水透析48 h,每6 h換一次蒸餾水,得到絲素溶液。

配置3 mo l/L的鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液,分別量取130 mL的絲素溶液倒入6個(gè)不同的燒杯中,并緩慢滴加3.5m L的鹽酸溶液,邊添加邊攪拌。然后在水浴鍋中水解,水解溫度為70℃,水解時(shí)間分別為60 m in、90 m in、120 m in、150 min、180 min、210 min,然后用氫氧化鈉溶液中和,使每個(gè)燒杯中絲素溶液的p H值為7。

絲素溶液在三口燒杯中攪拌5 h,水浴鍋的水溫控制在70℃,在攪拌結(jié)束前10 min加入4.5 m L的戊二醛,最后5 min加入0.17 g M gCl2。

1.3 棉織物的整理

在室溫條件下,把退過漿的棉織物（布樣長(zhǎng)30 cm,寬25 cm）浸泡在制備好的絲素溶液中,浸泡2 h之后用軋車處理試樣,在80℃條件下預(yù)烘5 min,然后在120℃條件下預(yù)烘3 min,可以使絲素更好地與棉纖維交聯(lián)。用清水洗去表面殘留的絲素溶液,然后把布樣放在鼓風(fēng)機(jī)里面烘干。

1.4 性能測(cè)試

將干燥樣品在Instron強(qiáng)力機(jī)上測(cè)試其斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)、斷裂伸長(zhǎng)率,拉伸速度100 mm/ min,拉伸隔距為10 cm,織物試樣規(guī)格20 cm×5 cm。

用FAST織物風(fēng)格儀測(cè)試織物折皺回復(fù)角。測(cè)試條件：先將試樣熨燙平整,再將試樣折疊放在固定壓力下壓5min,試樣規(guī)格2cm×2cm。用Datacolor測(cè)色配色儀測(cè)試整理前后棉織物的白度。測(cè)試條件：D65光源。

2 結(jié)果與討論

2.1 絲素水解時(shí)間對(duì)棉織物力學(xué)性能影響

圖1（a）顯示了絲素水解時(shí)間與棉織物整理后斷裂強(qiáng)力的關(guān)系,隨絲素水解時(shí)間的延長(zhǎng),棉織物的斷裂強(qiáng)力先是保持穩(wěn)定,當(dāng)水解時(shí)間超過120min時(shí)顯著減低。圖1（b）顯示絲素水解時(shí)間與棉織物整理后斷裂伸長(zhǎng)的關(guān)系,隨絲素水解時(shí)間的延長(zhǎng),棉織物的斷裂伸長(zhǎng)先是增加,當(dāng)水解時(shí)間超過150min時(shí),斷裂伸長(zhǎng)顯著下降。這是因?yàn)楫?dāng)絲素水解時(shí)間過短時(shí),絲素未經(jīng)充分的降解,絲素分子向棉纖維滲透的可及性差,對(duì)棉纖維的結(jié)構(gòu)影響不大。當(dāng)絲素水解時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)絲素小分子增多,對(duì)棉纖維的滲透能力增強(qiáng),可及性好,但滲透到纖維內(nèi)部的分子沒有與棉纖維形成交聯(lián),反而破壞纖維素的氫鍵,導(dǎo)致纖維力學(xué)性能的下降。因此,在水解時(shí)間120min時(shí),絲素與纖維素既有良好的可及性,又有良好的交聯(lián)性。

圖1 絲素水解時(shí)間對(duì)棉織物整理后力學(xué)性能的影響

2.2 水解時(shí)間對(duì)棉織物折皺性和白度影響

圖2（a）顯示絲素水解時(shí)間與棉織物整理后折皺回復(fù)性的關(guān)系,隨著水解時(shí)間的延長(zhǎng)折皺回復(fù)性先是顯著增加,當(dāng)超過120min時(shí)顯著降低。這表明絲棉織物經(jīng)絲素整理之后折皺回復(fù)性顯著增加,在水解時(shí)間120min時(shí)絲素與棉纖維交聯(lián)效果最好。因?yàn)榻z素分子在棉纖維間形成交聯(lián)而導(dǎo)致織物抗彎性能的增加,水解時(shí)間達(dá)到120 min時(shí),絲素的小分子數(shù)量增多,阻礙了絲素分子與棉纖維的交聯(lián),導(dǎo)致織物抗彎性能降低。圖2 （b）顯示絲素水解時(shí)間與棉織物整理后白度的關(guān)系,隨著水解時(shí)間的延長(zhǎng)白度有所提高,當(dāng)達(dá)到150min時(shí)白度明顯降低。這可能是由于絲素小分子在烘燥的過程中發(fā)生了氧化反應(yīng)。

圖2 絲素水解時(shí)間對(duì)棉織物整理后折皺回復(fù)性和白度的影響

2.3 堿處理對(duì)絲素整理棉織物力學(xué)性能的影響

圖3（a）顯示堿溶液濃度與絲素整理后棉織物斷裂強(qiáng)力的關(guān)系,當(dāng)堿溶液濃度高于17%時(shí)斷裂強(qiáng)力顯著降低,不僅破壞了棉纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu),而且對(duì)纖維素分子產(chǎn)生降解,使纖維的斷裂強(qiáng)力降低。在堿濃度為15%～17%時(shí)曲線2的數(shù)值明顯高于曲線1的數(shù)值,這說明在此濃度下處理的織物達(dá)到良好的消晶效果,絲素的可及性和交聯(lián)性最好。圖3（b）顯示堿溶液濃度與絲素整理后棉織物斷裂伸長(zhǎng)的關(guān)系,曲線1與曲線2的變化趨勢(shì)基本保持一致,但是經(jīng)過絲素整理后的棉織物,因?yàn)榻z素分子與纖維素表面和內(nèi)部的交聯(lián),其伸長(zhǎng)均好于單獨(dú)堿處理的織物。

圖3 堿溶液濃度對(duì)棉織物整理后力學(xué)性能的影響

2.4 堿處理絲素整理后棉織物折皺性和白度的影響

圖4（a）顯示堿溶液濃度與絲素整理后棉織物折皺回復(fù)性的關(guān)系,曲線1顯示隨著堿溶液濃度的增大折皺回復(fù)性提高,濃度達(dá)到14%時(shí)趨于穩(wěn)定,曲線2顯示隨著堿溶液濃度的增大折皺回復(fù)性提高,濃度達(dá)到17%時(shí)開始降低。在堿濃度為17%時(shí)曲線2高出曲線1大約4.5%,折皺性能提高6%左右。此時(shí)堿溶液破壞了棉纖維分子的結(jié)晶區(qū)域,絲素分子的可及性和交聯(lián)性增加。圖4（b）顯示堿溶液濃度與絲素整理后棉織物白度的關(guān)系,在堿濃度達(dá)到17%時(shí),棉織物白度顯著下降。曲線1與曲線2的變化趨勢(shì)基本保持一致,但經(jīng)過絲素整理后的棉織物,絲素分子與纖維素表面和內(nèi)部的交聯(lián),白度要好于單獨(dú)堿處理的棉織物。

圖4 堿溶液濃度對(duì)棉織物整理后折皺回復(fù)性和白度的影響

3 結(jié)論

絲素整理棉織物,在絲素水解時(shí)間120min時(shí)棉織物的折皺回復(fù)性和白度效果最好;斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)基本保持穩(wěn)定。堿處理絲素整理后的棉織物,在堿溶液濃度為17%時(shí)棉織物的折皺回復(fù)性和白度效果最好,同時(shí)斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)下降最少。從織物的服用性能和舒適度方面考慮,絲素水解時(shí)間120min和堿溶液濃度為17%時(shí),處理棉織物效果最好。

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Technology on Fibroin Fin ishing of Cotton Fabrics

ZHANG Zhan-hao,H E Jian-xin,CU IShi-zhong
（Zhongyuan University of Technology,Zhengzhou 450007,China）

The change of structure and the p ropertiesof cotton fabric was studied on the condition of fibroin finishing hydro lysis time and concentration of aqueous slkali.The breaking strength and breaking elongation maintained stabe w ith the p rolonging of hydro lysis time,but decreased distinctly at 120 min.The crease recovery and w hite content increased w ith p rolonging of hydro lysis time,but reduced distinctly at 120 min.The breaking strength,breaking elongation,crease recovery and w hite content increased w ith the rise of concentration of aqueous slkali,but decreased distinctly in 17%.Research show s that after alkali treatment and p rocessing of silk fibroin solution crystal structure of cotton fibre is breaked,accessibility and bridging p roperty are raised.After fibroin finishing,the cotton fabrics effects are the best at 120 min and 17%.

fibroin;alkali treatment;creasing p roperty;structure

TS195.2

A

1009-3028（2010）01-0011-04

2009-12-15

張占浩（1983—）,男,河南南陽(yáng)人,碩士研究生。