丝素整理棉织物技术

张占浩,何建新,崔世忠

（中原工学院,河南郑州 450007）

丝素整理棉织物技术

张占浩,何建新,崔世忠

（中原工学院,河南郑州 450007）

文章研究了丝素水解时间和碱溶液浓度整理棉织物后结构和性能的变化。断裂强力和断裂伸长随水解时间的延长而保持稳定,但达到120 min时显著降低;折皱回复性和白度随水解时间的延长而增加,但达到120 min时显著降低。断裂强力、断裂伸长、折皱回复性和白度随碱溶液浓度的增加而增加,但达到17%时显著降低。研究表明棉织物经过碱处理和丝素溶液整理破坏了纤维素的结晶结构,增加了丝素的可及性和交联性。在水解时间120 min、碱浓度17%时整理棉织物的效果最好。

丝素;碱处理;折皱性;结构

传统的防皱整理一般为树脂整理,这种整理织物的抗断裂强度、耐磨损性差,部分经树脂整理过的织物带有异味,如果处理不当会使织物产生泛黄和破损。现在织物整理朝着绿色和环保方面发展,生物功能整理成为发展趋势。丝素整理织物工艺环保,提高棉织物的附加值,产生良好的经济效益。丝素整理棉织物的效果除了与工艺参数有关,还与丝素分子的大小和棉纤维的结构有关。本文研究了丝素水解时间和碱溶液浓度对整理棉织物后结构和性能的变化。

1 实验部分

1.1 材料

17.8/17.8 425/228纯棉平布;桑蚕茧（白色）。

1.2 丝素溶液制备

丝素溶液制备过程：脱胶→溶解→过滤→透析→丝素溶液。

称取100 g桑蚕茧,在3 000 m L水中加入15 g Na2CO3,在100℃条件下连续脱胶三次,每次脱胶30 min,每次脱胶之后用温水洗净。脱胶之后的丝素放在50℃的条件下烘干,烘干之后的丝素在CaCl2∶C2H5OH∶H2O=1∶2∶8（摩尔比）的混合溶液中,按照丝素与混合溶液质量比为1∶30,在75℃的条件下溶解。用定性过滤纸,过滤溶解后的丝素溶液。然后用分子量为10000的透析袋对过滤后的丝素溶液透析,用流动的水透析48 h,然后再用蒸馏水透析48 h,每6 h换一次蒸馏水,得到丝素溶液。

配置3 mo l/L的盐酸溶液和氢氧化钠溶液,分别量取130 mL的丝素溶液倒入6个不同的烧杯中,并缓慢滴加3.5m L的盐酸溶液,边添加边搅拌。然后在水浴锅中水解,水解温度为70℃,水解时间分别为60 m in、90 m in、120 m in、150 min、180 min、210 min,然后用氢氧化钠溶液中和,使每个烧杯中丝素溶液的p H值为7。

丝素溶液在三口烧杯中搅拌5 h,水浴锅的水温控制在70℃,在搅拌结束前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 棉织物的整理

在室温条件下,把退过浆的棉织物（布样长30 cm,宽25 cm）浸泡在制备好的丝素溶液中,浸泡2 h之后用轧车处理试样,在80℃条件下预烘5 min,然后在120℃条件下预烘3 min,可以使丝素更好地与棉纤维交联。用清水洗去表面残留的丝素溶液,然后把布样放在鼓风机里面烘干。

1.4 性能测试

将干燥样品在Instron强力机上测试其断裂强度、断裂伸长、断裂伸长率,拉伸速度100 mm/ min,拉伸隔距为10 cm,织物试样规格20 cm×5 cm。

用FAST织物风格仪测试织物折皱回复角。测试条件：先将试样熨烫平整,再将试样折叠放在固定压力下压5min,试样规格2cm×2cm。用Datacolor测色配色仪测试整理前后棉织物的白度。测试条件：D65光源。

2 结果与讨论

2.1 丝素水解时间对棉织物力学性能影响

图1（a）显示了丝素水解时间与棉织物整理后断裂强力的关系,随丝素水解时间的延长,棉织物的断裂强力先是保持稳定,当水解时间超过120min时显著减低。图1（b）显示丝素水解时间与棉织物整理后断裂伸长的关系,随丝素水解时间的延长,棉织物的断裂伸长先是增加,当水解时间超过150min时,断裂伸长显著下降。这是因为当丝素水解时间过短时,丝素未经充分的降解,丝素分子向棉纤维渗透的可及性差,对棉纤维的结构影响不大。当丝素水解时间过长时丝素小分子增多,对棉纤维的渗透能力增强,可及性好,但渗透到纤维内部的分子没有与棉纤维形成交联,反而破坏纤维素的氢键,导致纤维力学性能的下降。因此,在水解时间120min时,丝素与纤维素既有良好的可及性,又有良好的交联性。

图1 丝素水解时间对棉织物整理后力学性能的影响

2.2 水解时间对棉织物折皱性和白度影响

图2（a）显示丝素水解时间与棉织物整理后折皱回复性的关系,随着水解时间的延长折皱回复性先是显著增加,当超过120min时显著降低。这表明丝棉织物经丝素整理之后折皱回复性显著增加,在水解时间120min时丝素与棉纤维交联效果最好。因为丝素分子在棉纤维间形成交联而导致织物抗弯性能的增加,水解时间达到120 min时,丝素的小分子数量增多,阻碍了丝素分子与棉纤维的交联,导致织物抗弯性能降低。图2 （b）显示丝素水解时间与棉织物整理后白度的关系,随着水解时间的延长白度有所提高,当达到150min时白度明显降低。这可能是由于丝素小分子在烘燥的过程中发生了氧化反应。

图2 丝素水解时间对棉织物整理后折皱回复性和白度的影响

2.3 碱处理对丝素整理棉织物力学性能的影响

图3（a）显示碱溶液浓度与丝素整理后棉织物断裂强力的关系,当碱溶液浓度高于17%时断裂强力显著降低,不仅破坏了棉纤维的结晶结构,而且对纤维素分子产生降解,使纤维的断裂强力降低。在碱浓度为15%～17%时曲线2的数值明显高于曲线1的数值,这说明在此浓度下处理的织物达到良好的消晶效果,丝素的可及性和交联性最好。图3（b）显示碱溶液浓度与丝素整理后棉织物断裂伸长的关系,曲线1与曲线2的变化趋势基本保持一致,但是经过丝素整理后的棉织物,因为丝素分子与纤维素表面和内部的交联,其伸长均好于单独碱处理的织物。

图3 碱溶液浓度对棉织物整理后力学性能的影响

2.4 碱处理丝素整理后棉织物折皱性和白度的影响

图4（a）显示碱溶液浓度与丝素整理后棉织物折皱回复性的关系,曲线1显示随着碱溶液浓度的增大折皱回复性提高,浓度达到14%时趋于稳定,曲线2显示随着碱溶液浓度的增大折皱回复性提高,浓度达到17%时开始降低。在碱浓度为17%时曲线2高出曲线1大约4.5%,折皱性能提高6%左右。此时碱溶液破坏了棉纤维分子的结晶区域,丝素分子的可及性和交联性增加。图4（b）显示碱溶液浓度与丝素整理后棉织物白度的关系,在碱浓度达到17%时,棉织物白度显著下降。曲线1与曲线2的变化趋势基本保持一致,但经过丝素整理后的棉织物,丝素分子与纤维素表面和内部的交联,白度要好于单独碱处理的棉织物。

图4 碱溶液浓度对棉织物整理后折皱回复性和白度的影响

3 结论

丝素整理棉织物,在丝素水解时间120min时棉织物的折皱回复性和白度效果最好;断裂强力和断裂伸长基本保持稳定。碱处理丝素整理后的棉织物,在碱溶液浓度为17%时棉织物的折皱回复性和白度效果最好,同时断裂强力和断裂伸长下降最少。从织物的服用性能和舒适度方面考虑,丝素水解时间120min和碱溶液浓度为17%时,处理棉织物效果最好。

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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

张占浩（1983—）,男,河南南阳人,硕士研究生。