经纳米氧化锌处理后真丝织物风格分析

程友刚，毛 雷，徐 帅

(盐城纺织职业技术学院，江苏 盐城 224005)

蚕丝是一种与人体有着极好亲和性的蛋白纤维，素有“纤维皇后”的美誉，但是随着现代产业化的崛起，化纤等合成纤维的出现，仿真丝纤维崭露头角，使真丝产品的局限性暴露出来，为此，改善真丝纤维的性能，提高附加值，有效地对真丝纤维材料进行改性，赋予普通真丝纤维的功能性，促进真丝纤维向其他消费领域渗透，是目前丝绸研究的重要方向[1]。利用无机纳米材料对纺织纤维制品进行改性，改善其功能已成为目前纺织科学研究的热点[2-3]。本文是在前期的研究基础上[4-6]，对经纳米ZnO处理后的真丝织物风格进行分析评价，以期获得处理后真丝织物风格的影响变化，优化生产处理工艺。

1 实验部分

1.1 实验材料和仪器

材料：纳米氧化锌整理剂(含偶联剂KH570)，桑蚕丝电力纺织物[7]。

仪器：KES-FB风格测试仪(Kawabata Evaluation System)。

1.2 风格测试

按产品标准规定的取样方法取样，样品表面应平整，且无明显疵点。在距布边10 cm内，按阶梯形排列方式取样,试样分经向和纬向，试样的试验方向应平行于经纱(或纬纱)，各条试样内不应含有相同的经纱(或纬纱)。试样应无褶皱、拱曲或卷边。裁取经纬向试样各1块，尺寸为200 mm×200 mm。

本实验分别做了织物的拉伸测试、剪切性能测试、弯曲性能测试和压缩测试。

2 结果与讨论

2.1 KES织物客观力学物理性能指标

织物风格是织物所固有的物理机械性能作用于人的感官所产生的效应，可分为两类：一类是触觉风格即手感，包括手感是否柔韧、有弹性、有身骨，是否挺括、滑爽、厚实、丰满等；另一类为视觉风格，包括外观和光泽等[8]。KES织物风格仪由低应力下的拉伸测试仪FB1、剪切性能测试仪FB1、弯曲性能测试仪FB2、压缩性能及厚度测试仪FB3、摩擦及表面粗糙度测试仪FB4组成，可分别测出用于评定织物手感风格的16个物理量。各指标所表达的织物风格含义参见表1。

表1 KES织物客观力学物理性能指标体系表

2.2 拉伸测试

不同处理条件下，真丝织物的拉伸性能变化见图1。

(a) 拉伸线性度LT

(b) 拉伸能量WT

(c) 拉伸回弹性RT

由图1可知，经纳米ZnO处理后的织物经纬向拉伸线性度LT有减小的趋势，纬向尤为明显，说明织物经纳米ZnO处理后变软；处理后织物的拉伸能量WT明显增加，织物变得坚牢；处理后的织物拉伸回弹性经向减小，纬向略有增加。这是因为纳米ZnO与桑蚕丝纤维通过偶联剂的交联发生在纤维的无定型区，纳米ZnO处理使丝纤维内部的大分子结构变得更规整紧密；另外，经纳米氧化锌处理后的真丝织物要经160 ℃焙烘处理[7]，也会促使分子结构的β转变和结晶度提高，织物变得坚牢。

2.3 纯弯曲测试

不同处理条件下，真丝织物刚性变化见图2。

(a) 弯曲刚度B

(b) 滞后矩2HB

由图2(a)、2(b)可知，处理后的织物弯曲刚度B减小，织物变柔软，滞后矩2HB减小，织物的折皱回复性提高。这是纳米ZnO通过偶联剂在桑蚕丝无定型区产生了交联作用，限制了无定形区大分子间的移动，使其力学性能提高。模量下降，可能是硅烷偶联剂的柔软平滑作用的结果。

2.4 剪切测试

不同条件下，真丝织物剪切性能变化见图3。

图3 真丝织物的剪切性能

由图3(a)、3(b)可知，处理后的织物滞后力2HG和2HG5，随着纳米ZnO处理溶液浓度的提高而减小，说明织物的折皱回复能力有较大提高，这与弯曲实验结论一致。但随着纳米氧化锌处理液浓度的提高，织物滞后力2HG和2HG5趋于平缓或有提高的趋势，团聚效应加剧，纳米粒子减少，对桑蚕丝织物折皱回复力有减弱的影响，故选用0.3 wt%～0.4 wt%纳米氧化锌处理液浓度。

2.5 压缩测试

不同处理条件下，真丝织物的压缩性能变化见图4。

(a) 压缩线性度LC

(b) 压缩比功WC

(c) 压缩回弹性RC

由图4可知，处理后的织物压缩线性度减小，织物柔软性提高；处理后的织物压缩回弹性变大，这与拉伸实验结论一致。另外，低浓度的纳米氧化锌处理液处理织物，织物压缩回弹性略有下降，较高浓度的处理液对织物的弹性有所增强，但结合考虑拉伸试验、弯曲试验、剪切试验分析结果，选用较低的纳米氧化锌处理液浓度。

3 结论

经纳米ZnO分散液整理的桑蚕丝织物本身优良风格没有发生大的变化，经过KES风格仪拉伸试验、弯曲试验、压缩试验、剪切试验表明，处理后的桑蚕丝织物柔软性、折皱回复性都有提高，提高了真丝产品的附加值。

[1]陈宇岳.丝绸纤维技术的研究进展及未来发展趋势[J].苏南科技开发, 2004, 9(2): 9-11.

[2]Y.H.Lu, H.Lin, Y.Y.Chen.Structure and performance of Bombyx mori silk Modified with Nano-TiO2and Chitosan[J].Fibers and Polymers, 2007, 8(1): 1-6.

[3]Havancsak K.nanotechnology at present and its promise for the future[J].Material Science Forum, 2003, 85(7)：85-93.

[4]程友刚，林红，陈宇岳.纳米氧化锌对蚕丝织物抗菌性能的研究[J].丝绸.2007 (12): 31-33.

[5]CHENG Y.G., Lin H., Chen Y.Y., ZHANG F..The Antibacterial Performance of Bombyx mori Silk Fabric Treated with Nano-ZnO [A].6th International silk Conference on Advanced Fiber/Textile Materials 2007 in Suzhou [C].2007 (10): 114-117.

[6]程友刚，林红，陈宇岳，张峰.纳米ZnO处理桑蚕丝织物的抗菌抗紫外性能研究[J].印染助剂，2008, 25(4): 35-37.

[7]程友刚，林红，陈宇岳.桑蚕丝纤维经纳米ZnO处理后聚集态结构分析[J].江苏纺织，2008，293(3)：43-45.

[8]侯秀良，高卫东.KES-F织物风格评价系统的发展[J].毛纺科技.2005(3): 46-47.