丝素降解时间对棉织物整理性能的影响

伍宝华，邵秋娟

(1. 河南质量工程职业学院 食品化工系,河南 平顶山 467000；2.河南平棉纺织集团有限公司, 河南 平顶山 467000)

随着人们绿色环保意识的不断增强，棉织物的无甲醛防皱整理已成为发展趋势.如目前研究较多的壳聚糖无醛整理，整理后的棉织物抗皱效果良好，但其白度、断裂强力均有下降；多元羧酸无醛整理棉织物虽在白度、强力等方面令人满意，但价格昂贵，在工业上大规模应用受到了限制[1].而通过利用安全、无毒、有良好生物相容性的丝素蛋白混合戊二醛浸压棉织物进行防皱整理[2]，可赋予织物良好的抗皱性、抗菌性和力学性能且价格低廉.这为开发棉织物无醛抗皱整理提供了新的参考，特别是经丝素整理的棉织物的力学性能大为改善，它颠覆了传统抗皱整理对棉织物力学性能的不良影响.

虽然丝素整理剂在真丝织物、毛织物上的应用国内已有学者做了大量研究，但对棉的研究还不多.本实验借用王雪燕、冯家好等人的研究数据，选定丝素降解条件为1.63%的丝素浓度，70 ℃的降解温度[3-5]，就丝素降解时间不同对所整理棉织物性能的影响做了专门讨论.实验发现,所整理棉织物的多项服用性能均有所改善，并保持了其原有的优良风格，可适用于生产内衣或儿童服装等.

1 实验与测试方法

1.1 原料与试剂

原料：纯棉织物，蚕茧；

化学试剂：氢氧化钠，蒸馏水，氯化钙，冰醋酸，盐酸，氯化镁，戊二醛等.

1.2 丝素溶液制备

1.2.1 蚕丝脱胶溶解

取适量经预处理的茧层，用0.5%的Na2CO3溶液100 ℃脱胶3次，每次30 min，后用苦味酸胭脂红溶液检验丝胶是否脱尽[6].热自来水冲洗3遍后50 ℃ 烘干、剪碎.将脱胶后的丝素在CaCl2∶C2H5OH∶H2O=1∶2∶8(摩尔比)，浴比1∶10，75 ℃水浴中搅拌溶解2 h后，得到丝素粗溶液.

1.2.2 丝素粗溶液透析

利用截留分子量10 000以上的透析袋透析，先流动自来水透析48 h，再蒸馏水透析6 h，每2 h换水一次.过滤得纯丝素溶液，利用重量法测其浓度(多组数据平行测试，求取平均值).

1.2.3 丝素降解

将所得丝素溶液浓度调至1.63%，每取一份丝素溶液均滴加浓度为3 mol/L的HCl溶液适量，在70 ℃水浴条件下进行水解，时间分别设为0 min、60 min、90 min、120 min、150 min、180 min、210 min.水解后分别用浓度为3 mol/L的NaOH溶液滴定至中性，再继续搅拌5 h，并在搅拌结束前10 min和5 min，分别加入适量戊二醛和适量MgCl2，制得丝素蛋白整理剂.

1.3 棉织物整理工艺

将已退浆的纯棉织物在丝素蛋白整理剂中浸渍2 h，其间每隔15 min挤压一次，后取出织物，对其低温80 ℃预烘5 min，后高温120 ℃焙烘3 min，再用热水沸煮15 min，最后水洗，60 ℃烘干.整理后织物作为测定其力学性质、折皱性能、吸湿性和织物白度的试样.

1.4 性能测试

1.4.1 织物拉伸性能测试

用Instron强力机测试织物的断裂强度、伸长率、断裂时间等.

测试条件：拉伸速度100 mm/min，夹距10 mm，织物试样规格20 cm×5 cm.

1.4.2 织物折皱性能测试

用FAST织物风格仪测试织物的抗弯刚度、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5 min，然后取出测试，每个样品取10个试样，取平均值，试样规格2 cm×2 cm.

1.4.3 织物吸湿性能测试

用101 -O型电热恒温干燥箱测试棉织物的回潮率.

1.4.4 织物白度测试

用DataColor测色配色仪测试织物白度.将织物折叠8层测试，测试4次，取平均值.

2 结果与分析

2.1 丝素降解时间对整理棉织物拉伸性能的影响

表1为不同降解时间的丝素整理后棉织物的拉伸性能.由表1可知，经丝素整理后棉织物的力学性能表现为:随着丝素降解时间的延长，其断裂强力及断裂伸长率均有一定程度的增加，且到120 min时达到最大，断裂强力提高了92.4 N;但当丝素水解时间超过120 min后，断裂强力变化不大，甚至略有减小.

我们知道，整理剂对棉织物进行浸压后，一方面是丝素分子均匀分布在纤维表面的裂纹、凹穴及间隙处，干燥时随着水分的逐渐减少，丝素溶液的质量浓度和粘度也随之增加，分子链逐渐靠近并相互结合，在纤维上形成一层部分连续的初生丝素膜.但丝素分子和纤维之间并非发生化学结合，形成的初生丝素膜主要依靠机械作用力附着在织物上.另一方面，戊二醛分子中的两个醛基，能与丝素和棉发生反应，形成棉、戊二醛、丝素间的网状结构.因而,整理后织物的断裂强力明显增加，伸长率也略有增加.

表1 纯丝素对织物拉伸性能的影响Tab.1 The effect of Pure silk fibroin on the fabric tensile properties

2.2 丝素降解时间对棉织物折皱性能的影响

丝素降解时间对整理棉织物折皱性能的影响见表2. 由表2可知，随着丝素水解时间的延长，棉织物的折皱回复角有所提高，当水解时间为120 min时，棉织物的折皱回复角最大，随后有所下降.这是由于丝素分子质量很大，若不水解或水解时间不足，大分子丝素仅吸附或覆盖在织物表面，水洗后大部分丝素分子被去除，达不到整理目的.但丝素水解时间过长(t>120 min)，丝素大分子断裂生成各种分子量较低的多肽分子，这些分子越小，对棉纤维的吸附力越小，水洗后与纤维结合的丝素分子也少，对织物整理就失去了作用.因此，只有经适当水解时间的丝素分子才易进入纤维内部的微隙，与纤维素中非晶区的羟基等活性基团形成少量氢键、盐键、酯键等结合，使得织物水洗后仍有较多的丝素分子在纤维表面形成薄膜，或沉淀在纤维的内部，从而限制了棉织物的收缩与折皱，提高了棉织物的抗皱性.综上分析，可知丝素水解时间对棉织物的抗皱性影响很大，丝素水解时间以120 min为宜.

表2 丝素降解时间对棉织物折皱性能的影响Tab.2 The effect of silk fibroin degradation time on the wrinkle properties of cotton fabric

2.3 丝素降解时间对棉织物吸湿性能的影响

丝素降解时间对棉织物吸湿性能的影响见表3. 由表3可知，整理后织物的回潮率与原样相比略有增加，且随着丝素降解时间的延长回潮率逐渐增加随后呈下降趋势.总体而言,丝素处理对织物吸湿性影响不大.

表3 丝素降解时间对棉织物吸湿性能的影响Tab.3 The effect of silk fibroin degradation time on the moisture absorption of cotton fabric

2.4 丝素降解时间对棉织物白度的影响

丝素降解时间对棉织物白度的影响见表4. 由表4可知，整理后织物的白度与原样相比有所改善，且随着丝素降解时间的延长白度值逐渐增加，随后逐渐下降并趋于平稳.这是由于丝素光泽极好，使用丝素整理后在织物表面形成一层初生丝素膜可在一定程度上提高织物对光的反射,进而提高棉织物白度.

表4 丝素降解时间对棉织物白度的影响Tab.4 The effect of silk fibroin degradation time on the whiteness of cotton fabric

3 结 论

棉织物经丝素整理后，多项服用性能得到改善.当选定丝素降解温度为70 ℃，降解时间为120 min,调节质量浓度为1.63%的丝素溶液，所整理棉织物的防缩抗皱能力、强力明显提高，白度有所改善，但对其吸湿性影响不大.

参考文献：

[1] 陈美云，袁德宏，王春梅. 棉织物多元羧酸和壳聚糖防皱整理[J]. 山东纺织科技，2006(6)：1-4.

[2] 冯家好，李 俊，程春娇. 丝素蛋白对棉织物整理[J]. 丝绸，2007(1): 31-33.

[3] 洪学勤， 傅师申， 李振力. 丝素蛋白在抗皱防缩整理中的应用[J]. 丝绸，2008(2): 42-45.

[4] 高晓红，张瑞萍，王海峰,等. 丝素整理剂的制备及在丝绸防皱整理中的应用[J]. 丝绸，2008(8): 30-33.

[5] 王雪燕，赵 澍，李本营. 丝素与乙二醛整理剂在棉织物防皱整理中的应用[J].印染助剂，2002，19(3): 22-26.

[6] 冯家好，李 俊，黄 晨. 丝素蛋白对棉织物整理研究[J]. 印染助剂，2006，23(8): 38-40.