含均三嗪氧化壳聚糖/硅杂化材料对棉织物性能的影响

徐惠栋，张　楠，雷明珠，何雪梅

(盐城工学院纺织服装学院，江苏盐城 224051)



含均三嗪氧化壳聚糖/硅杂化材料对棉织物性能的影响

徐惠栋，张楠，雷明珠，何雪梅

(盐城工学院纺织服装学院，江苏盐城 224051)

摘要：以高碘酸钠选择性氧化壳聚糖作为交联剂，γ-氨丙基三乙氧基硅烷为硅偶联剂，协同三聚氰胺对棉织物进行表面改性处理，研究改性对棉织物物理机械性能和抗紫外性能等的影响。结果表明：当采用氧化壳聚糖与三聚氰胺用量摩尔比为2∶1，γ-氨丙基三乙氧基硅烷用量为3mL，处理时间90min，温度为70℃时，改性棉织物的柔软性、抗紫外、抗皱性能得到一定的提升，但是经改性处理后，棉织物的强力略有降低。

关键词：氧化壳聚糖三聚氰胺硅偶联剂棉织物染色

0引 言

棉织物由于良好吸湿透气性，亲肤环保，穿着舒适等优点，深受人们喜爱，但棉织物本身存在着易变形，抗皱性及耐微生物性能较差等缺陷。随着工业的发展，环境的破坏日趋严重，紫外线对人体的危害也愈来愈受到的重视。普通的棉织物对屏蔽紫外线辐射的能力尚不足[1]。为了提高棉织物的服用性能赋予棉织物抗皱、抗紫外、抗菌、阻燃、柔软等特殊的功能，增强染色性能，对棉织物进行化学改性[2-5]一直是经久不衰的课题，例如研究者们利用阳离子化合物对棉改性，提高染色性能[6]；利用树脂整理剂交联棉织物增强棉织物的回弹性，降低缩水性能等；利用无机的或有机的整理剂进行抗紫外整理等等[7; 8]。但普通纺织品的紫外线遮盖率一般较低，随着人们生态环保意识增强，一般化学后整理试剂存在毒性，不易降解、甲醛问题而受到限用。利用天然无毒的生物高分子对棉织物进行多功能复合整理成为研究的焦点[3; 9]。近年来，对天然多糖包括纤维素，淀粉，壳聚糖，魔芋葡萄糖等进行选择性氧化，制备的双醛多糖由于天然无毒，作为环境友好型的交联整理剂被广泛应用[10]。本研究以高碘酸钠选择性氧化的双醛壳聚糖作为交联剂，硅偶联剂存在下，协同三聚氰胺对棉织物进行改性处理，研究含均三嗪壳聚糖/硅杂化材料对棉织物物理机械性能、抗紫外性能的影响。

1实验部分

1.1实验材料

漂白棉织物

1.2化学试剂与染料

壳聚糖,B.R.,浙江金壳生物化学有限公司；高碘酸钠,A.R,国药集团化学试剂有限公司；三聚氰胺, A.R,天津市博迪化工有限公司；γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550), 南京品宁偶联剂有限公司；硼氢化钠A.R., 上海山浦化工有限公司。

1.3实验方法

1.3.1壳聚糖高碘酸氧化物的制备

称取3克壳聚糖于150mL0.3mol/L的高碘酸钠溶液中，在30℃避光条件下恒温振荡反应2h后，加入0.1mol/L的乙二醇溶液40ml，静置0.5h之后加入150ml丙酮沉淀，抽滤洗涤、脱水、烘干，制得氧化双醛壳聚糖，冷冻干燥后封袋保存备用。

1.3.2氧化壳聚糖/三聚氰胺/硅杂化溶液对棉织物的改性

利用一定摩尔比的氧化壳聚糖与三聚氰胺，以硅烷偶合剂KH550为交联剂，在弱酸性(冰醋酸调节pH至5～6)条件下对棉织物进行表面改性，再经0.2mol/L NaBH4还原30min，水洗烘干，测定处理后棉织物的白度、抗紫外等物理机械化学性能。具体流程为：配置含均三嗪氧化壳聚糖/硅杂化溶液(冰醋酸调节pH至5～6)→对棉织物改性处理(浴比1:80，70℃，60min)→NaBH4溶液还原(浴比1:30，0.2mol/L，30min)→水洗→烘干待测。

1.4测试方法

1.4.1白度的测定

依据GB8425―1987标准，将棉织物折叠成四层，折叠整齐，在WSD-Ⅲ型全自动白度计上进行测定，为了确保测定误差更小，分别测定3次并取其平均值，用Wh表示。

1.4.2抗紫外性能的测定

将布样置于YG(B)912E型纺织品防紫外性能测试仪上，测定织物的UVA、UVB和UPF。

1.4.3抗皱性能的测定

按GB/T3819-1997《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》中垂直法测试，布样置于YG541B型织物折皱弹性测试仪上测定急弹和缓弹回复角。

1.4.4断裂强力的的测定

按GB/T 3923-1997纺织品织物拉伸性能：断裂强力和断裂伸长的测定条样法，在HD026NS型电子织物强力仪上测定出织物的断裂强力(N)、断裂伸长率(%)等值，试样夹持长度为200mm，预加张力50 N，拉伸速度100mm/min。

1.4.5硬挺度的测定

在YG(B)022D型自动硬挺度测试仪上进行织物伸出长度、抗弯长度、抗弯刚度的测定，采用B法(即正反面测试法)、45°测量角度、湿度65%、温度20℃。

2结果与讨论

2.1不同处理条件对棉抗紫外性能的影响

2.1.1氧化壳聚糖与三聚氰胺用量比对织物性能影响

研究氧化壳聚糖与三聚氰胺用量比对棉织物性能的影响，结果如表1。由表1中数据可知，氧化壳聚糖与三聚氰胺用量比对棉织物白度影响不大。与未处理的织物相比，改性后的织物的UPF值皆增加了，说明抗紫外性能提高。这是由于织物表面引入的含均三嗪硅杂化材料对紫外光有一定的吸收缘故[11; 12]。但是随着氧化壳聚糖用量的减小，改性织物UPF值逐渐降低。当氧化壳聚糖与三聚氰胺的比例为2:1时，UVA，UVB的百分比最小，即紫外线透过率最小，说明含均三嗪硅杂化材料在UVA和UVB区有较强的吸收。因此，以下研究选择氧化壳聚糖与三聚氰胺摩尔比为2:1。

表1同比例氧化壳聚糖与三聚氰胺处理后棉织物的表面性能的变化

OCS:TMMUVA(%)UVB(%)UPFWh未改性4.075.0320.2875.694:12.83.4329.1874.582:12.663.2328.9175.231:12.943.4529.0474.231:23.173.4328.7475.461:33.213.8226.1274.38

2.1.2KH550用量的的影响

按照OCS:TMM用量比为2:1分别称取一定量的氧化壳聚糖与三聚氰胺配置浓度1%的杂化溶液，分别加入0.5mL，1mL，2mL，3mL，4mL，5mL的KH550，研究KH550用量对处理效果的影响。测定处理后织物白度、抗紫外等性能，结果如表2所示。由表中数据我们发现，随着KH550用量的增加，棉织物白度略有降低，但降低不明显。随着KH550用量的增大，UPF值呈先增大后减小，当KH550用量为3mL时，UVA和UVB值达到最小，UPF值最大，抗紫外效果最佳，说明在此交联剂浓度下，整个反应体系交联达到最佳状态。

表2　不同量KH550处理后棉织物表面性能的变化

2.1.3处理温度的影响

选择OCS:TMM用量比为2:1， KH550用量3mL，调节pH至5～6，温度分别在40℃，50℃，60℃，70℃，80℃，90℃条件下处理棉织物，研究温度变化对改性棉织物的抗紫外和白度影响，结果如表3所示。由表3可知，温度变化对棉织物白度影响不很明显，但改性织物的UPF值随着温度升高先增大后呈降低趋势。当温度为70℃时，UVA和UVB值都达到最小，抗紫外UPF值最大。说明温度增加，分子运动加快，有助于化学反应的进行，70℃时，交联反应比较充分，此时改性织物的抗紫外效果较好。超过70℃，抗紫外效果略有下降，反应温度太高，生成键不稳定。因此，选择 70 ℃为最佳的处理温度。

表3　不同处理温度对棉织物表面性能的影响

2.1.4处理时间的影响

研究处理时间对改性棉织物白度、抗紫外等性能影响，结果如表4。由表4可知，时间对棉织物白度影响不显著。改性织物的UPF值却随着处理时间的增大，逐渐增大，当处理时间为90min时，UVA和UVB值都达到最小， UPF值最大，说明整个反应体系中交联反应比较充分，改性织物的抗紫外效果较好。

表4　不同处理时间对棉织物表面性能的影响

2.2物理机械性能

在OCS:TMM用量比为2:1， KH550用量3mL， pH 5～6，温度70℃，时间为90min条件下处理棉织物，测定处理后棉织物的断裂强力、折皱回复角、硬挺度等性能，结果如表5所示。从表5中数据可知，含均三嗪氧化壳聚糖/硅杂化材料处理棉后，棉织物的强力略有降低，因为在弱酸性溶液中处理会使棉纤维素受到损伤，从而使棉织物强力下降。与未处理织物相比，改性后棉织物的抗弯长度和抗弯刚度有所降低，说明经均三嗪氧化壳聚糖/硅杂化材料处理后，棉织物柔软性增强；此外，改性处理后棉织物的折皱回复角增大，抗皱性能增强。这是由于整理后，均三嗪氧化壳聚糖/硅杂化材料在织物表面沉积形成具有Si-O-Si网状结构的薄膜，Si-O键的键角在外力作用下可以被改变，外力消除后又复原，因此链可以收缩，赋予纤维弹性，抗皱性能增强。另外纤维表面引入-OH等基团会与棉纤维交联封闭羟基，也有助于纤维抗皱性能的改善。

表5　最佳工艺条件处理后棉织物物理机械性能的变化

3结论

为了增强棉织物的抗紫外、抗皱性能，本文利用含均三嗪的氧化壳聚糖/硅杂化材料处理棉织物，当氧化壳聚糖(OCS)与三聚氰胺(TMM)摩尔比为2:1， KH550用量为3mL， 70℃温度下处理90min时，改性棉织物的抗紫外、抗皱性能得到较好的提升，不会引发黄变，具有较好的白度，强力保留率达到91.59%，同时，织物的柔软性也得到增强。

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Influence of Chitosan/Silica Hybrid Material Containing Triazine on Cotton Fabric Properties

XUHui-dong,ZHANGNan,LEIMing-zhu,HEXue-mei

(College of Textiles & Clothing, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051)

Abstract:The surface modification of cotton fabric was performed by using oxided chitosan, triazine derivatives and KH550. The properties of modified cotton fabrics such as ultraviolet resistance and physical properties were studied. The results showed that ultraviolet resistance performance was improved when the mole ratio of oxided chitosan: melamine was 2:1, KH550 dosage 3ml, treated time 90min, temperature 70℃.The anti-wrinkle properties and the softness were improved while mechanical tensile strength of cotton fabric was slightly lowered after treatment.

Key words:oxidation chitosanmelaminesilane couple agentcotton fabricdyeing

中图分类号：TS 193.1

文献标识码：A

文章编号：1008-5580(2016)01-0079-04

通讯作者：何雪梅(1978-),女,博士，讲师，研究方向：生物杂化材料在印染加工中的应用。

基金项目：盐城市农业科技创新专项引导资金项目(YKN2014014)以及纺织工业联合会指导性项目(2015046)

收稿日期：2015-10-12