氧化棉织物经角蛋白溶液整理前后抗皱性能对比研究

2016-05-10崔莉莉

纺织科学与工程学报 2016年1期

关键词：抗皱折皱角蛋白

崔莉莉

(中原工学院纺织学院，河南郑州 450007)

氧化棉织物经角蛋白溶液整理前后抗皱性能对比研究

崔莉莉

(中原工学院纺织学院，河南郑州 450007)

摘要：为了解决棉织物易皱的问题，在棉织物的表面可涂覆一层蛋白膜，因为羊毛角蛋白能够与纤维素直接发生交联反应，因此可利用羊毛角蛋白溶液对纺织品进行改性整理。先用高碘酸钠对棉织物进行选择性氧化，然后将自制的羊毛角蛋白溶液涂覆在氧化棉织物上。主要研究了角蛋白溶液浓度、焙烘温度及焙烘时间对织物抗皱性能的影响。实验结果表明，经角蛋白溶液处理后的氧化棉织物抗皱性能得到显著改善。

关键词：氧化棉织物角蛋白溶液抗皱性能折皱回复角

纯棉织物因良好的穿着舒适性能倍受人们的青睐，但弹性差，易折皱，易缩水变形。因此，为了满足市场的需求，需对纯棉织物进行抗皱处理。用羊毛角蛋白溶液整理棉织物[1]，不仅能提高棉织物的抗皱效果，也能将羊毛下脚料进行再生利用。2007年杨莉、林红等人[2]将氧化棉纤维用角蛋白溶液处理后对其结构和力学性能进行了研究，但是未具体研究经角蛋白溶液整理后的氧化棉织物的抗皱性能；2011年王江波、刘建勇等人[3]采用TCEP制备羊毛角蛋白溶液，对棉织物进行整理，并研究了经高浓度的角蛋白溶液整理后棉织物的抗皱性能，虽然整理后抗皱性能得到改善，但是实验成本较高，制备的角蛋白溶液分子量低，而且用一般的还原剂根本无法制备出如此高浓度的角蛋白溶液。随着现代社会经济发展的要求，为了实现以低成本制备出低浓度的角蛋白溶液改善棉织物的抗皱性能，参照前人的经验，本文将以Na2s为还原剂制备出低浓度的角蛋白溶液，并对经高碘酸钠氧化[2,4]的棉织物进行抗皱整理。实验结果表明，经低浓度的角蛋白溶液处理后的氧化棉织物的抗皱性能得到了一定的改善。

1试验

1.1材料及仪器

材料：经过煮练和漂白的棉织物(115g/m2)、羊毛下脚料、Na2S(AR级，天津市凯通化学试剂有限公司产品)、(NH2)2CO(AR级，天津市风船化学试剂科技有限公司产品)、SDS(AR级，天津市科密欧化学试剂有限公司产品)、H2O、高碘酸钠(AR级，天津市凯通化学试剂有限公司产品)、丙三醇(AR级，天津市凯通化学试剂有限公司产品)、盐酸(AR级，洛阳市化学试剂厂产品)、氢氧化钠(AR级，天津市风船化学试剂科技有限公司产品)。

仪器：YP2002电子天平(上海佑科仪器仪表有限公司)、GZX-9140电热鼓风干燥箱(上海博迅实业有限公司医疗设备厂)、DZKW-4电子恒温水浴锅(北京中兴伟业仪器有限公司)、YG541型折皱回复测定仪。

1.2样品制备

1.2.1氧化棉织物的制备

按规定大小剪取若干块棉织物，并将其置入2g/L高碘酸钠溶液中，在50℃下持续搅拌避光氧化2h，再将其放入0.1mol/L丙三醇溶液中反应0.5h，以去除未反应的高碘酸钠。用去离子水充分洗涤后浸泡24h，然后自然晾干以待备用[5]。

1.2.2羊毛角蛋白溶液的制备

按一定的配比制得溶解液，再将按配比称取的羊毛剪碎放入溶解液中，用玻璃棒适当搅拌，然后放入50℃恒温水浴槽中，溶解10h，用过滤器过滤，制得一定浓度的角蛋白溶液。

1.2.3羊毛角蛋白溶液对棉织物的抗皱整理

按浴比1:30,将氧化棉织物投入一定浓度的角蛋白溶液整理液中，在50℃水浴锅中处理90min，预烘80℃，时间为2min；焙烘120℃，时间为2min，然后充分洗净后自然晾干。

1.3实验测试方法

1.3.1重量变化率

实验方法:设棉纤维样品在角蛋白溶液处理前为W0，处理后的重量为W1，则处理过程中其重量变化率[6]为

1.3.2抗皱性能测试

抗皱性[7]通常是指在外力作用下产生着很厚的恢复程度，成为折痕(折皱)恢复性。而抗皱性的表征主要是织物弯曲后的恢复性，可用折皱回复角来表示。本实验按GB/T3819-1997，《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》[3]中的水平法进行测定。

2结果与讨论

2.1氧化棉织物经角蛋白溶液处理前后抗皱性能分析

将若干块氧化棉织物均分为两组，一组不用羊毛角蛋白溶液处理，一组要用羊毛角蛋白溶液处理，分别测试其抗皱性能(用折皱回复角(T+W)表示)，测试结果如表1所示。

表1氧化棉织物经角蛋白溶液处理前后的折皱回复角(T+W)(°)

测试次数/次氧化棉织物经角蛋白溶液处理后的氧化棉织物11101702118174312417841201625130168平均值120.4170.4

由表1可以看出，经角蛋白处理后的氧化棉织物的抗皱性能比氧化棉织物明显得到改善。这是因为棉纤维非晶区的结构无规且松散，稍用外力就容易滑移。棉织物氧化后生成的醛基的活性很大，能够与角蛋白中的氨基直接发生交联反应，并在纤维表面形成一层薄薄的膜，阻碍纤维大分子间的移动，使织物的折皱回复角增大，抗皱性能提高[8]。

2.2角蛋白体积分数对氧化棉织物抗皱效果的影响

分别配制体积分数为5%、10%、20%、30%、40%的角蛋白溶液，然后将这些角蛋白溶液分别整理氧化棉织物，整理工艺为：50℃水浴锅中处理90min→预烘80℃(2min)→焙烘120℃(2min)。测量织物的折皱回复角(T+W)(如图1所示)。

图1　角蛋白体积分数对织物抗皱性能的影响

由图1可以看出，在角蛋白体积分数的整个实验范围内，氧化棉织物的折皱回复角是不一样的，角蛋白溶液体积分数为15%时氧化棉织物的抗皱性能最佳。当0<体积分数<15%时，随着体积分数的增加，抗皱性能逐渐增强，这主要是因为高体积分数有利于角蛋白分子进入棉纤维内部，从而发生沉积交联；当15%<体积分数<35%时，随着体积分数的增加，抗皱性能有明显下降，这是因为角蛋白体积分数过大，大部分角蛋白分子只能附着在棉织物的表面，不利于角蛋白分子的沉积交联，造成纤维素纤维织物经纬向折皱回复角下降。所以，本实验最佳角蛋白体积分数为15%。

2.3焙烘温度对氧化棉织物抗皱效果的影响

将配制好的体积分数为10%的角蛋白溶液对氧化棉织物进行整理，整理工艺为：预烘80℃,时间为2min→焙烘时间为2min(焙烘温度分别为80℃、100℃、120℃、140℃、160℃)。测量不同焙烘温度下氧化棉织物的折皱回复角(T+W)(如图2)。

图2　焙烘温度对织物抗皱性能的影响

由图2可以看出，在焙烘温度的整个实验范围内，氧化棉织物的折皱回复角是不一样的，焙烘温度为120℃时氧化棉织物的折皱回复角最高，抗皱性能最佳。当0<焙烘温度<120℃时，随着焙烘温度的升高，抗皱性能逐渐增强；当焙烘温度>120℃时，随着焙烘温度的升高，抗皱性能有明显下降，这是因为角蛋白分子随着温度的升高而不断运动[9]，在某个位置与棉纤维结合，从而使其折皱回复角增大；但温度过高会破坏角蛋白分子与棉纤维形成的化学键，从而使其折皱回复角下降。

2.4焙烘时间对氧化棉织物抗皱性能的影响

将若干块氧化棉织物浸在10%(体积分数)的角蛋白溶液中，测量不同的焙烘时间(30s、60s、90s、120s、150s、180s)时氧化棉织物的折皱回复角(T+W)，预烘80℃,2min；焙烘120℃。经不同焙烘时间角蛋白溶液处理后的氧化棉织物的折皱回复角(T+W)如表2所示。

表2经不同焙烘时间角蛋白溶液处理后的氧化棉织物的折皱回复角(T+W)(°)

焙烘时间30s60s90s120s150s180s11581681701841721622174170176182176166317216417817816416041641681741761641725164174172186170174平均值166168174182170166

由表2可以看出在焙烘时间的整个实验范围内，氧化棉织物的折皱回复角之和是不同的，焙烘时间为120s时氧化棉织物的折皱回复角之和最高，抗皱性能较好。当0<焙烘时间<120s时，随着焙烘时间的升高，织物折皱回复角之和逐渐增大，抗皱性能逐渐增强；当焙烘时间>120s时，随着焙烘时间的升高，折皱回复角之和有明显降低，抗皱性能有所下降，这可能是因为角蛋白分子与棉织物的结合[10]需要一定的时间，时间过长会破坏角蛋白分子与棉纤维形成的化学键。

3结论

将自制的羊毛角蛋白溶液涂覆整理到氧化棉织物上，这能大大改善氧化棉织物的抗皱性能。本文得出以下结论：

(1)以高碘酸钠为氧化剂对棉织物进行选择性氧化，使棉纤维上的羟基氧化为醛基，得到氧化棉织物；再者，经角蛋白整理的氧化棉织物的抗皱性能比氧化棉织物有明显提高，这是因为蛋白质在纤维内部形成共价交联并且在纤维表面吸附成膜，从而阻碍纤维大分子间的移动，提高了织物的尺寸稳定性。

(2)在一定范围内，随着角蛋白溶液体积分数、焙烘温度与焙烘时间的增加，氧化棉织物的折皱回复角也随之增加，抗皱性能逐步提高。

参考文献

[1]田俊营,翁亮.羊毛角朊蛋白质溶液在纯毛织物整理中的应用[J].染整技术,2004(8):31-33 .

[2]杨莉,林红,陈宇岳,等.氧化棉纤维经角蛋白溶液处理后的结构及性能研究[J].南通大学学报:自然科学版,2007(6):58-61 .

[3]王江波，刘建勇，等.棉织物的羊毛角蛋白抗皱整理[J].国际纺织导报，2011(12)：47-48.

[4]姚金波,何天虹，等.还原c法制备羊毛角蛋白溶液的工艺优化[J].毛纺科技, 2003(5)：10-13.

[5]杨莉.羊毛角蛋白的制备及其对氧化棉制品的整理研究[D].苏州：苏州大学，2008.

[6]王浩，杨莉，等.羊毛角蛋白改性氧化棉纤维的工艺研究[J].纺织导报，2012(3)：67-71.

[7]于伟东.纺织材料学[M].北京：中国纺织出版社，2006.