钛溶胶及Rucostar整理剂对真丝织物功能化整理研究

李邦玉，刘 梦，刘秋萍，黄阳阳，刘 臣(苏州市职业大学 教育与人文学院，江苏 苏州 215104)



钛溶胶及Rucostar整理剂对真丝织物功能化整理研究

李邦玉，刘 梦，刘秋萍，黄阳阳，刘 臣
(苏州市职业大学 教育与人文学院，江苏 苏州 215104)

摘 要：为了增加真丝织物更高的附加值，用TiO2纳米溶胶和Rucostar整理剂对真丝织物进行整理.扫描电镜(SEM)检测发现织物表面形成一层含有TiO2纳米聚集体颗粒的膜结构.试验结果表明：增加洗涤次数、提高钛溶胶浓度、延长烘焙时间，织物的抗紫外性能UPF值都会升高，但防水、防油、易去污、抗断裂等性能却逐渐降低.升高烘焙温度，织物的抗紫外线性能UPF值不断增加，相应的防水、防油、易去污等性能也逐渐增强，但处理后的织物抗霉菌性能不够明显.

关键词：钛溶胶；Rucostar整理剂；真丝织物；功能化

真丝织物具有极好的吸湿透气性和柔软性.但由于蚕丝是氨基酸通过肽键聚合而成，对酸、碱、盐类氧化和还原剂以及光、热等都比较敏感，特别是在紫外线的照射下会发生光氧化反应而黄变，导致强度下降，同时也是细菌和霉菌的丰富养料，易受到细菌、霉菌的侵蚀.为了克服其弱点，诸如抗菌性整理，抗紫外线整理，抗静电整理，防污、防油、防水整理，耐高温整理等方法应运而生[1-3]，以增加真丝织物新的功能，使真丝织物具有更高的附加值，拓展其应用领域.

近年来，对丝绸织物进行复合功能化整理的报道逐渐增多，如袁菁红[4]、杨世玉等[5]用钛氟纳米溶胶凝胶技术对双绉真丝织物进行抗紫外线和拒水复合整理，钛溶胶赋予真丝织物抗紫外效果，而经氟溶胶的复合整理后，真丝织物又被赋予良好的拒水功能.本研究利用溶胶—凝胶法制备了钛纳米溶胶，试图利用钛溶胶的整理技术提高真丝织物的抗紫外性能，再经防水、防油、防污的三防Rucostar整理剂复合整理后，让真丝织物获得良好的防水、防污、防油等功能，同时考察其抗霉菌性能.

1 材料与方法

1.1 试验材料及仪器

材料及试剂：蚕丝布(上海纺织工业技术监督所)，Rucostar EEE生态三防整理剂/Ruco-guardweb三防整理增效剂(德国鲁道夫公司)，黑曲霉(Aspergillus niger)CGMCC3.5487.

仪器设备：恒温磁力搅拌器(08-2T)，YB813淋水试验仪，YB802N八篮恒温烘箱，YG(B)026E电子织物强力机(温州大荣纺织仪器有限公司)，XMA-600烘箱(余姚市正泰仪表有限公司)，CheckⅢ分光光度仪(美国Datacolor公司)，BSA223S电子天平(赛多利斯公司)，YG(B)912E型纺织品防紫外性能测试仪，S-4700型冷场发射扫描电镜(日本日立公司).

1.2 试验方法

钛溶胶的制备：室温下，取23.5 mL无水乙醇加入烧杯中，在不停地搅拌中先加入少量盐酸溶液(1∶1)，再加入6.2 mL钛酸四丁酯，强力搅拌10 min，用盐酸溶液(1∶1)调节溶液的pH值为2左右，滴加蒸馏水，强力搅拌，得到透明的淡黄色钛溶胶.

三防乳液：40 g/L三防整理剂+10 g/L助剂.

整理工艺：钛溶胶浸轧→预烘干→三防整理剂浸轧→预烘干→烘焙→冷却→测试

1.3 织物性能的测试

抗紫外线性能的测试：按照GB/T 18830《纺织品防紫外线性能的评定》测定织物的抗紫外线性能.

表面抗湿性能的测试：表面抗湿性能按GB/T 4745—2012《纺织织物防水性能的检测盒评价沾水法》进行测定.

拒油性能的测试：拒油性能按GB/T 19977—2014《纺织品拒油性抗碳氢化合物试验》进行测定.

防污易去污性能的测试：防污性能按FZ/T 01118—2012《防污性能的检测和评价易去污性》，选用标准中的擦拭法进行测定.

织物力学性能的测试：织物拉伸性能按GB/T 3923.1—2013《纺织品织物拉伸性能(条样法)》进行测定.

防霉菌试验：参照AATCC30—2004测试方法Ⅲ.

1.4 纳米TiO2在织物表面的形态分析

利用冷场发射扫描电镜(SEM)对整理前后的真丝织物表面进行观察.

2 结果与分析

2.1 纳米TiO2及三防整理剂在织物表面的分布

TiO2纳米溶胶及三防整理剂整理前后真丝织物的表观形貌如图1所示.图1(a)为未处理的真丝表面，较为光滑；图1(b)为处理后的形貌，织物表面覆盖了一层膜；图1(c)为放大图，图中可见纤维膜下面有一些粒径几微米大小的颗粒，说明有纳米团聚颗粒存在；图1(d)为洗涤过的纤维，图中可见洗涤后表面受到一些破坏；图1(e)是其放大图.

2.2 洗涤次数对织物性能的影响

在纳米钛溶胶浓度25%，Rucostar三防整理剂质量浓度40 g/L，增效剂质量浓度10 g/L，轧余率70%，烘焙温度130 ℃，烘焙时间3 min的工艺条件下，研究洗涤次数对真丝织物抗紫外及其他性能的影响，经过测试，洗涤次数对真丝织物性能的影响结果如表1所示.

随着水洗次数的继续增加，织物的抗紫外线性能UPF值不断上升，20次水洗后，UPF值由27.69升高至64.92，未处理的丝绸只有9.12，说明其抗紫外性能有了进一步提高.陈楠楠等[6]用二氧化锆纳米溶胶对真丝织物进行的抗紫外线、沾水、防油、易去污、抗断裂等性能，整理的情况也是如此.随着洗涤次数增加而逐渐降低.遗憾的是整理后的织物对霉菌没有抗菌性.综合考虑相关指标，选取10次的洗涤条件.

图1 整理前后的真丝织物表面SEM图

表1 洗涤次数对真丝织物性能的影响

2.3 钛溶胶浓度对织物性能的影响

在洗涤次数10 次，Rucostar三防整理剂质量浓度为40 g/L，增效剂质量浓度为10 g/L，轧液率70%，烘焙温度130 ℃，烘焙时间3 min的工艺条件下，研究钛溶胶浓度对真丝织物抗紫外线及其他性能的影响，测试结果如表2所示.

表2 钛溶胶浓度对真丝织物性能的影响

由表2可见，经过整理的真丝织物，随着钛溶胶浓度的增加，织物的UPF值不断上升，UPF值由22.25升高至52.30，抗紫外线性能有了进一步提高.而相应的沾水、防油、易去污、抗断裂等性能，随着浓度增加而逐渐降低，浓度在25%之前的试样沾水等级依然保持近4级，依照相关国家标准可以评价为具有良好的抗沾湿性能.综合考虑相关指标，选取钛溶胶浓度为25%作为工业参数.

2.4 烘焙时间对织物性能的影响

在钛溶胶浓度为25%，洗涤次数10次，Rucostar三防整理剂质量浓度为40 g/L，增效剂质量浓度为10 g/L，轧液率70%，烘焙温度130 ℃的工艺条件下，研究烘焙时间对真丝织物抗紫外线及其他性能的影响，测试结果如表3所示.

由表3可见，经过整理的真丝织物，随着烘焙时间的延长，织物的UPF值不断增加，由38.04升高至54.01，抗紫外线性能逐步提高.相应的防水、防油、易去污、抗断裂等性能，随着加热时间增加而逐渐减弱，时间超过4 min后，三防性能大大降低.综合考虑相关指标，选取加热时间3 min作为工业参数.

表3 烘焙时间对真丝织物性能的影响

2.5 烘焙温度对织物性能的影响

在钛溶胶浓度为25%，洗涤次数10 次，Rucostar三防整理剂质量浓度为40 g/L，增效剂质量浓度为10 g/L，轧液率70%，烘焙时间3 min的工艺条件下，研究烘焙温度对真丝织物抗紫外及其他性能的影响，测试结果如表4所示.

表4 烘焙温度对真丝织物性能的影响

由表4可知，经过上述整理的真丝织物，随着烘焙温度的升高，织物的UPF值不断增加，从31.23升高至49.08，抗紫外线性能逐步提高.相应的防水、防油、易去污性能也逐渐增强.而抗断裂伸长性能有所减弱，可能是蚕丝在高温干燥下容易变脆发黄，导致力学性能的降低[7-8].综合考虑相关指标，选取加热温度为130 ℃作为工业参数.

3 结论

1) 用制备的TiO2纳米溶胶和Rucostar整理剂对真丝织物进行复合整理，可在织物表面形成一层含有TiO2纳米聚集体的颗粒的膜结构.

2) 真丝织物经过TiO2纳米溶胶和Rucostar整理剂整理后，抗紫外线和三防等性能发生改变.洗涤次数增加，钛溶胶浓度增加，烘焙时间延长，织物的UPF值都明显升高，防水、防油、易去污、抗断裂等性能逐渐降低.烘焙温度升高，织物的UPF值不断增加，相应的防水、防油、易去污等性能也逐渐增强，而抗断裂伸长性能有所减弱，没有发现处理后的织物有明显抗霉菌性能.

3) 综合考虑织物的抗紫外线和三防等性能，最佳的整理工艺为整理剂质量浓度40 g/L、轧余率70%、织物洗涤10次，钛溶胶浓度25%，烘焙温度130 ℃、烘焙时间3 min.

参考文献：

[1] 廖选亭. 功能纤维及功能纺织品的开发与研究[J]. 轻纺工业与技术，2013(3)：77-79，102.

[2] 葛传兵. 关于功能性纺织品发展的探讨[J]. 天津纺织科技，2015(1)：1-3，8.

[3] 刘理璋，赵莹，廖晓华，等. 功能纺织品[J]. 染整技术，2013，35(1)：7-11.

[4] 袁菁红. 钛氟纳米溶胶对厚重双绉真丝织物防紫外拒水复合整理研究[J]. 丝绸，2013，50(6)，11-15.

[5] 杨世玉，卢坤，郭爱兰，等. 真丝织物的钛氟溶胶抗紫外拒水整理[J]. 印染，2013(3)：10-12.

[6] 陈楠楠，黄海建，王强，等. 二氧化锆纳米溶胶对真丝织物的抗紫外整理[J]. 丝绸，2011，48(10)：1-3.

[7] 刘永成，邵正中，孙玉宇，等. 蚕丝蛋白的结构和功能[J]. 高分子通报，1998，50(3)：17-23.

[8] 李邦玉. 纳米自清洁纺织品的制备及其自清洁性能评价方法[J]. 苏州市职业大学学报，2015，26(3)：2-5.

(责任编辑：李 华)

引文格式： 李邦玉，刘梦，刘秋萍，等.钛溶胶及Rucostar整理剂对真丝织物功能化整理研究[J].苏州市职业大学学报，2016，27(2)：2-5.

中图分类号：TS195.5

文献标志码：A

文章编号：1008-5475(2016)02-0002-04

DOI：10.16219/j.cnki.szxbzk.2016.02.001

收稿日期：2016-03-01；修回日期：2016-03-25

基金项目：江苏省丝绸织绣产品功能检测试验基地建设资助项目；江苏省大学生实践创新训练计划项目( 201411054011Y)

作者简介：李邦玉(1968-)，男，安徽宣城人，教授，博士，主要从事有机化学及应用化学研究.

Study of Functional Finishing of Silk Fabrics with Nano-TiO2- sol and Rucostar Agent

LI Bang-yu，LIU Meng，LIU Qiu-ping，HUANG Yang-yang，LIU Chen
(School of Education and Humanities，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China)

Abstract：In order to increase the added value， the silk fabric is treated by Nano-TiO2-sol and Rucostar finishing agent. The detection of the treated silk fabric by SEM reveals that a layer of membrane structure containing TiO2-nano aggregate particles is formed on the surface of the fabric. The test result shows that the UPF value of the treated silk fabric increases with the increase of washing times， itanium sol concentration and baking time， and the waterproof， anti-oil， anti-fouling， and anti-fracture properties are weakened gradually. Raising the baking temperature increases the UPF value of the treated silk fabric， and enhances waterproof， anti-oil， anti-fouling，anti-fracture properties. The experiment also shows that the fabric thus treated has no significant resistance to aspergillus niger.

Key words：Nano-TiO2-sol；Rucostar finishing agent；silk fabrics；functionalization