纯苎麻织物的抗皱整理工艺研究

2021-08-31赵健安罗秋兰杨炎星童王艳沈卓伊朱慧冕

轻纺工业与技术 2021年8期

赵健安，罗秋兰，杨炎星，童王艳，沈卓伊，朱慧冕

（嘉兴南湖学院，浙江嘉兴 314000）

苎麻纤维作为一种廉价、产量大、易生物降解的天然高分子材料，其制品具有优良的吸湿性、透气性、抑菌性和独特的风格等优点，受到广大消费者的青睐[1]。但是由于苎麻纤维大分子间及分子内存在大量氢键，结晶度高，导致其织物伸长小、弹性差，手感较为粗糙，在穿着过程中极易起皱，极大地影响了其在实际中的应用[2]。有不少学者[3-5]对苎麻织物的抗皱性和柔软性进行了探索研究，本课题采用丝胶蛋白/BTCA 混合整理液对苎麻织物的抗皱整理工艺进行分析。

1 实验部分

1.1 实验材料和仪器

实验材料：纯苎麻平纹织物，天然桑蚕茧，BTCA，次磷酸钠。

实验仪器：电子织物强力机，电脑式透气性测试仪，白度计，智能式织物折皱弹性仪，自动硬挺度试验仪，傅里叶红外光谱仪。

1.2 整理工艺流程

丝胶蛋白提取→混合抗皱整理液的配置（浴比1∶50）→二浸二轧→预烘（80℃，2min）→焙烘（2min）→水洗→烘干。

1.3 苎麻织物改性

采用超滤法提取蚕丝脱胶废水中的丝胶蛋白[6-7]，并配置成不同浓度的丝胶蛋白溶液。然后采用控制变量法，对丝胶蛋白/BTCA 混合整理液对苎麻织物的整理工艺进行研究。

1.4 测试与表征

抗皱性能的测定参照GB/T 3819-1997《纺织品回复角法》；织物白度的测定参照GB/T 8424.2-200《纺织品色牢度试验——相对白度的仪器评定方法》；透气性的测定参照GB/T 5453-1997《纺织品织物透气性的测定》；断裂强力的测定参照GB/T39231-1997《织物断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》；柔软性能的测定参照GB/T18318-2001《纺织品织物弯曲长度的测定标准》；红外光谱测定采用KBr 压片法，分辨率4cm-1，扫描次数64 次。

2 结果与讨论

对不同工艺下苎麻织物的抗皱整理效果进行测试分析，包括丝胶蛋白浓度、BTCA 浓度和轧余率。

2.1 丝胶蛋白浓度对苎麻织物抗皱效果的影响

在其他条件相同时，改变丝胶蛋白溶液浓度（10～50g/L），整理后的苎麻织物，测得其经向、纬向褶皱回复性能如图1 所示。

图1 丝胶蛋白浓度对织物褶皱回复角的影响

从图1 中可以看出，当丝胶蛋白浓度为10g/L 和20g/L 时，苎麻织物的经向急弹和缓弹回复角总和基本相等；当丝胶蛋白浓度含量为10g/L，织物的纬向急弹和缓弹回复角都较高。因此综合考虑，当丝胶蛋白浓度为唯一变量时，最优工艺为丝胶蛋白浓度10g/L。

2.2 BTCA 浓度变化对苎麻织物抗皱效果的影响

在其他条件相同的情况下，改变BTCA 溶液的浓度（60～100g/L），对苎麻织物进行整理，其经、纬向褶皱回复角如图2 所示。

图2 BTCA 浓度变化对织物褶皱回复角的影响

由图2 可以看出，当BTCA 浓度为80g/L 时，织物的经向褶皱回复角都达到最大值；当BTCA 浓度为60g/L 时，织物的纬向褶皱回复角最大。通过对经、纬向褶皱回复角总和的对比，发现当BTCA 浓度为80g/L时，其经向回复角总和大于BTCA 浓度为60g/L 时的纬向急缓弹回复角总和。因此综合考虑，当BTCA 为单一变量时，最优工艺为BTCA 浓度80g/L。BTCA 的浓度越大，羧基与苎麻纤维生成酯键的概率增大,最终形成网状交联结构,限制了大分子链的滑移，从而使纤维素织物具有较好的抗皱性[8]。

2.3 轧余率对苎麻织物抗皱效果的影响

在其他条件不变的情况下，经不同轧余率（70%～90%）处理后的苎麻织物，测得其经、纬向褶皱回复角如图3 所示。

图3 轧余率对织物褶皱回复角的影响

从图3 可以看出，整理后织物的经向和纬向的褶皱回复曲线均呈拱形的趋势。当轧余率为80%、85%的时候，织物的经向褶皱回复角总和均较大；当轧余率为80%时，纬向褶皱回复角总和最大。考虑到对于企业实际生产而言，轧余率太大会增加其化学试剂和水的消耗，在烘燥时需要消耗更多的热量。因此，确定轧余率的最佳工艺为80%。

2.4 最优工艺下的织物性能分析

结合以上实验，分析各组实验的褶皱回复角数据，得出丝胶蛋白/BTCA 整理剂的最优处理工艺，即丝胶蛋白的浓度为10g/L，BTCA 的浓度为80 g/L，轧余率为80%。在最优工艺下，对整理前后苎麻织物的抗皱性能以及柔软性能、白度、透气性以及断裂强力等服用性能进行测定分析。

2.4.1 抗皱性能分析

在最优工艺下对苎麻织物的抗皱整理效果进行研究，结果如表1 所示。

表1 最优工艺下织物经纬向褶皱回复性能

从表1 中可以看出，在最优工艺下，苎麻的经纬向急弹性回复角总和达到220.56°，经纬向缓弹回复角总和达到250.95°。相对于未做整理的苎麻原样，其抗皱性能提高了约236%。通过丝胶蛋白和BTCA 联合整理，苎麻织物的抗皱性能得到显著提高。

2.4.2 红外光谱分析

通过对整理前后的苎麻织物进行红外光谱测试分析，其结果如图4 所示。

图4 红外光谱检测结果

从图中可以看出，整理前后的样品其红外光谱趋势基本一致，但是对比发现，最佳工艺整理后的苎麻织物，分别在1650cm-1处、1725cm-1处出现了新的振动峰，分析可知，分别为酯羰基和酯基的伸缩振动峰，在1860～1800 cm-1区间出现了酸酐中的羰基振动吸收峰，这是由于BTCA 和丝胶蛋白在抗皱整理过程中与苎麻纤维发生交联反应所致[9]。另外，在750cm-1附近出现了一个较弱的峰，这是丝胶蛋白中的带苯环的氨基酸的弯曲振动峰，这表明有少量丝胶蛋白与苎麻纤维发生了结合。

2.4.3 苎麻织物的其他服用性能分析

整理前后苎麻织物的服用性能测试结果如表2 所示。

表2 最优工艺下苎麻织物整理前后的各种服用性能

由表2 的数据可以看出，在最优整理工艺的整理下，苎麻织物的白度相较于原布的白度有一定的提升，并未出现泛黄等现象，透气性略微有所下降，抗弯刚度明显下降，即整理后的苎麻纤维的柔软性能有明显提升。此外，织物的断裂强力有所下降，整理后的织物断裂强力保留率为74.32%，但与其他文献资料[10]对比，织物的断裂强力下降值并不明显，因此，不影响其服用性能。