絲素整理棉織物技術

張占浩,何建新,崔世忠

（中原工學院,河南鄭州 450007）

絲素整理棉織物技術

張占浩,何建新,崔世忠

（中原工學院,河南鄭州 450007）

文章研究了絲素水解時間和堿溶液濃度整理棉織物后結構和性能的變化。斷裂強力和斷裂伸長隨水解時間的延長而保持穩定,但達到120 min時顯著降低;折皺回復性和白度隨水解時間的延長而增加,但達到120 min時顯著降低。斷裂強力、斷裂伸長、折皺回復性和白度隨堿溶液濃度的增加而增加,但達到17%時顯著降低。研究表明棉織物經過堿處理和絲素溶液整理破壞了纖維素的結晶結構,增加了絲素的可及性和交聯性。在水解時間120 min、堿濃度17%時整理棉織物的效果最好。

絲素;堿處理;折皺性;結構

傳統的防皺整理一般為樹脂整理,這種整理織物的抗斷裂強度、耐磨損性差,部分經樹脂整理過的織物帶有異味,如果處理不當會使織物產生泛黃和破損?，F在織物整理朝著綠色和環保方面發展,生物功能整理成為發展趨勢。絲素整理織物工藝環保,提高棉織物的附加值,產生良好的經濟效益。絲素整理棉織物的效果除了與工藝參數有關,還與絲素分子的大小和棉纖維的結構有關。本文研究了絲素水解時間和堿溶液濃度對整理棉織物后結構和性能的變化。

1 實驗部分

1.1 材料

17.8/17.8 425/228純棉平布;桑蠶繭（白色）。

1.2 絲素溶液制備

絲素溶液制備過程：脫膠→溶解→過濾→透析→絲素溶液。

稱取100 g桑蠶繭,在3 000 m L水中加入15 g Na2CO3,在100℃條件下連續脫膠三次,每次脫膠30 min,每次脫膠之后用溫水洗凈。脫膠之后的絲素放在50℃的條件下烘干,烘干之后的絲素在CaCl2∶C2H5OH∶H2O=1∶2∶8（摩爾比）的混合溶液中,按照絲素與混合溶液質量比為1∶30,在75℃的條件下溶解。用定性過濾紙,過濾溶解后的絲素溶液。然后用分子量為10000的透析袋對過濾后的絲素溶液透析,用流動的水透析48 h,然后再用蒸餾水透析48 h,每6 h換一次蒸餾水,得到絲素溶液。

配置3 mo l/L的鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液,分別量取130 mL的絲素溶液倒入6個不同的燒杯中,并緩慢滴加3.5m L的鹽酸溶液,邊添加邊攪拌。然后在水浴鍋中水解,水解溫度為70℃,水解時間分別為60 m in、90 m in、120 m in、150 min、180 min、210 min,然后用氫氧化鈉溶液中和,使每個燒杯中絲素溶液的p H值為7。

絲素溶液在三口燒杯中攪拌5 h,水浴鍋的水溫控制在70℃,在攪拌結束前10 min加入4.5 m L的戊二醛,最后5 min加入0.17 g M gCl2。

1.3 棉織物的整理

在室溫條件下,把退過漿的棉織物（布樣長30 cm,寬25 cm）浸泡在制備好的絲素溶液中,浸泡2 h之后用軋車處理試樣,在80℃條件下預烘5 min,然后在120℃條件下預烘3 min,可以使絲素更好地與棉纖維交聯。用清水洗去表面殘留的絲素溶液,然后把布樣放在鼓風機里面烘干。

1.4 性能測試

將干燥樣品在Instron強力機上測試其斷裂強度、斷裂伸長、斷裂伸長率,拉伸速度100 mm/ min,拉伸隔距為10 cm,織物試樣規格20 cm×5 cm。

用FAST織物風格儀測試織物折皺回復角。測試條件：先將試樣熨燙平整,再將試樣折疊放在固定壓力下壓5min,試樣規格2cm×2cm。用Datacolor測色配色儀測試整理前后棉織物的白度。測試條件：D65光源。

2 結果與討論

2.1 絲素水解時間對棉織物力學性能影響

圖1（a）顯示了絲素水解時間與棉織物整理后斷裂強力的關系,隨絲素水解時間的延長,棉織物的斷裂強力先是保持穩定,當水解時間超過120min時顯著減低。圖1（b）顯示絲素水解時間與棉織物整理后斷裂伸長的關系,隨絲素水解時間的延長,棉織物的斷裂伸長先是增加,當水解時間超過150min時,斷裂伸長顯著下降。這是因為當絲素水解時間過短時,絲素未經充分的降解,絲素分子向棉纖維滲透的可及性差,對棉纖維的結構影響不大。當絲素水解時間過長時絲素小分子增多,對棉纖維的滲透能力增強,可及性好,但滲透到纖維內部的分子沒有與棉纖維形成交聯,反而破壞纖維素的氫鍵,導致纖維力學性能的下降。因此,在水解時間120min時,絲素與纖維素既有良好的可及性,又有良好的交聯性。

圖1 絲素水解時間對棉織物整理后力學性能的影響

2.2 水解時間對棉織物折皺性和白度影響

圖2（a）顯示絲素水解時間與棉織物整理后折皺回復性的關系,隨著水解時間的延長折皺回復性先是顯著增加,當超過120min時顯著降低。這表明絲棉織物經絲素整理之后折皺回復性顯著增加,在水解時間120min時絲素與棉纖維交聯效果最好。因為絲素分子在棉纖維間形成交聯而導致織物抗彎性能的增加,水解時間達到120 min時,絲素的小分子數量增多,阻礙了絲素分子與棉纖維的交聯,導致織物抗彎性能降低。圖2 （b）顯示絲素水解時間與棉織物整理后白度的關系,隨著水解時間的延長白度有所提高,當達到150min時白度明顯降低。這可能是由于絲素小分子在烘燥的過程中發生了氧化反應。

圖2 絲素水解時間對棉織物整理后折皺回復性和白度的影響

2.3 堿處理對絲素整理棉織物力學性能的影響

圖3（a）顯示堿溶液濃度與絲素整理后棉織物斷裂強力的關系,當堿溶液濃度高于17%時斷裂強力顯著降低,不僅破壞了棉纖維的結晶結構,而且對纖維素分子產生降解,使纖維的斷裂強力降低。在堿濃度為15%～17%時曲線2的數值明顯高于曲線1的數值,這說明在此濃度下處理的織物達到良好的消晶效果,絲素的可及性和交聯性最好。圖3（b）顯示堿溶液濃度與絲素整理后棉織物斷裂伸長的關系,曲線1與曲線2的變化趨勢基本保持一致,但是經過絲素整理后的棉織物,因為絲素分子與纖維素表面和內部的交聯,其伸長均好于單獨堿處理的織物。

圖3 堿溶液濃度對棉織物整理后力學性能的影響

2.4 堿處理絲素整理后棉織物折皺性和白度的影響

圖4（a）顯示堿溶液濃度與絲素整理后棉織物折皺回復性的關系,曲線1顯示隨著堿溶液濃度的增大折皺回復性提高,濃度達到14%時趨于穩定,曲線2顯示隨著堿溶液濃度的增大折皺回復性提高,濃度達到17%時開始降低。在堿濃度為17%時曲線2高出曲線1大約4.5%,折皺性能提高6%左右。此時堿溶液破壞了棉纖維分子的結晶區域,絲素分子的可及性和交聯性增加。圖4（b）顯示堿溶液濃度與絲素整理后棉織物白度的關系,在堿濃度達到17%時,棉織物白度顯著下降。曲線1與曲線2的變化趨勢基本保持一致,但經過絲素整理后的棉織物,絲素分子與纖維素表面和內部的交聯,白度要好于單獨堿處理的棉織物。

圖4 堿溶液濃度對棉織物整理后折皺回復性和白度的影響

3 結論

絲素整理棉織物,在絲素水解時間120min時棉織物的折皺回復性和白度效果最好;斷裂強力和斷裂伸長基本保持穩定。堿處理絲素整理后的棉織物,在堿溶液濃度為17%時棉織物的折皺回復性和白度效果最好,同時斷裂強力和斷裂伸長下降最少。從織物的服用性能和舒適度方面考慮,絲素水解時間120min和堿溶液濃度為17%時,處理棉織物效果最好。

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Technology on Fibroin Fin ishing of Cotton Fabrics

ZHANG Zhan-hao,H E Jian-xin,CU IShi-zhong
（Zhongyuan University of Technology,Zhengzhou 450007,China）

The change of structure and the p ropertiesof cotton fabric was studied on the condition of fibroin finishing hydro lysis time and concentration of aqueous slkali.The breaking strength and breaking elongation maintained stabe w ith the p rolonging of hydro lysis time,but decreased distinctly at 120 min.The crease recovery and w hite content increased w ith p rolonging of hydro lysis time,but reduced distinctly at 120 min.The breaking strength,breaking elongation,crease recovery and w hite content increased w ith the rise of concentration of aqueous slkali,but decreased distinctly in 17%.Research show s that after alkali treatment and p rocessing of silk fibroin solution crystal structure of cotton fibre is breaked,accessibility and bridging p roperty are raised.After fibroin finishing,the cotton fabrics effects are the best at 120 min and 17%.

fibroin;alkali treatment;creasing p roperty;structure

TS195.2

A

1009-3028（2010）01-0011-04

2009-12-15

張占浩（1983—）,男,河南南陽人,碩士研究生。