殼聚糖對柞蠶絲綢抗皺性能的影響

賈艷梅

(武漢紡織大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，武漢 430073)

殼聚糖對柞蠶絲綢抗皺性能的影響

賈艷梅

(武漢紡織大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，武漢 430073)

采用殼聚糖、檸檬酸、次亞磷酸鈉等的混合溶液對柞蠶絲綢進(jìn)行抗皺整理，研究了殼聚糖質(zhì)量濃度、殼聚糖分子質(zhì)量及焙烘溫度對抗皺性能的影響，并對殼聚糖整理前后絲綢表面微觀形貌、撕破強(qiáng)力、白度及柔軟度進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，用質(zhì)量濃度5 g/L的低分子量殼聚糖整理柞蠶絲綢可獲得較好的抗皺效果，整理后柞蠶絲綢表面平挺光滑，折皺回復(fù)角顯著提高，強(qiáng)力和白度保留率分別為88.1 %和92.4 %，柔軟度有一定程度下降。

殼聚糖；柞蠶絲綢；抗皺整理；折皺回復(fù)角

殼聚糖是一種功能性生物材料，廣泛應(yīng)用于紡織、印染、農(nóng)業(yè)、造紙、食品、日用化工、環(huán)境保護(hù)、藥物制劑及醫(yī)藥等領(lǐng)域。在紡織工業(yè)中，殼聚糖作為纖維素纖維和蛋白質(zhì)纖維的抗皺抗菌整理劑，具有效果好、無甲醛、對人體無害、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前景的綠色抗皺整理劑。本研究采用殼聚糖的檸檬酸溶液對柞蠶絲綢進(jìn)行抗皺整理，研究殼聚糖分子質(zhì)量、質(zhì)量濃度、焙烘溫度等因素對抗皺性能的影響，并對整理前后柞蠶絲綢表面微觀形貌、折皺回復(fù)角和其他性能指標(biāo)進(jìn)行測試，探索殼聚糖對柞蠶絲綢抗皺整理的效果及其最佳工藝條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

織物：柞蠶平紋綢(5023)。

藥品：殼聚糖(脫乙酰度85 %，分子質(zhì)量45萬)，過氧化氫(30 %)，檸檬酸(CA)，次亞磷酸鈉(HAP)，氨基硅油柔軟劑(工業(yè)品)等。

儀器：HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋(上海索譜儀器有限公司)，電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海索譜儀器有限公司)，TF-AC型氣壓電動小軋車(天津市萊思科技公司)，M510B織物折痕回復(fù)性測定儀(青島山紡儀器有限公司)，YG033N型落錘式織物撕裂儀器(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)，WSB-3A型智能數(shù)字白度計(寧波紡織儀器廠)，M507型織物自動硬挺度測試儀(青島山紡儀器有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 不同分子質(zhì)量殼聚糖的制備

實(shí)驗(yàn)采用過氧化氫降解法來制備低分子質(zhì)量的殼聚糖，降解反應(yīng)溫度50～60 ℃，通過控制H2O2的質(zhì)量濃度和反應(yīng)時間來調(diào)節(jié)殼聚糖的平均分子質(zhì)量，分別制得分子質(zhì)量約為30，10，5，1萬的殼聚糖產(chǎn)品[1-2]。

1.2.2 殼聚糖整理工藝

殼聚糖整理液由不同質(zhì)量濃度及不同分子質(zhì)量的殼聚糖、檸檬酸80 g/L、次亞磷酸鈉30 g/L、硅油柔軟劑3 g/L組成。

整理工藝：二浸二軋殼聚糖工作液(軋余率100 %)→預(yù)烘(90 ℃，2.5 min)→焙烘(160 ℃或170 ℃，3 min)→水洗→烘干。

按上述配方及工藝對柞蠶絲綢進(jìn)行整理，測定整理后織物的折皺回復(fù)角及其他性能指標(biāo)，以考察殼聚糖分子質(zhì)量、殼聚糖質(zhì)量濃度、焙烘溫度對蠶絲織物整理效果的影響，確定殼聚糖整理的最佳工藝條件。1.2.3 測試方法

折皺回復(fù)角：織物干回復(fù)角按GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測定》(垂直法)，在M510B型織物折痕回復(fù)性測定儀上進(jìn)行，以經(jīng)向和緯向的回復(fù)角之和作為測試結(jié)果。

撕破強(qiáng)度：采用YG033N落錘式織物撕裂強(qiáng)力儀進(jìn)行測試，每個試樣測定3次，取其平均值作為結(jié)果。

織物白度：采用WSB-3A型智能數(shù)字白度計測定，織物4折，測定3點(diǎn)取其平均值。

柔軟性能：采用M507型織物自動硬挺度測試儀進(jìn)行測試。將絲織物制成2.5 cm×20 cm的條形試樣，以被測織物的滑移長度和單位長度抗彎剛度兩項(xiàng)指標(biāo)評價硬挺度，織物的滑移長度越長，單位長度抗彎剛度越大，表示織物硬挺度越高，柔軟性能則越差。

織物表面微觀形貌：在英國產(chǎn)JSM-5610LV型掃描電子顯微鏡(SEM)上進(jìn)行測試，測試前對待測樣品進(jìn)行噴金處理，加速電壓20 kV，低真空度1～270 Pa，分辨率3 nm，放大倍數(shù)100。

2 結(jié)果與討論

2.1 殼聚糖分子質(zhì)量及質(zhì)量濃度對柞蠶絲綢抗皺性能的影響

在160℃和170℃焙烘溫度下，殼聚糖分子質(zhì)量及質(zhì)量濃度對織物抗皺性能(干折皺回復(fù)角，緩彈)影響見圖1(未整理柞蠶絲綢的折皺回復(fù)角為171°)。

圖1表明，用殼聚糖整理柞蠶絲綢可顯著提高織物的折皺回復(fù)角。這主要是因?yàn)樵诟邷乇汉鏁r有下列反應(yīng)發(fā)生：殼聚糖分子中的—NH2和—OH與蠶絲大分子中的活性基團(tuán)以氫鍵、范德華力結(jié)合；殼聚糖與蠶絲纖維的電性吸附；殼聚糖在絲纖維內(nèi)部和表面沉積、成膜；蠶絲分子中—COOH與殼聚糖的—NH2在高溫下形成羧酸銨鹽；通過酯化交聯(lián)而固定在蠶絲纖維上的CA與殼聚糖發(fā)生酰胺化反應(yīng)，增加了殼聚糖在蠶絲上的固著；CA通過酯化反應(yīng)在殼聚糖和蠶絲纖維大分子之間形成交聯(lián)等。這些反應(yīng)使殼聚糖在檸檬酸溶液中，在HAP的催化下可發(fā)揮良好的抗皺作用，并具有一定的耐久性[3-4]。

圖1 殼聚糖分子質(zhì)量、質(zhì)量濃度的影響Fig.1 In fluence of Concentration and Molecular of Chitosan

從殼聚糖分子質(zhì)量對折皺回復(fù)角的影響看，隨著分子質(zhì)量的降低，柞蠶絲綢的折皺回復(fù)角增大，抗皺性能提高，在所試分子質(zhì)量范圍內(nèi)，以1萬分子質(zhì)量的殼聚糖處理效果最好，折皺回復(fù)角最高為254°，比未整理(回復(fù)角171°)提高了83°。這是因?yàn)椋》肿淤|(zhì)量更容易進(jìn)入纖維的內(nèi)部與纖維發(fā)生化學(xué)交聯(lián)或自身縮合沉積，而分子質(zhì)量大的殼聚糖不易進(jìn)入纖維大分子內(nèi)部，只沉積在纖維表面，抗皺效果不如小分子殼聚糖。

從殼聚糖質(zhì)量濃度對抗皺效果的影響看，折皺回復(fù)角先是隨殼聚糖質(zhì)量濃度的增加而增大，當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到5 g/L時，折皺回復(fù)角達(dá)到最高，此后再增加質(zhì)量濃度，折皺回復(fù)角反而下降。其主要原因是高質(zhì)量濃度殼聚糖在纖維表面形成的薄膜厚度增加，纖維表面薄膜脆化，使纖維的剛性變大，降低了織物的回彈性能，且手感也變得粗硬。因此，選擇最佳處理質(zhì)量濃度為5 g/L。

分析不同的焙烘溫度影響，在所試的殼聚糖分子質(zhì)量和質(zhì)量濃度下，170 ℃焙烘的折皺回復(fù)角均高于160 ℃，說明較高焙烘溫度下殼聚糖與絲素大分子間的反應(yīng)更充分，能更大程度地抑制蠶絲大分子鏈的相對滑移，從而提高折皺回復(fù)性能。而最佳抗皺整理?xiàng)l件還要綜合考慮織物的其他性能，如織物在強(qiáng)力、手感柔軟度、白度等方面的指標(biāo)。

2.2 殼聚糖整理對柞蠶絲綢其他性能影響

分別測試了未經(jīng)殼聚糖整理，以及160，170℃焙烘下經(jīng)殼聚糖整理的織物的撕破強(qiáng)力、白度、柔軟性能等指標(biāo)，結(jié)果見表1。

表1 不同整理?xiàng)l件下整理后柞蠶絲綢的指標(biāo)Tab.1 Indicators of Tussah Silk Fabric under Different Treatment Conditions

表1說明，經(jīng)殼聚糖整理后，柞蠶絲綢的抗皺性能明顯提高，但織物白度、強(qiáng)力、柔軟度均有一定程度下降，160 ℃和170 ℃焙烘下的強(qiáng)力保留率分別為88.1 %和75.8 %；白度保留率分別為92.4 %和89.6 %。比較而言，160 ℃焙烘時的綜合性能較好，又可以節(jié)省能源。

2.3 柞蠶絲綢表面微觀形貌

采用JSM-5610LV型掃描電子顯微鏡觀察殼聚糖整理前后柞蠶絲織物表面微觀形貌，結(jié)果見圖2。經(jīng)殼聚糖整理后，柞蠶絲表面形貌發(fā)生變化，這是由于殼聚糖覆蓋于蠶絲纖維的表面所致；另一方面，殼聚糖整理使蠶絲織物的彈性回復(fù)性能提高，不易起皺，表面平挺光滑，這與前述折皺回復(fù)角測定結(jié)果相一致。

圖2 柞蠶絲綢SEM圖Fig.2 SEM Photographs of Tussah Silk Fabric

3 結(jié) 論

柞蠶絲綢經(jīng)殼聚糖整理后，表面微觀形貌變得平整光滑，殼聚糖整理可提高柞蠶絲織物的抗皺性能，低分子質(zhì)量較高分子質(zhì)量殼聚糖抗皺性能好，適宜的殼聚糖質(zhì)量濃度5 g/L，焙烘溫度160 ℃，3 min，在此條件下，絲織物的折皺回復(fù)角從171°提高到252°，織物的強(qiáng)力和白度保留率分別為88.1 %和92.4 %，由于加入硅油柔軟劑，織物柔軟度下降不十分明顯。用殼聚糖整理柞蠶絲綢具有較大的應(yīng)用價值。

[1]林杰，劉志梅，魯孝俊，等.殼聚糖在柞蠶絲活性染料染色中的作用[J].絲綢，2007(8)：44-47.

[2]賈艷梅.蛹皮殼聚糖的制備及在毛織物艾蒿染色中的應(yīng)用[J].毛紡科技，2009(11)：10-13.

[3]黃立新，謝林明，崔毅華.蛹?xì)ぞ厶菍φ娼z織物的抗菌防皺整理[J].絲綢，2003(4)：37-39.

[4]陳克寧，賈炳穎，王超.次磷酸鈉在CA整理體系中的催化作用[J].印染，2002(7)：1-3.

Study on Wrinkle Resistant Property of Tussah Silk Fabric Treated With Chitosan

JIA Yan-mei

(College of Chemical Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan 430073, China)

Tussah silk fabric was finished with compound solution of chitosan, citric acid, sodium hypophosphite, etc. The effect of chitosan concentration, chitosan molecular and curing temperature on the anti-wrinkle properties were studied, and silk fabric surface topography, tearing strength, whiteness and softness before and after chitosan finishing were tested. The results showed that the finish of low molecular chitosan with the concentration of 5 g/L can obtain better wrinkle resistant properties, the tussah silk surface become smooth and the wrinkle recovery angle increased significantly after finishing, the strength and whiteness retention rates were 88.1 % and 92.4 %, while the softness decreased.

Chitosan; Tussah silk fabric; Crease-resistant finishing; Wrinkle recovery angle

TS190.644

A

1001-7003(2010)09-0001-03

2010-03-02

賈艷梅(1967－ )，女，教授，碩士，主要從事紡織品生態(tài)助劑及工藝的研究。