蠶蛹蛋白粘膠長絲針織物的漂白工藝研究

周立群，孟家光

(西安工程大學 紡織與材料學院，西安 710048)

蠶蛹蛋白粘膠長絲針織物的漂白工藝研究

周立群，孟家光

(西安工程大學 紡織與材料學院，西安 710048)

選用蠶蛹蛋白粘膠長絲針織物為研究對象，針對蠶蛹蛋白粘膠長絲在堿性條件下易發生水解的問題，選用Na2CO3作堿劑，通過單因素實驗法，討論了各因素對手感、白度和頂破強力的影響，確定了較佳的漂白工藝，即過氧化氫體積濃度25 mL/L(質量分數為30 %)，尿素質量濃度10 g/L，漂白溫度70 ℃，漂白時間70 min，pH值為10。采用該工藝可獲得良好的漂白效果。

蛹蛋白粘膠長絲；白度；頂破強力；單因素實驗

蠶蛹蛋白粘膠長絲是一種新型再生蛋白質纖維，簡稱PPV，又稱波特絲或蠶蛹蛋白絲，由70 %的粘膠紡絲原液和30 %的蠶蛹蛋白液濕法紡絲而成，是化纖新產品中的奇葩。先采用化學法從蠶蛹中提取紡絲用蛋白質，然后在一定條件下與粘膠紡絲原液共混進行紡絲，使其蛋白質組分聚集于纖維表面，而成為具有皮芯結構的長絲[1]。該長絲的特點是集蠶絲和粘膠長絲的優點于一身，有著真絲般柔和的光澤和滑爽的手感，具有良好的吸濕性能；能有效地促進皮膚的新陳代謝，防止皮膚衰老，并具止癢、抗陽光輻射的功效；它在透氣性、染色性、懸垂性、抗折皺性和回彈性等方面均優于蠶絲，符合消費者崇尚自然的趨勢,是—種新型的制作高檔內衣及春夏服裝的理想的紡織材料，具有良好的市場前景。由于蠶蛹蛋白粘膠長絲本身呈金黃色，且同時含有蛋白質和纖維素兩種纖維，加大了漂白工藝的難度。

本研究通過單因素實驗法，探討蛹蛋白粘膠長絲針織物的漂白工藝，分析漂白劑、時間、溫度及pH值等因素對織物強力和白度等的影響，以期獲得較佳的漂白工藝。

1 實 驗

1.1 實驗材料及儀器

材料：133×3 dtex(3/120 D)蠶蛹蛋白粘膠長絲羅紋半空氣層針織物(120 cm×65 cm，原織物白度為31.88 %，頂破強力為401.3 N)。

儀器：DHG-9075A電熱恒溫鼓風干燥箱、數顯恒溫水浴鍋、YG(B)026D型電子織物頂破強力機、DSBD-1型數字白度儀、pHS-25數字式pH計。

1.2 漂白試劑及實驗

1.2.1 漂白試劑的選擇

實驗采用過氧化氫氧化漂白法。為提高過氧化氫的漂白活性，實驗中加入了尿素，它與過氧化氫形成過氧化尿素，漂白能力更強，實質上還是過氧酸漂白體系。由于不直接使用過氧酸，所以這個體系更安全、方便[3]。蠶蛹蛋白粘膠長絲不耐堿，在堿性條件下，當NaOH或Na2CO3質量分數達到20 %時，蛋白質就容易水解成氨基酸，本實驗選用堿性較弱的Na2CO3作堿劑。

1.2.2 漂白試劑

過氧化氫(質量分數為30 %)、碳酸鈉(分析純)、硅酸鈉(穩定劑，分析純)、精練劑(工業純)、滲透劑(工業純)、尿素(分析純)、真絲保護劑。

1.2.3 漂白實驗方法

室溫下在燒杯中配置漂白液，放入試樣，然后置于恒溫水浴鍋中加熱，待漂液快速升溫至設定值后，漂白至設定時間。為了達到良好的漂白效果，需不斷攪拌使漂白均勻。漂白后充分水洗，自然晾干。

2 測試指標與評價方法

2.1 測試指標

實驗漂白力求在不損傷或者盡量少損傷織物的條件下達到理想的漂白效果，并且為使織物能夠達到最佳的服用性能，最好少破壞其性能。蠶蛹蛋白絲織物在漂白過程中會有蛋白質的損傷影響其性能，但是由于條件限制無法準確測定其蛋白質損傷，故本實驗采用白度和頂破強力2個指標來測定。

2.1.1 白度測定

按照GB 8425－87《紡織品 白度的儀器評定方法》對處理織物白度進行測試，將織物折疊4層放于白度計小孔處，測量白度。選擇織物的3處不同地方測試，取平均值。

2.2.2 頂破強力測定

按照GB/T 3923.1－1977《紡織品 織物拉伸性能第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定 條樣法》,使用電子織物頂破強力機對處理織物樣品進行頂破強力的測試。每塊布樣剪5塊，測試取其平均值。

2.2 評價方法

蛹蛋白粘膠纖維織物對人體的保健功能是由蠶蛹蛋白產生的，在漂白過程中盡可能地降低蛹蛋白的損失。白度與頂破強力這兩個指標越大越好，而失重率則越小越好。本實驗采用單因子分析方法，分別探討過氧化氫體積濃度、尿素質量濃度、溫度、時間等對上述指標的影響。

3 結果與討論

3.1 過氧化氫用量的確定

通過實驗對過氧化氫用量進行單因素分析，其中，過氧化氫體積濃度為5～30 mL/L，Na2CO3質量濃度為1.5 g/L，Na2SiO3質量濃度為10 g/L，精練劑、滲透劑質量濃度均為2 g/L，尿素質量濃度為10 g/L，pH值為10，時間為60 min，溫度為80 ℃，浴比為1∶20，加少量真絲保護劑。過氧化氫用量與漂白后織物白度和頂破強力的關系如圖1所示。

由圖1可知，隨著過氧化氫體積濃度的增加,織物的白度提高，當體積濃度達到25 mL/L以后，隨著過氧化氫體積濃度的增加，織物白度開始下降，這是因為過氧化氫本身性質不穩定易分解；過氧化氫漂白，體積濃度過低達不到漂白的目的，過高會氧化破壞纖維的分子鏈，使聚合度降低，從而影響到織物的頂破強力，使織物的服用性能降低，過氧化氫體積濃度大于20 mL/L時，織物白度提高，但頂破強力明顯降低。綜合考慮，選用過氧化氫體積濃度為20 mL/L。

3.2 尿素用量的確定

通過實驗對尿素用量進行單因素分析，其中，尿素質量濃度取4～14 g/L，Na2SiO3質量濃度為10 g/L，Na2CO3質量濃度為1.5 g/L，H2O2體積濃度為25 ml/L，精練劑、滲透劑質量濃度均為2 g/L，pH值為10，時間為60 min，溫度為70 ℃，浴比為1∶20，加少量真絲保護劑。尿素用量與漂白后織物白度和頂破強力的關系如圖2所示。

圖2 尿素質量濃度與白度、頂破強力的關系Fig.2 Relationship between urea density and Whiteness,Bursting strength

由圖2可知，織物的白度隨尿素質量濃度的增加而提高。尿素質量濃度大于10 g/L時，織物白度降低，頂破強力也明顯減小。綜合考慮，選用尿素質量濃度為10 g/L。

3.3 pH值的確定

通過實驗對pH值進行單因素分析，其中，pH值為7～12，Na2SiO3質量濃度為8 g/L，Na2CO3質量濃度為1.5 g/L，H2O2體積濃度為25 mL/L，精練劑、滲透劑質量濃度均為2 g/L，尿素質量濃度為10 g/L，時間為60 min，溫度為70 ℃，浴比為1∶20，加少量真絲保護劑。pH值與漂白后織物白度和頂破強力的關系如圖3所示。

圖3 pH值與白度、頂破強力的關系Fig.3 Relationship between pH value and Whiteness,Bursting strength

由圖3可知，織物白度隨著pH值的增大而提高，pH值在10左右達到最佳效果，蠶蛹蛋白粘膠長絲不耐強堿，繼續提高pH值，會使織物手感變硬，損傷纖維組織，失去蠶絲光澤；pH值大于10時，白度雖有提高，但頂破強力明顯減小，織物手感變硬。綜合考慮，選用漂液pH值在10左右。

3.4 漂白時間的確定

通過實驗對漂白時間進行單因素分析，其中，時間為40～90 min，Na2SiO3質量濃度為8 g/L，Na2CO3質量濃度為1.5 g/L，H2O2體積濃度為25 mL/L，精練劑、滲透劑質量濃度均為2 g/L，尿素質量濃度為10 g/L，pH值為10，溫度為70 ℃，浴比為1∶20，加少量真絲保護劑。時間與漂白后織物白度和頂破強力的關系如圖4所示。

圖4 漂白時間與白度、頂破強力的關系Fig.4 Relationship between bleaching time and Whiteness,Bursting strength

由圖4可知，織物的白度隨漂白時間的延長而提高，但達到一定時間后，白度提高并不明顯。主要原因是漂白時間延長，漂白液中的有效漂白成分可以更加徹底地與纖維中的色素及雜質發生反應，但達到類似飽和的程度后，即使再延長漂白時間，也不會明顯地提高漂白效果，只能增加能耗。漂白時間小于70 min，織物的白度和頂破強力都隨時間延長而增加；超過70 min，白度變化不大，而頂破強力明顯減小。綜合考慮，選用漂白時間在70 min左右。

3.5 漂白溫度的確定

通過實驗對漂白溫度進行單因素分析，其中，溫度為40～90 ℃，Na2SiO3質量濃度為10 g/L，Na2CO3質量濃度為1.5 g/L，H2O2體積濃度為25 mL/L，精練劑、滲透劑質量濃度均為2 g/L，尿素質量濃度為10 g/L，pH值為10，時間為60 min，浴比為1∶20，加少量真絲保護劑。溫度與漂白后織物白度和頂破強力的關系如圖5所示。

圖5 漂白溫度與白度、頂破強力的關系Fig.5 Relationship between bleaching temperature and Whiteness, Bursting strength

由圖5可知，隨著漂白溫度的提高，織物白度逐步增加。由于室溫下過氧化氫的分解率比較緩慢，提高漂白溫度，過氧化氫的分解率提高，織物的白度隨之提高。溫度超過70 ℃，白度增加緩慢，頂破強力明顯降低，手感變硬。綜合考慮，選用漂白溫度為70 ℃。

3.6 漂白織物的質量指標分析

通過單因素分析法得出了各影響因素較佳的條件，在此條件下對蠶蛹蛋白粘膠長絲織物進行漂白，測定漂白后織物的白度及頂破強力。漂白前后織物質量指標比較如表1所示。

表1 漂白前后織物白度和頂破強力比較Tab.1 Whiteness and Bursting strength value before and after bleaching treatment

由表1看出，經較優工藝處理，織物白度明顯提高，頂破強力有所下降但控制在較好的范圍內，這說明在漂白劑、高溫、堿的相互作用下，織物受到了一定程度的損傷，因此在加工中一定要控制好工藝條件；織物手感變化較小，說明經漂白后織物的服用性能基本沒有降低。可以得出，蠶蛹蛋白粘膠長絲織物氧化漂白的較佳工藝可以達到滿意的效果。

4 結 語

本實驗對蠶蛹蛋白粘膠長絲針織物產品的漂白性能進行了研究分析，做了各單因素對漂白性能的影響試驗。測試得出漂白蠶蛹蛋白粘膠長絲針織物的較佳工藝，即過氧化氫體積濃度25 mL/L(質量分數為30 %)，尿素質量濃度10 g/L，漂白溫度70 ℃，漂白時間70 min，pH值10，浴比為1∶20。經過漂白后，蠶蛹蛋白粘膠長絲針織物的頂破強力有所下降，但是影響不大。

由于實驗條件有限，本研究未能把蛹蛋白流失量作為一個指標來衡量，今后可以增加漂白后織物的手感指標，與白度、頂破強力一起進行綜合評價。

[1] 施艷秀，陳國強.蠶蛹蛋白粘膠長絲/棉針織物的練漂[J].印染，2008(4)：21-23.

[2] 范立紅，沈蘭萍.紡織品檢測實驗教程[M].西安：西安工程科技學院，2002：15-71.

[3] 宋心遠.新型纖維及織物染整[M].北京：中國紡織出版社，2006：265-313.

Research on bleaching processes of silkworm pupa protein viscose filament knitted fabric

ZHOU Li-qun, MENG Jia-guang
(Faculty of Textile and Materials, Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048, China)

Cocoon pupa protein viscose filament knitted fabric was chosen as research object in this paper. In view of the pupa protein viscose filament is easy to give rise to the hydrolysis problem under the alkalinity condition, taking Na2CO3to make the neutralization agent, the single factor experiment method is used to discuss the influence of various factors on hand-feel, whiteness and the bursting strength. The optimum conditions are hydrogen peroxide concentration 25 mL/L(Weight percent 30 %), urea density 10 g/L, pH value 10 at 70 ℃ for 70 min. The ideal bleaching effect can be obtained with the above process conditions.

Cocoon protein viscose filament; Whiteness; Bursting strength; Single factor experiment

J523.5

A

1001-7003(2011)05-0010-03

2010-10-09；

2011-04-05

周立群(1983－ )，女，碩士研究生，研究方向為功能性紡織品的研究與開發。