含均三嗪氧化殼聚糖/硅雜化材料對棉織物性能的影響

徐惠棟，張　楠，雷明珠，何雪梅

(鹽城工學院紡織服裝學院，江蘇鹽城 224051)

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含均三嗪氧化殼聚糖/硅雜化材料對棉織物性能的影響

徐惠棟，張楠，雷明珠，何雪梅

(鹽城工學院紡織服裝學院，江蘇鹽城 224051)

摘要：以高碘酸鈉選擇性氧化殼聚糖作為交聯(lián)劑，γ-氨丙基三乙氧基硅烷為硅偶聯(lián)劑，協(xié)同三聚氰胺對棉織物進行表面改性處理，研究改性對棉織物物理機械性能和抗紫外性能等的影響。結(jié)果表明：當采用氧化殼聚糖與三聚氰胺用量摩爾比為2∶1，γ-氨丙基三乙氧基硅烷用量為3mL，處理時間90min，溫度為70℃時，改性棉織物的柔軟性、抗紫外、抗皺性能得到一定的提升，但是經(jīng)改性處理后，棉織物的強力略有降低。

關(guān)鍵詞：氧化殼聚糖三聚氰胺硅偶聯(lián)劑棉織物染色

0引 言

棉織物由于良好吸濕透氣性，親膚環(huán)保，穿著舒適等優(yōu)點，深受人們喜愛，但棉織物本身存在著易變形，抗皺性及耐微生物性能較差等缺陷。隨著工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境的破壞日趨嚴重，紫外線對人體的危害也愈來愈受到的重視。普通的棉織物對屏蔽紫外線輻射的能力尚不足[1]。為了提高棉織物的服用性能賦予棉織物抗皺、抗紫外、抗菌、阻燃、柔軟等特殊的功能，增強染色性能，對棉織物進行化學改性[2-5]一直是經(jīng)久不衰的課題，例如研究者們利用陽離子化合物對棉改性，提高染色性能[6]；利用樹脂整理劑交聯(lián)棉織物增強棉織物的回彈性，降低縮水性能等；利用無機的或有機的整理劑進行抗紫外整理等等[7; 8]。但普通紡織品的紫外線遮蓋率一般較低，隨著人們生態(tài)環(huán)保意識增強，一般化學后整理試劑存在毒性，不易降解、甲醛問題而受到限用。利用天然無毒的生物高分子對棉織物進行多功能復合整理成為研究的焦點[3; 9]。近年來，對天然多糖包括纖維素，淀粉，殼聚糖，魔芋葡萄糖等進行選擇性氧化，制備的雙醛多糖由于天然無毒，作為環(huán)境友好型的交聯(lián)整理劑被廣泛應用[10]。本研究以高碘酸鈉選擇性氧化的雙醛殼聚糖作為交聯(lián)劑，硅偶聯(lián)劑存在下，協(xié)同三聚氰胺對棉織物進行改性處理，研究含均三嗪殼聚糖/硅雜化材料對棉織物物理機械性能、抗紫外性能的影響。

1實驗部分

1.1實驗材料

漂白棉織物

1.2化學試劑與染料

殼聚糖,B.R.,浙江金殼生物化學有限公司；高碘酸鈉,A.R,國藥集團化學試劑有限公司；三聚氰胺, A.R,天津市博迪化工有限公司；γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550), 南京品寧偶聯(lián)劑有限公司；硼氫化鈉A.R., 上海山浦化工有限公司。

1.3實驗方法

1.3.1殼聚糖高碘酸氧化物的制備

稱取3克殼聚糖于150mL0.3mol/L的高碘酸鈉溶液中，在30℃避光條件下恒溫振蕩反應2h后，加入0.1mol/L的乙二醇溶液40ml，靜置0.5h之后加入150ml丙酮沉淀，抽濾洗滌、脫水、烘干，制得氧化雙醛殼聚糖，冷凍干燥后封袋保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2氧化殼聚糖/三聚氰胺/硅雜化溶液對棉織物的改性

利用一定摩爾比的氧化殼聚糖與三聚氰胺，以硅烷偶合劑KH550為交聯(lián)劑，在弱酸性(冰醋酸調(diào)節(jié)pH至5～6)條件下對棉織物進行表面改性，再經(jīng)0.2mol/L NaBH4還原30min，水洗烘干，測定處理后棉織物的白度、抗紫外等物理機械化學性能。具體流程為：配置含均三嗪氧化殼聚糖/硅雜化溶液(冰醋酸調(diào)節(jié)pH至5～6)→對棉織物改性處理(浴比1:80，70℃，60min)→NaBH4溶液還原(浴比1:30，0.2mol/L，30min)→水洗→烘干待測。

1.4測試方法

1.4.1白度的測定

依據(jù)GB8425―1987標準，將棉織物折疊成四層，折疊整齊，在WSD-Ⅲ型全自動白度計上進行測定，為了確保測定誤差更小，分別測定3次并取其平均值，用Wh表示。

1.4.2抗紫外性能的測定

將布樣置于YG(B)912E型紡織品防紫外性能測試儀上，測定織物的UVA、UVB和UPF。

1.4.3抗皺性能的測定

按GB/T3819-1997《紡織品織物折痕回復性的測定回復角法》中垂直法測試，布樣置于YG541B型織物折皺彈性測試儀上測定急彈和緩彈回復角。

1.4.4斷裂強力的的測定

按GB/T 3923-1997紡織品織物拉伸性能：斷裂強力和斷裂伸長的測定條樣法，在HD026NS型電子織物強力儀上測定出織物的斷裂強力(N)、斷裂伸長率(%)等值，試樣夾持長度為200mm，預加張力50 N，拉伸速度100mm/min。

1.4.5硬挺度的測定

在YG(B)022D型自動硬挺度測試儀上進行織物伸出長度、抗彎長度、抗彎剛度的測定，采用B法(即正反面測試法)、45°測量角度、濕度65%、溫度20℃。

2結(jié)果與討論

2.1不同處理條件對棉抗紫外性能的影響

2.1.1氧化殼聚糖與三聚氰胺用量比對織物性能影響

研究氧化殼聚糖與三聚氰胺用量比對棉織物性能的影響，結(jié)果如表1。由表1中數(shù)據(jù)可知，氧化殼聚糖與三聚氰胺用量比對棉織物白度影響不大。與未處理的織物相比，改性后的織物的UPF值皆增加了，說明抗紫外性能提高。這是由于織物表面引入的含均三嗪硅雜化材料對紫外光有一定的吸收緣故[11; 12]。但是隨著氧化殼聚糖用量的減小，改性織物UPF值逐漸降低。當氧化殼聚糖與三聚氰胺的比例為2:1時，UVA，UVB的百分比最小，即紫外線透過率最小，說明含均三嗪硅雜化材料在UVA和UVB區(qū)有較強的吸收。因此，以下研究選擇氧化殼聚糖與三聚氰胺摩爾比為2:1。

表1同比例氧化殼聚糖與三聚氰胺處理后棉織物的表面性能的變化

OCS:TMMUVA(%)UVB(%)UPFWh未改性4.075.0320.2875.694:12.83.4329.1874.582:12.663.2328.9175.231:12.943.4529.0474.231:23.173.4328.7475.461:33.213.8226.1274.38

2.1.2KH550用量的的影響

按照OCS:TMM用量比為2:1分別稱取一定量的氧化殼聚糖與三聚氰胺配置濃度1%的雜化溶液，分別加入0.5mL，1mL，2mL，3mL，4mL，5mL的KH550，研究KH550用量對處理效果的影響。測定處理后織物白度、抗紫外等性能，結(jié)果如表2所示。由表中數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，隨著KH550用量的增加，棉織物白度略有降低，但降低不明顯。隨著KH550用量的增大，UPF值呈先增大后減小，當KH550用量為3mL時，UVA和UVB值達到最小，UPF值最大，抗紫外效果最佳，說明在此交聯(lián)劑濃度下，整個反應體系交聯(lián)達到最佳狀態(tài)。

表2　不同量KH550處理后棉織物表面性能的變化

2.1.3處理溫度的影響

選擇OCS:TMM用量比為2:1， KH550用量3mL，調(diào)節(jié)pH至5～6，溫度分別在40℃，50℃，60℃，70℃，80℃，90℃條件下處理棉織物，研究溫度變化對改性棉織物的抗紫外和白度影響，結(jié)果如表3所示。由表3可知，溫度變化對棉織物白度影響不很明顯，但改性織物的UPF值隨著溫度升高先增大后呈降低趨勢。當溫度為70℃時，UVA和UVB值都達到最小，抗紫外UPF值最大。說明溫度增加，分子運動加快，有助于化學反應的進行，70℃時，交聯(lián)反應比較充分，此時改性織物的抗紫外效果較好。超過70℃，抗紫外效果略有下降，反應溫度太高，生成鍵不穩(wěn)定。因此，選擇 70 ℃為最佳的處理溫度。

表3　不同處理溫度對棉織物表面性能的影響

2.1.4處理時間的影響

研究處理時間對改性棉織物白度、抗紫外等性能影響，結(jié)果如表4。由表4可知，時間對棉織物白度影響不顯著。改性織物的UPF值卻隨著處理時間的增大，逐漸增大，當處理時間為90min時，UVA和UVB值都達到最小， UPF值最大，說明整個反應體系中交聯(lián)反應比較充分，改性織物的抗紫外效果較好。

表4　不同處理時間對棉織物表面性能的影響

2.2物理機械性能

在OCS:TMM用量比為2:1， KH550用量3mL， pH 5～6，溫度70℃，時間為90min條件下處理棉織物，測定處理后棉織物的斷裂強力、折皺回復角、硬挺度等性能，結(jié)果如表5所示。從表5中數(shù)據(jù)可知，含均三嗪氧化殼聚糖/硅雜化材料處理棉后，棉織物的強力略有降低，因為在弱酸性溶液中處理會使棉纖維素受到損傷，從而使棉織物強力下降。與未處理織物相比，改性后棉織物的抗彎長度和抗彎剛度有所降低，說明經(jīng)均三嗪氧化殼聚糖/硅雜化材料處理后，棉織物柔軟性增強；此外，改性處理后棉織物的折皺回復角增大，抗皺性能增強。這是由于整理后，均三嗪氧化殼聚糖/硅雜化材料在織物表面沉積形成具有Si-O-Si網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的薄膜，Si-O鍵的鍵角在外力作用下可以被改變，外力消除后又復原，因此鏈可以收縮，賦予纖維彈性，抗皺性能增強。另外纖維表面引入-OH等基團會與棉纖維交聯(lián)封閉羥基，也有助于纖維抗皺性能的改善。

表5　最佳工藝條件處理后棉織物物理機械性能的變化

3結(jié)論

為了增強棉織物的抗紫外、抗皺性能，本文利用含均三嗪的氧化殼聚糖/硅雜化材料處理棉織物，當氧化殼聚糖(OCS)與三聚氰胺(TMM)摩爾比為2:1， KH550用量為3mL， 70℃溫度下處理90min時，改性棉織物的抗紫外、抗皺性能得到較好的提升，不會引發(fā)黃變，具有較好的白度，強力保留率達到91.59%，同時，織物的柔軟性也得到增強。

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Influence of Chitosan/Silica Hybrid Material Containing Triazine on Cotton Fabric Properties

XUHui-dong,ZHANGNan,LEIMing-zhu,HEXue-mei

(College of Textiles & Clothing, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051)

Abstract:The surface modification of cotton fabric was performed by using oxided chitosan, triazine derivatives and KH550. The properties of modified cotton fabrics such as ultraviolet resistance and physical properties were studied. The results showed that ultraviolet resistance performance was improved when the mole ratio of oxided chitosan: melamine was 2:1, KH550 dosage 3ml, treated time 90min, temperature 70℃.The anti-wrinkle properties and the softness were improved while mechanical tensile strength of cotton fabric was slightly lowered after treatment.

Key words:oxidation chitosanmelaminesilane couple agentcotton fabricdyeing

中圖分類號：TS 193.1

文獻標識碼：A

文章編號：1008-5580(2016)01-0079-04

通訊作者：何雪梅(1978-),女,博士，講師，研究方向：生物雜化材料在印染加工中的應用。

基金項目：鹽城市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專項引導資金項目(YKN2014014)以及紡織工業(yè)聯(lián)合會指導性項目(2015046)

收稿日期：2015-10-12