RSD-CAH對真絲織物的功能化改性研究

嚴宏軍，張廣宇，林 紅，陳宇岳(蘇州大學 紡織與服裝工程學院，江蘇 蘇州 215021)

RSD-CAH對真絲織物的功能化改性研究

嚴宏軍，張廣宇，林 紅，陳宇岳
(蘇州大學 紡織與服裝工程學院，江蘇 蘇州 215021)

利用苯丙烯醛(CAH)對多氨基化合物RSD進行接枝改性，制備了紫外吸收劑(RSD-CAH)。利用RSD-CAH對真絲織物進行整理，測試與分析了整理織物的抗紫外抗菌性、耐洗性及吸濕吸水性能。結果表明：整理后真絲織物的UPF值由6.01提高到65.68；織物對大腸桿菌的抑菌率為91.49 %，對金黃色葡萄球菌的抑菌率為93.43 %；在經過30次洗滌后，織物的UPF值仍然達到51.82，且其抑菌率均在88 %以上，說明整理后的真絲織物具有良好的抗紫外及抗菌耐洗性能；整理后的織物具有良好的吸濕吸水性。

紫外吸收劑；真絲織物；抗紫外線；抗菌性

近年來，工業發展帶來的環境污染導致臭氧層濃度的降低，使得太陽光中輻射到地面的紫外線隨之增加，對人類的健康造成了嚴重的影響。據報道[1]，近20年來，紫外輻射對人類的影響主要表現在使人體皮膚出現紅斑及皮膚癌的增加，而且這些影響具有積累效應，童年時代嚴重的紅斑或曬斑與日后致癌有密切聯系。因此，為保護人體免受紫外輻射，抗紫外織物受到了人們的廣泛關注。

真絲織物雖然具有穿著舒適性、可再生性和生物可降解性等化學纖維無法比擬的天然優勢，但在服用過程中容易受到微生物的侵襲，特別在濕熱和有其食物源存在的情況下，微生物在真絲織物內會迅速繁殖，結果使真絲織物受損，使穿著者感到不適，甚至造成疾病的傳播，影響人體健康。所以，賦予真絲織物附加功能，提高它的抗紫外、抗菌性能，對保護人類的健康具有重大的意義。

多氨基化合物(RSD)是一類重要的超支化聚合物，其表面富含大量親水性氨基。利用其獨特的結構、優異的性能及合成的簡易性，可對其端基進行功能化改性，制備功能型超支化聚合物[2]。本研究利用苯丙烯醛(CAH)接枝到RSD上成功合成了RSD-CAH，在RSD表面引入C＝N基團及苯環結構，增加了其紫外吸收性能。利用RSD-CAH對真絲織物進行抗菌、抗紫外整理，研究了整理后真絲織物的抗菌性、抗紫外性及吸濕吸水性能，為多氨基化合物在天然纖維功能化改性中的應用提供了理論依據。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

織物：桑蠶絲電力紡(64 g/m2)；

試劑：RSD(實驗室自制)；CAH，分析純(AR級以上)；營養瓊脂、營養肉湯，均為生化試劑(上海中科昆蟲生物技術開發有限公司)；大腸桿菌和金黃色葡萄球菌(蘇州大學生命科學學院)。

儀器：Labshere UV-1000F紡織品抗紫外因子測試儀(美國Labshere公司)，Nicolet 5700型紅外光譜儀(美國產)，YG026B型電子織物強力機(常州市華紡紡織儀器有限公司)，WSD-5型全自動白度儀(上海精勝科學儀器有限公司)，LRH-250A生化培養箱(廣東省醫療器械廠)，SHZ-82A數顯測速恒溫搖床(蘇州威爾實驗用品有限公司)。

1.2 實驗方法

RSD-CAH的制備：將10 g RSD溶解在50 mL甲醇溶液中，配置成RSD的甲醇溶液。取3.3 g CAH溶解在10 mL甲醇溶液中，并用恒壓漏斗慢慢滴加到RSD溶液中，使RSD與CAH的質量比為3∶1。滴加完畢后在50 ℃下反應4 h，然后轉移至旋轉蒸發儀茄形燒瓶中，減壓除去甲醇，得到黏稠狀的RSD-CAH。

織物整理工藝：采用浸漬法對真絲織物進行整理，RSD-CAH質量濃度為4 g/L，浸漬溫度為60 ℃，浸漬時間為30 min，浸漬后取出水洗，采用130 ℃焙烘5 min[3]。

1.3 測試方法

1.3.1 RSD-CAH的FTIR分析

將RSD-CAH涂于KBr單晶片上，直接置于光路中進行測試。以波數為橫坐標，透射率為縱坐標。

1.3.2 真絲織物的抗紫外測試

在Labshere UV-1000F紡織品抗紫外因子測試儀上測定?？椢锓雷贤饩€效果用紫外線防護指數UPF表示，每塊布樣不同位置測量5次，計算平均值。

1.3.3 真絲織物的抗菌性能測試

參照FZ/T 73023—2006《抗菌針織品》中附錄D，以振蕩法測定織物的抗菌性能。所用菌種為大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，試樣的抗菌性能以抗菌率表示，按下式計算：

式中：A為未處理織物的活菌數；B為處理織物的活菌數。

1.3.4 整理織物的耐洗性測試

參照FZ/T 73023—2006《抗菌針織品》中附錄C的簡化洗滌條件及程序，用2 g/L標準合成洗滌劑，浴比1︰30，水溫(40±3)℃，投入試樣，洗滌5 min，然后用自來水清洗2 min，計為洗滌1次。對待測整理織物進行5，10，20，30次標準洗滌，分別測試洗滌后整理織物的UPF值和抑菌率。

1.3.5 抗紫外真絲織物的白度測試

用WD-5型全自動白度儀測定。將織物折疊成4層，選取不同位置測4次，取平均值。

1.3.6 真絲織物的拉伸強力測試

各試樣沿經緯向各剪3條5 cm×30 cm的布條，在YG026B型電子織物強力機上設定的測試條件為：拉伸速度200 mm/min，夾持長度200 mm，預張力100 cN，測定織物的經緯向斷裂強度和斷裂伸長率，以3次的算術平均值作為該試樣的經緯向斷裂強度和斷裂伸長率。

1.3.7 真絲織物吸濕、吸水性測試

真絲織物吸濕性測試：將整理前后的真絲織物140 ℃下烘干至恒量并稱其質量，懸掛于恒溫、恒濕環境中(溫度20 ℃，相對濕度65 %)平衡24 h后稱其質量，計算其平衡回潮率W：

式中：M0為真絲織物的干重；M1為真絲織物吸濕平衡后質量。

真絲織物吸水性測試：參照標準ZBW 04019—90《紡織品毛細效應實驗方法》。實驗條件：試樣規格為200 mm×50 mm，經緯向各3條；毛細效應容器中的水溫應為(27±2) ℃，在試樣下端8～10 mm處夾上2.94 cN(3 gf)的張力夾，張力夾平面與標尺的零位線平齊，設定測試時間為30 min，記錄液面上升高度。

2 結果與討論

2.1 RSD-CAH的合成

2.1.1 RSD-CAH化合物的合成原理

圖1是RSD-CAH化合物制備的反應方程式。RSD表面存在的氨基與CAH表面上的醛基結合生成席夫堿，從而在RSD化合物上引入C＝N及苯環結構。

2.1.2 RSD-CAH化合物的紅外光譜分析

圖2是利用CAH對RSD化合物進行接枝改性，制備的RSD-CAH的紅外光譜圖。紅外光譜顯示，在693 cm-1和757 cm-1波數處出現的一對銳峰為單取代鍵苯的特征峰，表明產物RSD-CAH中有苯環存在；1 639 cm-1處為席夫堿的特征吸收峰，席夫堿的—CH—基團的伸縮和彎曲振動分別出現在2 942 cm-1和1 452 cm-1[4]處，表明RSD與CAH是按照圖1所示的原理進行反應的。CAH接枝到了RSD表面，成功地制備了RSD-CAH化合物。

圖1 RSD-CAH的合成原理Fig.1 Synthesis Principle of RSD-CAH

圖2 RSD-CAH的紅外光譜圖Fig.2 Infrared Spectra of RSD-CAH

2.2 RSD-CAH整理真絲織物的抗紫外、抗菌性能

2.2.1 整理真絲織物的抗紫外性能

配制4 g/L的RSD及RSD-CAH水溶液，采用浸漬法，浴比為1︰50，處理溫度為60 ℃，浸漬時間為60 min，取出水洗后烘干并放入烘箱中130 ℃焙烘5 min，測試整理前后真絲織物抗紫外性能。

表1為未處理真絲織物和整理后真絲織物的防紫外線測試結果。由表1可知，普通真絲織物本身對紫外線也具有一定的吸收能力，這是由于真絲纖維中的色氨酸、酪氨酸側基中芳香環具有吸收紫外線的功能。經過RSD水溶液整理后的真絲織物的抗紫外性能有一定的提高，這是由于RSD吸附在真絲織物表面，增加了其對紫外光的吸收作用。用RSD-CAH水溶液對真絲織物進行抗紫外整理，整理后真絲織物的UPF值顯著增大，達到65.68，且對UVB區的防護更加明顯[5]。這是由于在RSD表面成功地引入了席夫堿及苯環，這些基團結構進一步提高了織物吸收紫外線的能力。

表1 真絲織物的平均紫外透過率和UPF值Tab.1 UPF Value and Average Ultraviolet Transmittance of Silk Fabric

2.2.2 整理真絲織物的抗菌性能

表2為RSD及RSD-CAH處理真絲織物的抗菌性能結果。由表2可知：經RSD處理的真絲織物對大腸桿菌的抑菌率為88.74 %，對金黃色葡萄球菌的為89.06 %；經RSD-CAH處理的真絲織物對大腸桿菌的抑菌率為91.49 %，對金黃色葡萄球菌的為93.43 %?？梢?，經RSD-CAH處理真絲織物具有良好的抑菌效果，且對金黃色葡萄球菌抑菌率高于對大腸桿菌的抑菌率。

表2 RSD及RSD-CAH處理真絲織物的抗菌性能Tab.2 Antibacterial Performance of Silk Fabric Treated with RSD or RSD-CAH

2.3 整理真絲織物的耐洗性

抗紫外耐洗性是評價抗紫外整理效果的一個很重要的指標。按洗滌標準對整理后的真絲織物分別進行5，10，20，30次洗滌，測試洗滌后真絲織物的抗紫外性能及白度，見表3。

表3 整理真絲織物的抗紫外耐洗性Tab.3 Washable Performances of the Finished Silk Fabric

由表3可知，整理后的真絲織物白度有一定程度的降低。經過5，10，20，30次洗滌后白度略有上升，但抗紫外性能有一定的下降。經過30次洗滌后，整理真絲織物的UPF值下降了21.1 %，但仍然可以達到51.82，說明整理后的真絲織物具有較好的抗紫外耐洗性。

表4顯示，隨著洗滌次數的增加，真絲織物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率均稍有降低，但仍具有優良的抗菌效果，即使洗滌30次后，織物對2種細菌的抑菌率仍達88.05 %和88.85 %。說明經RSD-CAH溶液整理的真絲織物具有良好的抗菌耐洗性。

表4 洗滌不同次數后整理織物的抗菌性能Tab.4 Antibacterial Performance of the Finished Silk Fabric after Laundering Different Times

2.4 整理工藝對真絲織物強力的影響

從表5可以看出，整理后的真絲織物經緯向強力基本不變，說明RSD及RSD-CAH的水溶液對真絲織物的結構基本沒有影響。

表5 整理前后真絲織物的力學性能Tab.5 Mechanical Property of Silk Fabric before and after Finishing

2.5 真絲織物的吸濕吸水性

普通真絲織物與經過RSD及RSD-CAH整理后測得的回潮率分別為8.49 %，8.71 %，8.60 %。數據顯示，真絲經過RSD溶液整理后，其回潮率增大，這是因為吸附在織物表面的氨基與水具有良好的親和性，更容易吸濕。RSD-CAH中部分氨基被疏水性基團取代，導致其回潮率相對RSD整理后的真絲織物略有降低。

纖維的吸水能力取決于纖維的微孔和孔隙及纖維的表面形態結構。表6為普通真絲織物和整理后的真絲織物吸水性能參數表。

表6 整理前后真絲織物的吸水性Tab.6 Water Absorbability of Silk Fabric before and after Finishing

從表6可以看出，經過整理后的真絲織物其吸水性有所提高。因為整理溶液呈弱堿性，整理后纖維的表面受到一定的侵蝕作用，織物中的微孔隙結構增加，增強了毛細效應，并且整理后的織物表面存在著大量親水性基團，因而其吸水性增強[6-7]。

3 結 論

1)FTIR表明，RSD表面存在的氨基具有和苯丙烯醛(CAH)表面上的醛基結合生成席夫堿的能力，從而在多氨基化合物RSD上引入C＝N及苯環結構。

2)與普通真絲織物相比，整理后真絲織物的UPF值由6.01提高到65.68；織物對大腸桿菌的抑菌率為91.49 %，對金黃色葡萄球菌為93.43 %；整理后的真絲織物白度有一定的下降；整理后的真絲織物經過5，10，20，30次洗滌后，抗紫外性能有所下降，但其UPF值仍可達到51.82，抑菌率均在88 %以上，這說明整理后的真絲織物具有良好的抗紫外及抗菌耐洗性能。

3)通過對整理后的真絲織物的性能測試可知，整理后的真絲織物強力基本不變，但織物的吸濕、吸水性能有所提高。

[1]李全明，王崇礴，王浩.防紫外線織物的研究[J].高科技纖維與應用，2002，27(3)：19-21.

[2]曹民干，余駿，吳磊.超支化聚合物的制備及其應用[J].塑料，2006，35 (3)：107-109.

[3]張廣宇，張峰，嚴宏軍，等.RSD–CAH的制備及其對真絲織物的抗紫外整理[J].紡織導報，2009(11)：45-48.

[4]董炎明，王勉，吳玉松，等.殼聚糖衍生物的紅外光譜分析[J].纖維素科學與技術，2006，9(2)：42-56.

[5]董炎明，畢丹霞，趙雅青，等.十一種殼聚糖衍生物的紫外吸收特性[J].應用化學，2005，22(10)：1050-1054.

[6]胡鳳霞，張健，盛家鏞，等.真絲纖維原纖化處理方法的探討[J].絲綢，2004，(11)：18-19.

[7]李國星，殷保璞，章悅庭，等.高吸水性PVA纖維的研制及其性能分析[J].非織造布，2009，17(26)：28-32.

Study on the Functional Modifi cation of Silk Fabrics Finished by RSD-CAH

YAN Hong-jun, ZHANG Guang-yu, LIN Hong, CHEN Yu-yue
(College of Textile and Clothing Engineering, Soochow University, Suzhou 215021, China)

To get a UV absorber (RSD-CAH), the benzene acrolein (CAH) was grafted on the multi-amino compound named RSD. Silk fabric was treated with this kind of UV absorber. The antibacterial and anti-UV performances of the treated silk fabric were tested, and moisture absorption, water absorbability and washable performances of the finished fabric were also studied. The results showed that: the silk fabric's UPF value was increased from 6.01 to 65.68. The antibacterial rate of the fabric to E. coli bacteria was 91.49 %, and to Staphylococcus Aureus was 93.43 %. After laundering 30 times, the UPF value of the finished silk was still up to 51.82, and its antibacterial rate was more than 88 %, which indicates that the finished silk fabric has a good UV shielding effect and antibacterial properties. And the finished silk fabric has good moisture absorption and water absorbability.

Ultraviolet absorber; Silk fabric; Anti-UV; Antibacterial activity

TS195.644

A

1001-7003(2010)11-0001-04

2010-09-01

國家教育部博士點基金項目(20060285004)；江蘇省高校重大基礎研究項目(08KJA540001)

嚴宏軍(1987－ )，男，碩士研究生，研究方向為纖維材料。通訊作者：陳宇岳，教授，博士生導師，chenyy@suda.edu.cn。