絲膠改性纖維的研究進展

周洪榮

(山東絲綢紡織職業學院，山東 淄博 255300)

1 前 言

絲膠蛋白作為一種生物相容性優良的天然高分子材料，具有易溶、吸水、凝膠化、可改性和抗氧化等優良特性，被廣泛應用于化妝品、營養保健、醫藥及紡織材料等領域。對于絲膠蛋白在纖維改性中的應用是近幾年逐漸發展起來的。將絲膠蛋白通過特定的交聯劑與滌綸、棉等纖維固著，使交聯后的纖維織物在保持原有特性的基礎上，增加了天然絲膠的功能，大大提升了織物的服用性能和價值空間。本文主要就絲膠蛋白在滌綸、棉等纖維改性方面的研究成果和動向作簡要綜述。

2 改性的原理與方法

絲膠蛋白的分子結構中含有大量的—COOH、—NH2、—OH等水溶性基團，是易溶于水的球狀分子，為了提高絲膠改性后纖維的水洗牢度，需要將絲膠分子較牢固地固著在纖維分子上。為此，在用絲膠對纖維進行改性過程中，需要對纖維或者絲膠進行預處理，以使絲膠與纖維能更好的滲透接觸，同時給予合適的交聯劑、催化劑及必要的反應條件等。

2.1 預處理

2.1.1 滌綸等合成纖維的堿減量處理

在用絲膠對滌綸、腈綸等合成纖維進行改性時，由于其表面光滑，絲膠很難被吸附，因此要對這些合成纖維織物進行堿減量處理，使其表面凹凸不平，產生孔洞，以使絲膠進入纖維的孔洞中，較為容易地附著在織物上。堿減量處理選用較濃的NaOH溶液，在較高溫度中處理織物。滌綸一般要90 ℃，NaOH 6 g/L，以1227作為堿減量促進劑[1]，腈綸可入80 ℃、質量分數為8%的氫氧化鈉溶液中進行堿減量處理[2]。堿減量處理后，這些纖維變細，質量減輕，產生孔洞，使絲膠分子較容易地滲入纖維間隙擴大接觸面，促進交聯反應的進行。

2.1.2 棉等纖維素纖維的選擇性氧化處理

未經處理的棉纖維不含有直接與絲膠分子反應的基團，不能形成牢固的化學鍵，在用絲膠液浸漬過程中會受到帶酸性特征的絲膠液的侵蝕而失重；棉纖維經過選擇性氧化處理后，羥基被氧化成醛基，不需要其他的交聯劑就能與絲膠分子中的—NH2發生席夫堿反應產生共價結合，使絲膠分子順利以共價鍵的形式較牢固地結合在氧化棉纖維上[3-4]。楊美貴等[5]選用高碘酸鈉對棉纖維進行選擇性氧化后，再用不加任何交聯劑的絲膠液涂覆處理氧化后的棉纖維，經電鏡掃描及紅外光譜測試，絲膠分子與氧化棉纖維間形成了交聯共價鍵。王浩等[6]改進了高碘酸鈉對棉纖維的選擇性氧化，在用高碘酸鈉對棉纖維的選擇性氧化之前，先采用NaOH溶液預處理棉纖維，使棉纖維的醛基含量增加，從而可與更多的絲膠蛋白共價接枝，有利于棉纖維的絲膠涂覆。

2.1.3 絲膠的預處理

水溶性絲膠直接固著在滌綸等合成纖維上比較困難，為使絲膠與纖維以共價鍵的形式結合，提高改性后纖維的水洗牢度，可以先將纖維進行如2.1.1的預處理，再加上合適的交聯劑與絲膠共價交聯；也可以采用絲膠與其他樹脂交聯后，再用于滌綸的涂層處理。神谷淳等人用二異氰酸酯交聯絲膠，得到能溶于有機溶劑的改性絲膠，并用它作為涂層劑進行滌綸的改性處理，結果表明這種改性后的絲膠即使不用樹脂和黏合劑，也能有效地作為耐洗性好的涂層劑進行滌綸纖維的改性。

2.2 交聯劑的選擇

絲膠進入預處理后的織物纖維空隙中，只是機械地附著在纖維上，并沒有真正地與纖維產生交聯反應，水洗牢度低。為了提高絲膠的固著率，使絲膠與纖維真正固著在一起達到改性目的，需要根據絲膠和纖維的結構特征選擇合適的交聯劑。所選交聯劑一般屬于多官能團有機物，既要與絲膠的—COOH、—NH2、—OH等基團反應，又要與纖維上的活性基團順利結合，起到絲膠與纖維間的橋聯作用。例如對于滌綸纖維可采用戊二醛[7-8]、環氧類樹脂[9-10]等作為交聯劑，另外，神谷 淳等人用二異氰酸酯作交聯劑先將絲膠改性，再用于滌綸纖維的涂層劑。琚紅梅等[2]用蔗糖脂肪酸酯縮水甘油醚(SFEGE)作為腈綸織物接枝絲膠蛋白的交聯劑，使接枝絲膠蛋白的腈綸織物的柔軟度、褶皺彈性、吸濕性、透氣性都得到有效改善。

對于棉等纖維素纖維常用丁烷四羧酸(BTCA)[11-12]、戊二醛[13-14]作絲膠的交聯劑，Fujie Kurroka等[15]用檸檬酸作為交聯劑對棉布進行絲膠整理，并對加工棉布的絲膠附著量、撕裂強度、防皺性和吸水特性進行了研究；最近，張光先等[16]用自制的聚乙烯醇縮水甘油醚(PVAGE)作交聯劑在棉織物上交聯接枝絲膠蛋白，并對交聯接枝絲膠蛋白的棉織物的服用性能進行了研究。

3 改性后纖維的性能

3.1 改性滌綸的性能

滌綸具有強度高、彈性回復性能好等優點，但吸濕性、透氣性差，如果作為服用面料，滌綸織物的穿著舒適性較差。利用絲膠進行滌綸纖維的仿真絲改性，可提高滌綸織物的吸濕性和服用舒適性、織物檔次和附加值。王玉杰等[9]用絲膠對滌綸進行改性研究，并對絲膠處理后的滌綸織物的回潮率、吸放濕性、染色性進行測試，結果表明：真絲化后織物的回潮率和吸放濕性得到較大改善，同時絲膠整理對織物的染色性能、摩擦牢度、沾色牢度、色差等服用性能沒有改變，各項指標均符合要求。張吉升[7]對絲膠改性后的滌綸織物的吸放濕性、染色性能等進行了研究，發現處理后的滌綸織物的吸濕性能明顯改善，回潮率從0.4%上升到0.74%；采用酸性染料進行染色，染色均勻，經固色處理后，牢度較高，這為工業化生產提供了可靠的方法。潘福奎等[8]利用絲膠對滌綸織物進行改性處理來改善其服用性能，測試結果表明，滌綸織物經絲膠處理和戊二醛固著后，其吸濕性能和抗靜電性能均有明顯改善，且幾乎不隨洗滌時間的增長而發生變化。

3.2 改性棉纖維的性能

棉纖維是常見的天然纖維素纖維，在紡織材料領域具有優良的服用性能優勢，但在穿著過程中存在抗皺性差、易縮水變形等缺陷，用絲膠對其進行表面改性可以改善上述缺陷，大大提升棉織物的價值空間。潘福奎等[14]研究了絲膠處理棉纖維的洗后平整度。結果表明，經過絲膠處理后的純棉織物的洗后平整度較前有了很大提高，幾乎不隨洗滌時間的增長而發生變化。張光先等[16]對絲膠處理后的棉織物的服用性能進行了研究。結果表明：隨著棉織物上絲膠蛋白接枝率的增加，織物白度基本不變，透氣性能略有下降，總抗彎剛度單調上升，褶皺彈性恢復角大幅增加，回潮率有較大幅度上升。

4 展望與思考

絲膠來源廣泛，在纖維上固著絲膠可以獲得更優良的穿著舒適性和衛生保健性能，符合現代居民的消費觀念，具有廣闊的發展前景，但是在用絲膠改性纖維的過程中仍然存在有待改善提高的問題。其一，因為絲膠分子很不穩定，溫度高于80 ℃時就會溶解，甚至變性[17]，而在用絲膠整理的過程中，往往需要較高的溫度，導致絲膠的性能受到破壞，利用率較低，不能充分展示織物改性后的真絲化效果；其二，在纖維改性前需要對其進行預處理，這會或多或少地破壞纖維織物原有優良性能，影響整理后織物的綜合服用效果；其三，為了使絲膠分子較牢固地固著在纖維上，需要選擇一定的交聯劑，所選交聯劑既要保證在相同條件下與絲膠、纖維分子共同反應起到交聯作用，又要達到環保要求，這就大大縮小了交聯劑的選擇范圍，需要不斷開發新的交聯劑。上述的諸多因素，在一定程度上限制了絲膠在纖維改性中的應用，進一步影響改性后織物的后期推廣，因此需要相關的專家及科技工作者的不懈努力。

[1] 胡智文，陳文興.滌綸表面包覆絲膠仿真絲纖維的研究[J].紡織學報，2001，22(1)：33-34.

[2] 琚紅梅，張光先，高素華，等.腈綸織物用SFEGE接枝絲膠蛋白的改性研究[J].絲綢，2010(11): 5-8.

[3] 許云輝，黃 晨，陳宇岳，等．棉纖維經膠原蛋白涂覆處理后的結構[J]．紡織學報，2007，28(6)：1-4．

[4] 楊莉 ，林紅 ，陳宇岳，等．氧化棉纖維經角蛋白溶液處理后的結構及性能研究[J]．南通大學學報：自然科學版，2007，6(2)：58-61．

[5] 楊美貴，林紅，陳美貴，等.絲膠蛋白對氧化棉纖維結構和性能的影響[J]．絲綢，2007(9)：24-25.

[6] 王浩，林紅，陳宇岳，等．堿預處理對棉纖維接枝絲膠蛋白的影響[J]．絲綢，2008(4)：22-23.

[7] 張吉升.滌綸織物的絲膠改性和染色工藝研究[J]．合成纖維，2010(7)：44-46.

[8] 潘福奎，潘廷松，謝莉青，等.利用絲膠改善滌綸織物服用性能研究[J]．青島大學學報：工程技術版，2005,20(1)：62-63.

[9] 王玉杰，陳國強.滌綸真絲化染整技木研究[J]．染整技術，2010,32(3): 9-10.

[10] 謝瑞娟,邢鐵玲.絲膠蛋白用于滌綸織物改性的研究[J]．絲綢，2002(11): 14-15.

[11] 劉義繪，陳國強.BTCA與絲膠對棉織物的改性工藝研究[J]．印染助劑，2007,24(4)：27-28.

[12] 李克彎，邢鐵玲，盛家鏞，等.棉織物的絲膠整理及其相關性能研究[J]．絲綢，2010(9)：11-13.

[13] 王健.絲膠整理劑對棉織物抗皺性能的影響[J]．紡織科技進展，2005(5): 57-58.

[14] 潘福奎，潘廷松，王善元.利用絲膠改善棉織物洗后平整度的研究[J]．青島大學學報：工程技術版，2004,19(2)：51-53.

[15] Fujie Kurroka，Akira Kurioka，Akira Aoki et．a1．Fixation of sericin on cotton fabrio via crosslinking with citric acid[J]．日蠶雜．2004(23)：83-87．

[16] 張光先，張鳳秀，盧 明，等.棉織物接枝絲膠蛋白改性及服用性能研究[J]．絲綢，2010(1): 1-4.

[17] 王林鈿.桑蠶絲膠變性條件探索研究[J]．絲綢，1994(2): 11-14.