蠶絲織物微波多功能環(huán)保改性工藝

趙雪 展義臻

摘要： 蠶絲織物由于其柔滑、舒適等特點(diǎn)非常受消費(fèi)者青睞，但由于織物存在易起皺、滋生細(xì)菌等問題，需要對(duì)其進(jìn)行功能整理，傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)功能整理改性加熱方法存在加熱不均勻、加熱時(shí)間較長等問題。文章提出采用環(huán)保、均勻和快速的微波加熱方法將自制的整理劑殼聚糖胍鹽對(duì)蠶絲織物進(jìn)行功能整理改性，使其具有抗皺、抗菌和染色增深等效果，研究了最佳多功能改性整理工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示采用微波加熱方法將殼聚糖胍鹽對(duì)蠶絲織物進(jìn)行改性整理后，蠶絲織物不僅具有較好的抗皺性和抗菌性，還可以提高其染色性能。

關(guān)鍵詞： 蠶絲；微波；多功能改性；殼聚糖胍鹽；跟單實(shí)踐

中圖分類號(hào)： TS101.923文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)： 1001-7003（2018）08-0012-05引用頁碼： 081103

Abstract： Silk fabrics are very popular among consumers because of their smooth and comfortable characteristics. But due to the problems of wrinkles and bacteria， etc.， the fabrics need to be finished functionally. The traditional heat transfer finishing modification often has problems such as uneven heating and long heating time. The article proposes to use an environmentally friendly， uniform， and rapid microwave heating method to functionally modify the silk fabrics with self-made chitosan guanidine slat finishing agent to obtain anti-wrinkle， antibacterial and dyeing depth increasing effect. The optimal multifunctional modification process was studied. Experimental results show that after the silk fabrics were modified with chitosan guanidine salt by microwave heating method， the silk fabrics not just have good anti-wrinkle and antibacterial effect， but also can improve the dyeing properties of silk fabrics.

Key words： silk； microwave； multifunctional modification； chitosan guanidine salt； documentary practice

蠶絲以其柔軟、舒適等性能成為非常受青睞的天然纖維，雖然蠶絲由于眾多優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛用于服飾穿著等領(lǐng)域，但同時(shí)也存在易起皺和滋生細(xì)菌等問題[1-2]。近些年來，一直在對(duì)蠶絲織物進(jìn)行功能改性，以期改善蠶絲織物的這些問題。傳統(tǒng)的蠶絲織物功能改性主要采用熱傳導(dǎo)加熱的方式進(jìn)行，這種加熱方式對(duì)蠶絲織物進(jìn)行改性存在加熱不均勻和加熱速度較慢等問題[3-4]。

微波加熱具有環(huán)保節(jié)能高效等特點(diǎn)，采用微波加熱的方式對(duì)蠶絲進(jìn)行功能改性，不僅可以改善傳統(tǒng)加熱方式存在的環(huán)境污染問題，同時(shí)可以取得均勻高效的加熱效果[5-7]。

殼聚糖胍鹽是一種環(huán)保型的整理劑，該整理劑具有很好的水溶性和可生物降解性等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的殼聚糖胍鹽的合成主要采用熱傳導(dǎo)加熱的方式進(jìn)行，這種合成方法效率較低，且加熱不均勻[8]。本文采用高效均勻的微波輻射加熱合成方法自制了殼聚糖胍鹽整理劑，并將整理劑用于蠶絲織物的多功能改性整理，取得了較好的抗皺和抗菌等多功能整理效果，同時(shí)蠶絲織物經(jīng)殼聚糖胍鹽整理后還可以提高其染色性能。

1試驗(yàn)

1.1材料

桑蠶絲織物：52根/cm×52根/cm，67g/m2（杭州新生印染有限公司）；

1，2，3，4-丁烷四羧酸（AR），次亞磷酸鈉（AR），硫酸鈉（AR），碳酸鈉（AR），平平加O（工業(yè)級(jí)），牛肉浸膏，蛋白胨，瓊脂粉，硅酸鈉，金黃色葡萄球菌（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；

染料：蘭納素紅6G（λmax：498nm）（亨斯曼公司）；

殼聚糖胍鹽（自制）：采用微波輻射的方法合成[9-10]，殼聚糖胍鹽的分子結(jié)構(gòu)式如圖1所示。

1.2儀器及設(shè)備

MAS型微波加熱系統(tǒng)（上海新儀微波化學(xué)科技有限公司），Rapid型無色軋車（臺(tái)灣Rapid精密機(jī)械有限公司），H10K-S萬能材料試驗(yàn)機(jī)（美國Tiniius Olsen公司）， Datacolor SF650測色配色儀（美國Datacolor公司），YG（B）541E折皺彈性儀（溫州大榮紡織儀器有限公司），SNE-3000掃描電子顯微鏡（韓國賽科有限公司），SW-CJ-JF無菌操作臺(tái)（蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司），DZX-401高壓蒸汽滅菌鍋（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）。

1.3方法

1.3.1殼聚糖胍鹽對(duì)蠶絲織物的整理

工藝配方為殼聚糖胍鹽、BTCA 10g/L，次亞磷酸鈉10g/L。工藝流程為二浸二軋，軋余率80%，經(jīng)過浸軋的蠶絲織物在一定功率的微波輻射條件下加熱一段時(shí)間，水洗烘干。

1.3.2 蘭納素活性染料對(duì)蠶絲織物的染色

工藝配方為染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，浴比1︰50，硫酸鈉40g/L，碳酸鈉10g/L。工藝曲線如圖2所示。

1.4測試方法

1.4.1纖維表面形態(tài)結(jié)構(gòu)

采用SNE-3000掃描電子顯微鏡對(duì)未經(jīng)改性整理和經(jīng)殼聚糖胍鹽改性整理的蠶絲纖維表面形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。

1.4.2折皺回復(fù)性能

蠶絲織物的干折皺回復(fù)性能采用GB/T3819—1997標(biāo)準(zhǔn)《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測定 回復(fù)角法》進(jìn)行測試。

1.4.3抗菌性能

蠶絲織物的抗菌性能采用JISL1902—2002標(biāo)準(zhǔn)《紡織品 抗菌性試驗(yàn)方法和抗菌效果》進(jìn)行測試。

1.4.4上染率測試

1.4.5固色率測試

1.4.6斷裂強(qiáng)力測試

蠶絲織物的斷裂強(qiáng)力采用GB/T3923.1—2013標(biāo)準(zhǔn)《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》進(jìn)行測試。

2結(jié)果與分析

2.1微波輻射功率的影響

參照1.3.1工藝將殼聚糖胍鹽對(duì)蠶絲織物進(jìn)行整理，微波輻射時(shí)間為2min，殼聚糖胍鹽質(zhì)量濃度為10g/L。選用不同的微波輻射功率（100、200、300、500、700W）對(duì)整理后的蠶絲織物進(jìn)行加熱，研究不同的微波輻射功率對(duì)蠶絲織物抗菌性能、抗皺性能和斷裂強(qiáng)力的影響，結(jié)果見表1。

由表1可以看出，蠶絲織物經(jīng)過殼聚糖胍鹽進(jìn)行多功能改性整理后，抗菌性能和折皺回復(fù)性能均有提高，斷裂強(qiáng)力則有所下降。

蠶絲織物經(jīng)殼聚糖胍鹽處理后具有較好的抗菌效果，主要是與殼聚糖胍鹽帶有較多的正電荷有關(guān)，殼聚糖胍的正電荷可以使細(xì)菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜上的電荷分布不均勻，打破了細(xì)胞壁合成和溶解平衡[9]。抗皺效果提高主要是由于蠶絲織物經(jīng)過殼聚糖胍鹽處理后，纖維表面覆蓋了殼聚糖大分子彈性薄膜，并且殼聚糖胍鹽、多元羧酸和蠶絲之間形成了酯化和酰胺化交聯(lián)[11]。斷裂強(qiáng)力的下降主要是由于蠶絲織物在微波高溫濕態(tài)條件下的加熱作用，以及多元羧酸與蠶絲之間的高溫交聯(lián)所導(dǎo)致的。

蠶絲織物的抑菌值隨著微波輻射功率的提高而增加，當(dāng)微波輻射功率達(dá)到300W時(shí)，抑菌值達(dá)到100%，進(jìn)一步增加微波輻射功率，抑菌值不再發(fā)生變化。蠶絲織物的折皺回復(fù)角也同樣隨著微波輻射功率的增加而增加，當(dāng)輻射功率為300W時(shí)，折皺回復(fù)角也達(dá)到最大，隨著輻射功率進(jìn)一步增加，折皺回復(fù)角反而有輕微的下降。抑菌值和折皺回復(fù)角隨著微波輻射功率的提高而增加，這可能與高功率下殼聚糖胍鹽與BTCA和蠶絲織物發(fā)生了較多的交聯(lián)結(jié)合有關(guān)。蠶絲織物的斷裂強(qiáng)力隨著輻射功率的增加而下降，700W時(shí)斷裂強(qiáng)力下降到最低，隨著輻射功率的提高，蠶絲織物與BTCA發(fā)生了更多的交聯(lián)，且功率越高，濕態(tài)蠶絲所受的損傷越嚴(yán)重。因此，綜合抗菌效果，抗皺效果和斷裂強(qiáng)力等各方面的性能，選擇最佳的微波輻射功率為300W。

2.2微波輻射時(shí)間的影響

參照1.3.1工藝將殼聚糖胍鹽對(duì)蠶絲織物進(jìn)行整理，微波輻射功率為300W，殼聚糖胍鹽質(zhì)量濃度為10g/L。選用不同的微波輻射時(shí)間（1、2、3、4、5min）對(duì)整理后的蠶絲織物進(jìn)行加熱，研究不同的微波輻射時(shí)間對(duì)蠶絲織物抗菌性能、抗皺性能和斷裂強(qiáng)力的影響，結(jié)果見表2。

由表2可以看出，隨著微波輻射時(shí)間的增加，蠶絲織物經(jīng)殼聚糖胍鹽整理后抑菌值有所增加，當(dāng)輻射時(shí)間為2min時(shí)，抑菌率可以達(dá)到100%；隨著輻射時(shí)間進(jìn)一步增加，抑菌值基本保持不變，在5min有略微下降。蠶絲織物的折皺回復(fù)角也是隨著輻射時(shí)間的增加而增加，2min時(shí)，折皺回復(fù)角度已經(jīng)達(dá)到最大；進(jìn)一步增加輻射時(shí)間，回復(fù)角有所下降。抑菌值和折皺回復(fù)角有所下降可能與殼聚糖胍鹽、BTCA和蠶絲織物之間在微波長時(shí)間輻射條件下發(fā)生解交聯(lián)有關(guān)。蠶絲織物的斷裂強(qiáng)力隨著微波輻射時(shí)間的增加而下降，在5min時(shí)蠶絲織物由于長時(shí)間處于高溫濕態(tài)條件下已經(jīng)有較大的損傷。因此，綜合抗菌效果、抗皺效果和斷裂強(qiáng)力等各項(xiàng)性能，最佳的微波輻射時(shí)間選為2min。

2.3殼聚糖胍鹽質(zhì)量濃度的影響

參照1.3.1工藝將殼聚糖胍鹽對(duì)蠶絲織物進(jìn)行整理，微波輻射功率為300W，微波輻射時(shí)間為2min。選用不同的殼聚糖胍鹽質(zhì)量濃度（0、5、10、15、20g/L）對(duì)蠶絲織物進(jìn)行多功能改性整理，研究不同的整理劑質(zhì)量濃度對(duì)蠶絲織物抗菌性能、抗皺性能和斷裂強(qiáng)力的影響，結(jié)果見表3。

由表3可以看出，經(jīng)多功能改性后蠶絲織物的抑菌值隨著殼聚糖胍鹽整理劑質(zhì)量濃度的增加而增加，當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到10g/L時(shí)，抑菌率達(dá)到了100%。蠶絲織物的折皺回復(fù)角隨著整理劑質(zhì)量濃度的增加先增加，當(dāng)整理劑質(zhì)量濃度達(dá)到10g/L時(shí)，隨著整理劑質(zhì)量濃度的進(jìn)一步增加，折皺回復(fù)角反而有所下降。下降的原因可能與較多的殼聚糖胍鹽與BTCA發(fā)生了較多的交聯(lián)，進(jìn)而影響了BTCA與蠶絲纖維之間的交聯(lián)有關(guān)。蠶絲織物的斷裂強(qiáng)力則隨著殼聚糖胍鹽質(zhì)量濃度的增加而有所增加，當(dāng)整理劑質(zhì)量濃度達(dá)到20g/L時(shí)，斷裂強(qiáng)力達(dá)到最大，蠶絲織物強(qiáng)力的增加可能與殼聚糖胍鹽在蠶絲纖維表面成膜有關(guān)[12]。

2.4纖維表面形態(tài)結(jié)構(gòu)

參照1.3.1工藝將殼聚糖胍鹽對(duì)蠶絲織物進(jìn)行整理，微波輻射功率為300W，微波輻射時(shí)間為2min，殼聚糖胍鹽質(zhì)量濃度為10g/L。采用掃描電子顯微鏡觀察未經(jīng)改性整理和經(jīng)多功能改性整理的蠶絲纖維的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖3和圖4所示。

由圖3和圖4可以看出，蠶絲織物經(jīng)多功能改性后，殼聚糖胍鹽明顯附著在了蠶絲纖維表面，纖維表面由比較光滑變得相對(duì)粗糙。

2.5殼聚糖胍鹽整理對(duì)蠶絲織物染色性能的影響

參照1.3.1工藝將殼聚糖胍鹽對(duì)蠶絲織物進(jìn)行整理，微波輻射功率為300W，微波輻射時(shí)間為2min，殼聚糖胍鹽質(zhì)量濃度為10g/L。經(jīng)多功能改性整理后的蠶絲織物再采用蘭納素活性染料參照1.3.2工藝進(jìn)行染色，未經(jīng)改性整理和經(jīng)改性整理蠶絲織物染色后的上染率和固色率如表4所示。

由表4可以看出，蠶絲織物經(jīng)過殼聚糖胍鹽整理劑多功能改性整理后再經(jīng)蘭納素活性染料進(jìn)行染色，蠶絲織物的上染率和固色率均有所提高。染色性能的提升可能是由于蠶絲織物經(jīng)過殼聚糖胍鹽改性后纖維上的NH2+電荷增多，促進(jìn)了活性染料對(duì)蠶絲織物的上染。

3結(jié)論

本文自制了殼聚糖胍鹽整理劑，采用微波輻射加熱的方式將其對(duì)蠶絲織物進(jìn)行多功能改性整理，經(jīng)整理后蠶絲織物不僅獲得了很好的抗菌效果和抗皺效果，同時(shí)還提高了上染率和固色率。研究了不同的微波輻射功率、微波輻射時(shí)間和殼聚糖胍鹽整理劑質(zhì)量濃度對(duì)蠶絲織物抗菌效果、抗皺效果和斷裂強(qiáng)力的影響，綜合各項(xiàng)性能指標(biāo)，最佳多功能改性整理工藝為微波輻射功率300W，輻射時(shí)間2min，殼聚糖胍鹽質(zhì)量濃度10g/L。

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