徐惠棟，張　楠，雷明珠，何雪梅

(鹽城工學(xué)院紡織服裝學(xué)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(duì)棉織物性能的影響

徐惠棟，張楠，雷明珠，何雪梅

(鹽城工學(xué)院紡織服裝學(xué)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(duì)棉織物進(jìn)行表面改性處理，研究改性對(duì)棉織物物理機(jī)械性能和抗紫外性能等的影響。結(jié)果表明：當(dāng)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(shí)間90min，溫度為70℃時(shí)，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(qiáng)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(diǎn)，深受人們喜愛(ài)，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(yán)重，紫外線對(duì)人體的危害也愈來(lái)愈受到的重視。普通的棉織物對(duì)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(qiáng)染色性能，對(duì)棉織物進(jìn)行化學(xué)改性[2-5]一直是經(jīng)久不衰的課題，例如研究者們利用陽(yáng)離子化合物對(duì)棉改性，提高染色性能[6]；利用樹(shù)脂整理劑交聯(lián)棉織物增強(qiáng)棉織物的回彈性，降低縮水性能等；利用無(wú)機(jī)的或有機(jī)的整理劑進(jìn)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(shí)增強(qiáng)，一般化學(xué)后整理試劑存在毒性，不易降解、甲醛問(wèn)題而受到限用。利用天然無(wú)毒的生物高分子對(duì)棉織物進(jìn)行多功能復(fù)合整理成為研究的焦點(diǎn)[3; 9]。近年來(lái)，對(duì)天然多糖包括纖維素，淀粉，殼聚糖，魔芋葡萄糖等進(jìn)行選擇性氧化，制備的雙醛多糖由于天然無(wú)毒，作為環(huán)境友好型的交聯(lián)整理劑被廣泛應(yīng)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(duì)棉織物進(jìn)行改性處理，研究含均三嗪殼聚糖/硅雜化材料對(duì)棉織物物理機(jī)械性能、抗紫外性能的影響。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)材料

漂白棉織物

1.2化學(xué)試劑與染料

殼聚糖,B.R.,浙江金殼生物化學(xué)有限公司；高碘酸鈉,A.R,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)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(shí)驗(yàn)方法

1.3.1殼聚糖高碘酸氧化物的制備

稱(chēng)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(yīng)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(duì)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(duì)棉織物進(jìn)行表面改性，再經(jīng)0.2mol/L NaBH4還原30min，水洗烘干，測(cè)定處理后棉織物的白度、抗紫外等物理機(jī)械化學(xué)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(duì)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(cè)。

1.4測(cè)試方法

1.4.1白度的測(cè)定

依據(jù)GB8425―1987標(biāo)準(zhǔn)，將棉織物折疊成四層，折疊整齊，在WSD-Ⅲ型全自動(dòng)白度計(jì)上進(jìn)行測(cè)定，為了確保測(cè)定誤差更小，分別測(cè)定3次并取其平均值，用Wh表示。

1.4.2抗紫外性能的測(cè)定

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

1.4.3抗皺性能的測(cè)定

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

1.4.4斷裂強(qiáng)力的的測(cè)定

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

1.4.5硬挺度的測(cè)定

在YG(B)022D型自動(dòng)硬挺度測(cè)試儀上進(jìn)行織物伸出長(zhǎng)度、抗彎長(zhǎng)度、抗彎剛度的測(cè)定，采用B法(即正反面測(cè)試法)、45°測(cè)量角度、濕度65%、溫度20℃。

2結(jié)果與討論

2.1不同處理?xiàng)l件對(duì)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(duì)織物性能影響

研究氧化殼聚糖與三聚氰胺用量比對(duì)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(duì)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(shuō)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(duì)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(dāng)氧化殼聚糖與三聚氰胺的比例為2:1時(shí)，UVA，UVB的百分比最小，即紫外線透過(guò)率最小，說(shuō)明含均三嗪硅雜化材料在UVA和UVB區(qū)有較強(qiáng)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(chēng)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(duì)處理效果的影響。測(cè)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(dāng)KH550用量為3mL時(shí)，UVA和UVB值達(dá)到最小，UPF值最大，抗紫外效果最佳，說(shuō)明在此交聯(lián)劑濃度下，整個(gè)反應(yīng)體系交聯(lián)達(dá)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(duì)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(duì)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(shì)。當(dāng)溫度為70℃時(shí)，UVA和UVB值都達(dá)到最小，抗紫外UPF值最大。說(shuō)明溫度增加，分子運(yùn)動(dòng)加快，有助于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，70℃時(shí)，交聯(lián)反應(yīng)比較充分，此時(shí)改性織物的抗紫外效果較好。超過(guò)70℃，抗紫外效果略有下降，反應(yīng)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(duì)棉織物表面性能的影響

2.1.4處理時(shí)間的影響

研究處理時(shí)間對(duì)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(shí)間對(duì)棉織物白度影響不顯著。改性織物的UPF值卻隨著處理時(shí)間的增大，逐漸增大，當(dāng)處理時(shí)間為90min時(shí)，UVA和UVB值都達(dá)到最小， UPF值最大，說(shuō)明整個(gè)反應(yīng)體系中交聯(lián)反應(yīng)比較充分，改性織物的抗紫外效果較好。

表4　不同處理時(shí)間對(duì)棉織物表面性能的影響

2.2物理機(jī)械性能

在OCS:TMM用量比為2:1， KH550用量3mL， pH 5～6，溫度70℃，時(shí)間為90min條件下處理棉織物，測(cè)定處理后棉織物的斷裂強(qiáng)力、折皺回復(fù)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(qiáng)力略有降低，因?yàn)樵谌跛嵝匀芤褐刑幚頃?huì)使棉纖維素受到損傷，從而使棉織物強(qiáng)力下降。與未處理織物相比，改性后棉織物的抗彎長(zhǎng)度和抗彎剛度有所降低，說(shuō)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(qiáng)；此外，改性處理后棉織物的折皺回復(fù)角增大，抗皺性能增強(qiáng)。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(fù)原，因此鏈可以收縮，賦予纖維彈性，抗皺性能增強(qiáng)。另外纖維表面引入-OH等基團(tuán)會(huì)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(jī)械性能的變化

3結(jié)論

為了增強(qiáng)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(dāng)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(shí)，改性棉織物的抗紫外、抗皺性能得到較好的提升，不會(huì)引發(fā)黃變，具有較好的白度，強(qiáng)力保留率達(dá)到91.59%，同時(shí)，織物的柔軟性也得到增強(qiáng)。

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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(lèi)號(hào)：TS 193.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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(yīng)用。

基金項(xiàng)目：鹽城市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)引導(dǎo)資金項(xiàng)目(YKN2014014)以及紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)指導(dǎo)性項(xiàng)目(2015046)

收稿日期：2015-10-12