胡 蝶

(江西服裝學(xué)院，江西 南昌 330201)

殼聚糖因具有良好的生物相容性、抗菌性及安全性而被廣泛應(yīng)用在紡織染整領(lǐng)域[1-3]，其在不損壞織物結(jié)構(gòu)的情況下不僅可有效提高面料的染色效果和功能，還可大量減少合成印染助劑的使用，從而有效降低印染過(guò)程對(duì)環(huán)境造成的污染[4-5]。因此，殼聚糖在紡織染整行業(yè)具有較為廣泛的應(yīng)用[6]。近幾年，隨著綠色消費(fèi)理念的不斷深入人心，植物染料因綠色環(huán)保且來(lái)源廣泛重新獲得紡織印染行業(yè)的青睞[7-8]。茶葉作為植物染料的重要來(lái)源之一，在我國(guó)印染領(lǐng)域中的應(yīng)用具有非常久遠(yuǎn)的歷史[9]。除此之外，茶葉染色紡織品還具有豐富的文化內(nèi)涵、強(qiáng)烈的藝術(shù)魅力及質(zhì)樸素雅的色彩[10]。但是，茶葉染色也存在染色深度較淺且染色牢度較弱的問(wèn)題[11]。而采用殼聚糖進(jìn)行織物預(yù)處后可以有效提高其對(duì)染料的吸收率，并賦予織物多種功能[12-13]。

本文選擇羊毛織物為試樣，將殼聚糖與綠茶提取物天然染料進(jìn)行聯(lián)合染色，分析其染色效果的變化、抗菌、抗氧化及防紫外的功能處理效果，為開(kāi)發(fā)綠色印染及復(fù)合功能的羊毛產(chǎn)品提供實(shí)踐參考。

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

羊毛機(jī)織物(經(jīng)紗線(xiàn)密度16.7 tex×2，經(jīng)紗密度：300根/(10 cm)；緯紗線(xiàn)密度33.4 tex，緯紗密度285根/(10 cm)，面密度275 g/m2)，殼聚糖(西安優(yōu)碩生物科技有限公司)、綠茶染料(常州美勝生物材料有限公司)、醋酸、檸檬酸、無(wú)水乙醇、大豆蛋白胨和酵母浸粉(山東玉寶生物科技有限公司)。菌種：金黃色葡萄球菌和大腸桿菌(上海生物研究院有限公司)。

1.2 染色過(guò)程

染色前處理：將一定質(zhì)量的殼聚糖加入到30 g/L的醋酸溶液中進(jìn)行溶解制成濃度為1.0%、1.5%和2.0%(owf)殼聚糖整理液。染色前處理的浴比1∶20，羊毛織物采用兩浸兩軋工藝處理后在烘箱中烘干備用。染色工藝：羊毛織物經(jīng)過(guò)殼聚糖處理后在浴比1∶40，綠茶染料用量為8.5%(owf)，染浴溫度90 ℃下染色1 h。染色實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將織物用去離子水清洗干凈室溫陰涼干燥，試樣分別編號(hào)2#、3#和4#。除此之外，取同樣質(zhì)量的羊毛織物在相同染色條件下直接上染綠茶染料作為對(duì)照試驗(yàn)，染色織物編號(hào)為1#。

1.3 測(cè)試內(nèi)容

1.3.1 SEM分析

采用SU5000型掃描電子顯微鏡(日本日立公司)分析殼聚糖預(yù)處理前、后羊毛纖維的微觀變化。

1.3.2 染色效果的評(píng)價(jià)

采用Color-Eye 7000A型電腦測(cè)配色系統(tǒng)(美國(guó)X-Rite公司)測(cè)定染色指標(biāo)L*、a*、b*、c*、ho和K/S值，其中L*是明度，數(shù)值越大染色越亮；a*是紅綠軸，正數(shù)表示染色偏紅色，負(fù)數(shù)表示染色偏綠色；b*是黃藍(lán)軸，正數(shù)表示染色偏黃色，負(fù)數(shù)表示染色偏藍(lán)色；c*是飽和度，數(shù)值越大則染色越純正，色澤越鮮艷；ho表示色相，主要區(qū)別顏色種類(lèi)；K/S值為染色深度，該值越大表示顏色越深。耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度分別參照GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》 和GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》進(jìn)行測(cè)試。

1.3.3 抗菌性分析

羊毛面料抗菌效果測(cè)試參照AATCC 100—2012 《抗菌紡織品的評(píng)價(jià)方法》進(jìn)行，其參考指標(biāo)為抑菌率P，具體計(jì)算見(jiàn)式(1)。

(1)

式中：A為“0”接觸時(shí)間抗菌處理樣的細(xì)菌數(shù)；B為接種定時(shí)培養(yǎng)之后抗菌處理樣的細(xì)菌數(shù)。

1.3.4 抗氧化性評(píng)價(jià)

采用DPPH自由基清除試驗(yàn)進(jìn)行羊毛織物的抗氧化性能評(píng)價(jià)[14-15]。首先用無(wú)水乙醇配制0.15 mmol/L的DPPH 醇溶液，將137.5 mg織物原樣及其經(jīng)過(guò)直接染色和采用殼聚糖預(yù)處理再染色后的試樣分別放入40 mL DPPH 醇溶液中避光反應(yīng)30 min，然后用Alpha1900型紫外分光度計(jì)(上海譜元儀器有限公司)在517 nm處測(cè)定織物的吸光度H樣品，及羊毛織物原樣的吸光度H空白通過(guò)式(2)計(jì)算DPPH自由基清除效率AA。

(2)

1.3.5 防紫外分析

利用YG(B)912E型紡織品防紫外性能測(cè)試儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)參照GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線(xiàn)性能的評(píng)定》進(jìn)行織物防紫外效果評(píng)價(jià)，其中規(guī)定當(dāng)樣品的防護(hù)指數(shù)UPF>40且透光率T(UVA和UVB)<5% 時(shí)可被稱(chēng)為防紫外線(xiàn)產(chǎn)品[16-17]，其中UVA和UVB分別為長(zhǎng)波紫外區(qū)和中波紫外區(qū)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 染色效果分析

表1 羊毛織物上染綠茶染料的特征值

圖1 羊毛經(jīng)殼聚糖預(yù)處理前、后的SEM照片

圖2 羊毛織物試樣的上染百分率

2.2 抗菌效果分析

羊毛織物采用1.2節(jié)工藝染色后的抗菌效果見(jiàn)圖3?？梢钥闯隹椢锝?jīng)過(guò)直接染色后對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率分別為85.4%和83.7%，具有一定的抑菌效果。羊毛織物經(jīng)過(guò)殼聚糖預(yù)處理后再進(jìn)行染色，其抑菌效果得到了明顯提升，尤其是預(yù)處理液中殼聚糖用量為2%(owf)時(shí)，染色織物對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率分別上達(dá)到了99.2%和97.7%。這是因?yàn)榫G茶中有一定含量的兒茶素，該物質(zhì)大分子上具有的鄰位酚羥基很容易分別與細(xì)菌細(xì)胞壁上的肽聚糖和細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子中的肽基、氨基或羧基等通過(guò)氫鍵結(jié)合，然后，兒茶素利用苯環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步與蛋白質(zhì)分子發(fā)生疏水結(jié)合導(dǎo)致肽聚糖和蛋白質(zhì)變性而實(shí)現(xiàn)抑菌的效果。羊毛織物因殼聚糖預(yù)處理后可以上染更多的綠茶染料，所以出現(xiàn)了更好的抑菌殺菌作用。與此同時(shí)，殼聚糖本身也具有一定的抑菌作用，其與綠茶染料結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同抑菌的效果。

圖3 羊毛織物染色后的抑菌率

2.3 抗氧化效果分析

用DPPH法測(cè)定羊毛織物原樣(對(duì)照樣)、直接上染綠茶染料羊毛織物和殼聚糖預(yù)處理后再染色羊毛織物的抗氧化活性，其中對(duì)照試樣編號(hào)為0#，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 羊毛織物染色后的自由基清除效率

由圖4可知：羊毛織物原樣對(duì)于自由基DPPH的清除效率僅為28.3%，基本不具有抗氧化性。羊毛織物采用直接上染綠茶染料后，其抗氧化性得到了明顯提升。這是因?yàn)榫G茶染料中的兒茶素大分子結(jié)構(gòu)中含有的部分酚羥基可以作為供電基用于捕獲 DPPH 自由基而起到抗氧化作用。而羊毛織物經(jīng)過(guò)不同濃度的殼聚糖處理后，其對(duì)綠茶染料的上染百分率得到了一定程度的提高，這樣織物可以提供更多的兒茶素用于捕獲 DPPH。所以，羊毛染色織物的抗氧化性能隨著預(yù)處理液中殼聚糖濃度的增加而不斷增強(qiáng)。

2.4 防紫外效果分析

羊毛織物直接染色和殼聚糖預(yù)處理后采用綠茶染料染色，其防紫外線(xiàn)性能見(jiàn)表2。

表2 羊毛織物直接上染石榴皮色素后的防紫外性能

由表2可知：羊毛織物原樣基本不具有防紫外效果，其經(jīng)過(guò)直接上染綠茶染料后防紫外效果明顯提升，這是因?yàn)榫G茶染料中含有包括兒茶素在內(nèi)的多種黃烷醇類(lèi)化合物，這些物質(zhì)在紫外線(xiàn)光區(qū)范圍內(nèi)都有特征吸收峰出現(xiàn)，所以可以吸收紫外線(xiàn)中的能量而體現(xiàn)出一定程度的防紫外能力。羊毛織物經(jīng)過(guò)殼聚糖預(yù)處理后因可以吸附更多的色素而呈現(xiàn)出了更好的防紫外效果。所以，當(dāng)羊毛織物選用2%(owf)的殼聚糖處理后再上染綠茶染料，其平均透過(guò)率T(UVA)、T(UVB)和紫外線(xiàn)防護(hù)指數(shù)UPF值分別為2.16%、1.01%和84.52，織物的防紫外能力得到了大幅提升。

3 結(jié)束語(yǔ)

羊毛織物利用殼聚糖溶液進(jìn)行預(yù)處理后，通過(guò)SEM可以看到纖維表面具有不同程度的殼聚糖附著。預(yù)處理后的羊毛織物利用殼聚糖在染液中呈現(xiàn)正電荷而通過(guò)靜電吸附作用上染更多的綠茶染料，所以，染色深度及染色牢度隨著預(yù)處理液中殼聚糖濃度的增加而不斷增強(qiáng)。與此同時(shí)，預(yù)處理后的羊毛染色織物在抗菌、抗氧化及防紫外方面也體現(xiàn)出更好的效果。這說(shuō)明殼聚糖預(yù)處理可以有效提升羊毛織物上染綠茶染料及功能整理的效果，但是功能化后的羊毛織物在使用過(guò)程中需要進(jìn)行洗滌，而天然殼聚糖與羊毛織物表面的相互作用較弱會(huì)影響其功能整理效果的耐久性，因此，針對(duì)殼聚糖進(jìn)行改性或開(kāi)發(fā)交聯(lián)劑用于提高織物—?dú)ぞ厶恰氐哪途眯詫⑹俏磥?lái)研究的重要內(nèi)容之一。