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        殼聚糖法羊絨衫抗起球整理研究

        2021-01-06 05:35:06趙士毅李美真王欣睿呂思陽劉朝幫
        毛紡科技 2020年7期
        關(guān)鍵詞:殼聚糖

        許 磊,趙士毅,李美真,王欣睿,呂思陽,祝 彬,劉朝幫

        (內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué),內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051)

        羊絨衫結(jié)構(gòu)蓬松,柔軟舒適,適合貼身穿著。但是由于羊絨纖維具有鱗片,存在天然卷曲,穿著時有起球現(xiàn)象,嚴重影響外觀和服用性能,因此對羊絨衫進行抗起球整理十分必要。由于羊絨纖維十分細柔,所以應(yīng)側(cè)重使用天然整理劑,如絲素、殼聚糖等。殼聚糖具有規(guī)整的分子鏈,分子結(jié)構(gòu)中有氨基和羥基,分子間和分子內(nèi)的氫鍵較強。理論上殼聚糖中的氨基和羥基能夠在一定條件下脫水后產(chǎn)生成膜反應(yīng),也能與蛋白質(zhì)纖維中的氨基和羥基發(fā)生成膜反應(yīng),可在纖維鱗片表面形成一層薄膜[1],從而阻止相鄰纖維鱗片的相互咬合,使纖維定向摩擦效應(yīng)減弱,有利于提高羊絨衫抗起球性能和改善手感。為了提高反應(yīng)活性,本文采用蛋白酶對纖維進行預(yù)處理[2-3],然后用殼聚糖對其進行抗起球整理,以提高羊絨衫的抗起球性,從而改善其服用性能。

        1 實驗部分

        1.1 實驗材料

        蛋白酶CTA-B(北京中紡化工有限公司);氨基硅油柔軟劑BY-636(東莞本一助劑有限公司);殼聚糖(常州美勝生物材料有限公司);平滑劑Goon1268(東莞嘉宏科技公司);洗凈青絨羊絨衫(未染色),紗線線密度70.16 tex,線圈長度7.6 mm,織物厚度1.89 mm,面密度198.0 g/m2,橫密53根/(5 cm),縱密38根/(5 cm)(內(nèi)蒙古北平紡織有限責(zé)任公司)。

        1.2 實驗儀器

        AS-12型常溫振蕩小樣染色機(佛山市亞諾精密機械公司),CM3 600 A型測色配色儀(北京實驗儀器分析有限公司),GZX-9146型烘干機(上海博訊實業(yè)有限公司),YG511D型織物起球/鉤絲儀(寧波紡織儀器廠),S-3400型掃描電子顯微鏡(日本日立公司)。

        1.3 性能測試

        參照GB/T 4802.3—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測試 第3部分:起球箱法》,應(yīng)用YG511D型織物起球/鉤絲儀測試抗起球性能,箱體轉(zhuǎn)速60 r/min。分別進行摩擦起球2 h(翻轉(zhuǎn)7 200 r)和摩擦起球5 h(翻轉(zhuǎn)18 000 r)[4-5]2種測定。

        1.4 工藝流程

        1.4.1 殼聚糖法

        織物準備→殼聚糖處理(X%(owf),30 min,60 ℃,pH值7,浴比1∶20)→常溫水洗→烘干(85 ℃)→性能測試。

        1.4.2 殼聚糖-平滑劑(柔軟劑)法

        織物準備→殼聚糖處理(3%(owf),30 min,60 ℃,pH值7,浴比1∶20)→常溫水洗→平滑劑(柔軟劑)整理→常溫水洗→烘干(85 ℃)→性能測試。

        1.4.3 蛋白酶-殼聚糖法

        織物準備→蛋白酶預(yù)處理(X%(owf), 30 min,50 ℃,pH值7,浴比1∶20)→常溫水洗→殼聚糖整理→常溫水洗→烘干(85 ℃)→性能測試。

        1.4.4 蛋白酶-殼聚糖-平滑劑(柔軟劑)法

        織物準備→蛋白酶預(yù)處理(1%(owf),30 min,50 ℃,pH值7,浴比1∶20)→常溫水洗→殼聚糖整理(同殼聚糖法工藝)→常溫水洗→平滑劑或柔軟劑整理(X% (owf),30 min,35 ℃,pH值7,浴比1∶20)→烘干(85 ℃)→性能測試[6-7]。

        2 實驗結(jié)果與分析

        2.1 殼聚糖法分析

        根據(jù)參考文獻[8-9],設(shè)定殼聚糖用量1%~4%(owf),考慮到羊絨手感,烘干溫度設(shè)定為85 ℃(企業(yè)常規(guī)烘干溫度),測得殼聚糖用量對羊絨衫起球性的影響,見圖1。

        圖1 殼聚糖用量對羊絨衫起球性的影響

        由圖1可知,當殼聚糖用量為3%(owf)時,無論是摩擦起球處理2 h還是5 h,毛球數(shù)量下降率均達到了最大值,反映出殼聚糖對羊絨纖維有一定的吸附性,可在纖維鱗片上形成一層薄膜,使纖維定向摩擦效應(yīng)減弱,起到一定的抗起球效果。

        2.2 殼聚糖-平滑劑(柔軟劑)法分析

        選擇平滑劑3%(owf)或柔軟劑4%(owf),處理時間30 min,溫度35 ℃,pH值7,浴比 1∶20,平滑劑和柔軟劑用量對羊絨衫起球性的影響分別見圖2、3。

        圖2 殼聚糖-平滑劑用量對羊絨衫起球性的影響

        圖3 殼聚糖-柔軟劑用量對絨衫起球性的影響

        由圖2可知,當殼聚糖用量為2%(owf)時羊絨衫抗起球效果較好,較之前未加平滑劑時降低了1%,說明平滑劑的柔滑作用有助于提高羊絨衫的抗起球性能。由圖3可知,當殼聚糖用量為3%(owf)時羊絨衫抗起球效果較好,可以看出,采用柔軟劑并未降低殼聚糖的用量,這是因為氨基硅油在柔軟羊絨衫同時,也使羊絨衫蓬松豐滿,所以柔軟劑的綜合作用只是改善了手感,并未起到提高羊絨衫的抗起球性能。

        2.3 蛋白酶-殼聚糖法分析

        2.3.1 蛋白酶用量的影響

        根據(jù)參考文獻[5,8],設(shè)定蛋白酶用量為0.6%、0.8%、1.0%、1.2%(owf),pH值為7,處理溫度50 ℃,處理時間30 min,測得蛋白酶用量對羊絨衫起球性的影響,見圖4。

        圖4 蛋白酶用量對羊絨衫起球性的影響

        由圖4可知,采用蛋白酶預(yù)處理,當?shù)鞍酌赣昧繛?%(owf)時,無論是摩擦起球2 h還是5 h,毛球數(shù)量與毛球下降率均達到了最大值,分別為94%和67%。原因是蛋白酶導(dǎo)致羊絨纖維鱗片層的肽鍵斷裂和產(chǎn)生更多活性基團[8-9],在此基礎(chǔ)上加入殼聚糖更利于吸附和成膜反應(yīng);殼聚糖還可以填充在纖維鱗片損傷處,使其定向摩擦效應(yīng)降低;但是蛋白酶用量過多,則纖維鱗片損傷嚴重而無法很好修復(fù)。

        根據(jù)以上實驗得出最優(yōu)工藝為:織物準備→蛋白酶預(yù)處理(蛋白酶用量1%(owf), 30 min,50 ℃,pH值7,浴比1∶20)→常溫水洗→殼聚糖整理(殼聚糖用量3%(owf),30 min,60 ℃,pH值7,浴比1∶20)→常溫水洗→烘干(85 ℃) 。

        2.3.2 纖維表面形態(tài)分析

        為進一步解釋殼聚糖整理后毛球下降現(xiàn)象,對最優(yōu)工藝整理的羊絨衫采用掃描電鏡觀察,纖維表面形態(tài)SEM照片如圖5所示。

        圖5 纖維表面形態(tài)SEM照片(×2 000)

        由圖5可以看出,織物經(jīng)蛋白酶-殼聚糖處理后,羊絨纖維鱗片局部有損傷,殼聚糖在纖維表面有成膜現(xiàn)象,在鱗片連接處有填充,但是有少量顆粒聚集,可能與烘干溫度較低(85 ℃)有關(guān)。

        2.4 蛋白酶-殼聚糖-平滑劑(或柔軟劑)法分析

        采用蛋白酶-殼聚糖法抗起球整理后,羊絨衫的手感稍有下降,因此要追加平滑劑整理或柔軟劑整理,這也是改善羊絨衫手感的常規(guī)方法。根據(jù)參考文獻[5-9],設(shè)平滑劑用量為0.5%、0.8%、1.1%與1.4%(owf),pH值為7,處理溫度35 ℃,處理時間30 min,測得平滑劑用量對羊絨衫起球性的影響,見圖6。參考文獻[5-9],設(shè)柔軟劑用量為0.5%、0.8%、1.1%與1.4%(owf),pH值為7,處理溫度35 ℃,處理時間30 min,測得柔軟劑用量對羊絨衫起球性的影響,見圖7。

        圖6 平滑劑用量對羊絨衫起球性的影響

        圖7 柔軟劑用量對羊絨衫起球性的影響

        由圖6可知,隨著平滑劑用量的增加,摩擦起球2 h和5 h時羊絨衫毛球數(shù)量與毛球下降率總體趨勢呈現(xiàn)規(guī)律性,摩擦起球5 h時毛球數(shù)量呈先減少后增加的趨勢,毛球下降率呈先增加后減小的趨勢。當平滑劑用量為1.1%(owf)時,摩擦起球無論是2 h還是5 h,毛球數(shù)量與毛球下降率均達到了最佳值。

        由圖7可知,隨著柔軟劑用量的增加,摩擦起球2 h和5 h時毛球數(shù)量與毛球下降率總體趨勢呈現(xiàn)規(guī)律性,摩擦起球5 h時毛球數(shù)量呈先減少后增加的趨勢,毛球下降率呈先增加后減小的趨勢。當柔軟劑用量為0.8%(owf)時,無論是摩擦起球2 h還是5 h,毛球數(shù)量與毛球下降率均達到了最佳值。

        因此,當平滑劑用量為1.1%(owf),或當柔軟劑用量為0.8%(owf)時,摩擦起球無論是2 h還是5 h,毛球數(shù)量與毛球下降率均達到了最佳值,并且高于未加之前,其具體對比情況見表1。

        表1 殼聚糖法整理后羊絨衫抗起球效果 %

        由表1可見,蛋白酶-殼聚糖整理后又進行平滑或柔軟處理的效果較好;原因是平滑劑或柔軟劑都對纖維表面起到了進一步的修復(fù)作用,但用量太多都會使織物變得太過蓬松和柔滑,纖維間抱合力降低,使纖維容易滑脫出來。

        考慮到氨基硅油柔軟劑能與纖維表面的極性基團—OH發(fā)生結(jié)合反應(yīng),成膜堅固[9-10],因此建議采用氨基硅油柔軟劑。

        2.5 其他性能測試與分析

        2.5.1 縮率與白度測試

        抗起球整理改變了羊絨纖維鱗片的表面形態(tài),也必然引起織物縮率變化;多次整理對織物白度也會產(chǎn)生影響,整理后羊絨衫的縮率及白度測試結(jié)果見表2。

        由表2可見,各工藝整理后羊絨衫的縮率都有所下降;柔軟劑整理后織物較蓬松,因此縮率下降的效果不及平滑劑效果;各工藝整理后白度值都有所下降,柔軟劑對白度的影響較平滑劑稍小些。

        表2 整理后羊絨衫縮率與白度 %

        2.5.2 手感評級

        各整理工藝對羊絨衫手感影響見圖8。

        圖8 整理后羊絨衫手感評級

        由圖8可知,經(jīng)抗起球整理,5#試樣(蛋白酶+殼聚糖+柔軟劑)的手感評級較好,但是較原樣的手感稍有下降。

        3 結(jié) 論

        ①蛋白酶-殼聚糖-柔軟劑聯(lián)合整理后,羊絨衫的抗起球效果較好。整理工藝為第1步:蛋白酶CTA-B用量1%(owf),處理時間30 min,處理溫度50 ℃,pH值7;第2步:殼聚糖用量3%(owf),處理時間30 min,處理溫度60 ℃,pH值7;第3步:柔軟劑用量0.8%(owf),處理溫度30 min,處理時間35 ℃,pH值7。摩擦起球2 h抗起球效果較理想,達到4~5級;摩擦起球5 h的毛球下降率為78%,抗起球性達到3.0~3.5級。

        ②蛋白酶-殼聚糖處理后,殼聚糖在羊絨纖維表面有少量顆粒聚集,殼聚糖在羊絨纖維表面的成膜性不太理想,可能與烘干溫度較低有關(guān)系。

        ③羊絨衫經(jīng)殼聚糖抗起球整理后試樣縮率下降,手感較好,白度沒有明顯變化。

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