柞蠶絲織物的羧基接枝改性研究

柞蠶絲織物的羧基接枝改性研究

通過對織物的稀疏水進行分類，可以讓織物具有一定的防水和防水功能。在織物的疏水整理中,含氟化合物的研究和應用最多。較早使用的全氟辛酸和全氟辛烷磺?；衔镆蚴菨撛诘闹掳┪镔|,已被禁止使用。有機氟拒水、拒油整理劑研究最多的是全氟長鏈烷基丙烯酸酯與各種乙烯基系單體的共聚物,但是在應用過程會產(chǎn)生生物積累和對環(huán)境危害等問題,應用受到了限制,因此,有研究短鏈全氟烷基拒水拒油整理劑的報道。氟是所有元素中電負性最大的,原子核對外層電子的束縛非常緊,形成的氟碳鍵很難極化,全氟碳鏈之間的作用力很弱,對織物表面張力降低較多,所以能賦予織物優(yōu)異的疏水性,從而使織物具有極好的拒水、拒油性能,但是,由于含氟化合物本身的安全性問題,以及制備含氟化合物的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生具有一定毒性的副產(chǎn)物的問題,無氟疏水整理劑的開發(fā)報道開始增多。脂肪酸與脂肪醇在脂肪酶的作用下能夠發(fā)生酯化反應,在其他領域的研究報道較多。絲綢的絲素大分子具有大量的羧基,理論上能夠與高級脂肪醇在脂肪酶的作用下發(fā)生酯化反應。絲綢表面絲素分子的羧基與高級脂肪醇發(fā)生酯化反應,一方面可以引入較大的疏水碳氫鏈,提高織物的疏水性;另一方面,可以封閉一定量的羧基,也可以提高絲綢的疏水性。為此,本文擬在柞蠶絲織物表面通過脂肪酶的催化,用柞蠶絲織物的羧基接枝高級脂肪醇,以期制備出具有較好疏水性能的柞蠶絲織物。1實驗部分1.1試驗織物及儀器柞蠶絲織物(機織平紋,河南省絲綢進出口公司提供),正十八醇、正十六醇、正十四醇、正十二醇(中國醫(yī)藥集團上?；瘜W試劑有限公司)。癸醇、辛醇(天津無泰精細化學品有限公司),豬胰腺脂肪酶(lipasefromporcinepancreasTypeⅡ,美國Sigma公司)。無水環(huán)己烷、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉(重慶博藝化學試劑有限公司)。JGW-360接觸角測定儀(承德市成惠試驗機有限公司),Y(B)813型織物沾水度測定儀(東莞市興萬電子廠),YG(B)461D型數(shù)字式織物透氣測量儀(常州市第三紡織儀器廠)。HWS型智能恒溫箱(寧波東南儀器有限公司),DHG-9070A電熱恒溫鼓風干燥箱(上海齊欣科技有限公司),SHA-B恒溫振蕩器(國華企業(yè)),SW-12型A耐洗色牢度試驗機(無錫紡織儀器廠)。1.2內標織物的制備在三角瓶中,加入環(huán)己烷24mL、pH=7.9的磷酸緩沖溶液102μL,脂肪酶0.03g、干燥硅膠粉0.1g,混合均勻后,加入干燥的柞蠶絲織物1.0g。密封后放入恒溫振蕩器中恒溫振蕩72h,溫度45℃。1.3回潮率及透氣性用接觸角測定儀JGW-360測定接枝改性后柞蠶絲織物的接觸角,用Y(B)813型織物沾水度測定儀測定沾水等級,用HWS型智能恒溫箱恒溫恒濕24h稱量方法測定回潮率。用461D型數(shù)字式織物透氣測量儀測量透氣性。將改性織物皂洗,然后用蒸餾水在60℃洗滌3次,以除去表面活性劑對接觸角的影響,用SW-12型A耐洗色牢度試驗機參照GB/T3921—2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》測試色牢度。2結果與討論2.1接枝率的基本原理表1示出柞蠶絲織物接枝不同碳鏈長度脂肪醇的接枝率?？煽吹?脂肪醇的接枝率比較高,特別是正十八醇的接枝率接近20%。基本規(guī)律是醇分子鏈越長,質量接枝率越高,但差別不是很大,但是,如果按每100g柞蠶絲織物接枝脂肪醇的摩爾數(shù)計算,接枝率最高的是正辛醇。接枝的基本規(guī)律是醇分子鏈越長,摩爾接枝率越低。這可能是因為醇的分子鏈越短,反應位阻越小,所以摩爾接枝率越高。2.2酯化接枝改性織物的拒水性能表2示出接枝改性柞蠶絲織物的水接觸角?？煽吹?酯化接枝柞蠶絲織物的水接觸角有較大幅度的增加,最高達到128.3°,具有良好的拒水性能。未改性柞蠶絲織物的水接觸角為55.8°,水能夠浸潤柞蠶絲織物。酯化接枝改性后,所有的改性柞蠶絲織物的水接觸角都大于90°,水不浸潤柞蠶絲織物,柞蠶絲織物具有拒水性能。還可看到,質量接枝率越高的織物拒水性能越好。這表明拒水性能主要與接枝在絲綢上的疏水碳氫鏈的質量分數(shù)有關,與消除的羧基的量關系,即摩爾接枝率關系不大。2.3改性桐蠶絲織物的性能織物的沾水等級也是能衡量織物拒水性能的指標?？椢锏乃佑|角反映的是水與織物接觸時的浸潤情況,測定時,水滴是與織物輕輕接觸而附在織物上的。沾水等級測定時,水從一定高度流下,具有一定的沖擊力,更能反應實際使用時雨滴或其他具有一定沖擊力的水滴打在織物上的浸潤情況。表3示出改性柞蠶絲織物的沾水等級?？煽吹?接枝十八醇和十六醇的改性柞蠶絲織物沾水等級為3,未改性的天然柞蠶絲織物沾水等級為0級,表明改性柞蠶絲織物具有良好的拒水能力。用十四醇、十二醇、癸醇改性的柞蠶絲織物拒水等級為2,用辛醇改性的柞蠶絲織物僅為1。改性所用醇的碳氫鏈越長,沾水等級越高,拒水性越好。2.4接枝改為橡膠絲紡織品的通風性表4示出改性柞蠶絲織物的透氣性?？煽吹?改性柞蠶絲織物的透氣性與對照相比有一定的提高,但提高幅度不是很大,并且無規(guī)律性。2.5碳氫鏈的下降表5示出改性柞蠶絲織物的回潮率?？煽吹?酯化接枝改性后的柞蠶絲織物的回潮率都有一定的下降,不過下降不是很多,仍具有足夠的吸濕性。改性醇的碳氫鏈越長,回潮率下降越小。這可能是:一方面,絲綢被封閉的羧基主要是在纖維的表面上,并且數(shù)量并不多;另一方,接枝的醇碳氫鏈越短,摩爾接枝率越高,即被酯化封閉的羧基越多,導致其吸濕性能與羧基封閉較少的柞蠶絲織物相比,回潮率還是略低一些。2.6酯化接枝改性表6示出改性柞蠶絲織物的耐洗性能?？煽吹?用脂肪酶酯化接枝改性柞蠶絲織物具有良好的耐洗性。如果扣除絲綢本身在洗滌過程中的質量損失,洗滌對改性柞蠶絲織物的質量損失更少。這應該是由于改性采用的是酯化接枝改性,脂肪醇是與絲綢上的羧基形成酯鍵,而酯鍵是非常牢固的共價鍵,不會輕易產(chǎn)生斷裂所致,因此,其在普通的洗滌中不會被洗滌下來,具有良好的洗滌牢度。表7示出接枝改性柞蠶絲織物洗滌10次、20次后的拒水性能。可看到,洗滌后,織物的水接觸角只有很少的降低,回潮率提高也不明顯,沾水等級完全沒有變化,表明酯化接枝改性柞蠶絲織物具有良好的耐洗滌性能,脂肪醇與柞蠶絲織物接枝牢固。3接枝改性桐蠶絲織物性能用脂肪酶將高級醇通過酯化作用接枝在柞蠶絲織物上,可以有效地提高柞蠶絲織物拒水性能。醇的碳氫鏈越長,