棉織物的殼聚糖處理工藝研究

棉織物的殼聚糖處理工藝研究

地殼聚糖也被稱為甲殼胺、脫氧乙烯、甲殼多聚糖和吡啶，是甲殼素氮脫希爾的衍生物。它具有許多特殊的性能,如生物活性、生物降解性能、生物相容性等,且無毒,對環(huán)境無害,被廣泛應用于化學、生物、醫(yī)學、藥物學和食品科學等領域。在紡織染整加工中,殼聚糖可用于織物的抗皺、抗菌和抗靜電整理。在酸性條件下,殼聚糖大分子中的氨基能結合H+而帶正電荷,施加于纖維素纖維上,能減少染色過程中纖維表面負電荷對染料陰離子的庫侖斥力,提高染料上染率,從而對酸性染料、活性染料等陰離子染料起到良好的增深效果。為提高殼聚糖與纖維素纖維的結合牢度,筆者曾將纖維素纖維選擇性氧化,制得2,3-二醛基纖維素,然后利用殼聚糖上—NH2基與醛基之間的席夫堿反應,將殼聚糖共價結合到纖維素纖維上。該方法雖然可改善殼聚糖與纖維素纖維的結合牢度,但在纖維素纖維的氧化過程中,容易造成纖維強度損傷。本試驗采用環(huán)氧氯丙烷作為交聯(lián)劑,通過軋烘焙工藝,用殼聚糖處理棉織物,并考察了整理后織物的染色性能。1.1儀器、試劑與儀器織物經(jīng)退漿、煮練、漂白的平紋棉織物藥品殼聚糖(脫乙酰度87%);醋酸,碳酸鈉(均為化學純);元明粉,活性黃3RS、紅3BS、藍FNR儀器722S分光光度計(上海精密科學儀器公司),SF600X電腦測色配色儀(Datacolor公司),Y571A型摩擦色牢度測試儀(常州市雙固紡織儀器有限公司),SW-24A型耐洗色牢度儀(常州華紡紡織儀器公司),YG026B電子織物強力機(常州市雙固紡織儀器有限公司)1.2環(huán)氧氯丙烷/棉織物染整加工工藝配制殼聚糖溶液(將殼聚糖溶解在1%醋酸溶液中,加入適量的環(huán)氧氯丙烷)→棉織物二浸二軋(軋余率100%)→80℃烘干→浸軋一定濃度的氫氧化鈉溶液→80℃烘干→高溫焙烘→水洗→烘干→活性染色1.3染色工藝工藝處方染料/%(omf)2元明粉/(g·L-1)50碳酸鈉/(g·L-1)20浴比1∶50工藝曲線1.4測試測試1.4.1初始染液上染率計算c采用722S分光光度計在最大吸收波長處測定染液的吸光度,按式(1)計算上染率:上染率=(1?II0)×100%(1)=(1-ΙΙ0)×100%(1)式中:I——染色殘液吸光度I0——初始染液吸光度1.4.2斷裂力按照GB/T3923.1—1997《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定條樣法》測定。1.4.3抗褶皺性能按照GB/T3819—1997《紡織品織物折痕回復性的測定回復角法》測定。1.4.4值k/s將染色織物折疊兩次(四層),采用DatacolorSF600X電腦測色配色儀在λmax處測定K/S值,每個試樣測四次,取平均值。1.4.5抗摩擦涂層按照GB/T3920—2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》測定。1.4.6耐洗護色按照GB/T3921—2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》測定。2結果與討論2.1殼聚糖整理棉織物的制備殼聚糖質量濃度是影響棉織物染色效果的重要因素之一。整理到棉織物上的殼聚糖越多,棉織物與活性染料陰離子之間的靜電斥力越小,越有利于活性染料上染。選用0.02mol/L環(huán)氧氯丙烷,以及不同質量濃度的殼聚糖醋酸混合溶液,對棉織物進行浸軋?zhí)幚?烘干后浸軋10%NaOH溶液,80℃烘干,160℃焙烘2min。之后,選用活性黃3RS進行常規(guī)染色,結果如表1所示。表1中,經(jīng)殼聚糖整理后,棉織物增深效果明顯。隨著殼聚糖質量濃度增加,上染率和K/S值逐漸提高。當殼聚糖質量濃度增大到1.00g/L時,上染率和K/S值達到最佳;繼續(xù)增大殼聚糖質量濃度,上染率和K/S值增加不明顯。因此,選擇殼聚糖質量濃度1.00g/L。2.2活性黃3rs染色分別選用0.01,0.02,0.03,0.04和0.05mol/L環(huán)氧氯丙烷,以及1.00g/L殼聚糖醋酸混合溶液對棉織物進行處理,烘干后浸軋10%NaOH溶液,80℃烘干,160℃焙烘2min。之后,選用活性黃3RS進行染色,結果如圖1所示。從圖1可以看出,隨著環(huán)氧氯丙烷濃度增大,棉織物上染率和K/S值逐漸增大。當環(huán)氧氯丙烷濃度達到0.03mol/L時,上染率和K/S值達到最大;繼續(xù)增大環(huán)氧氯丙烷濃度,上染率和K/S值反而降低。這是因為環(huán)氧氯丙烷除了在纖維素纖維和殼聚糖之間交聯(lián)外,還會使纖維素纖維及殼聚糖自身發(fā)生交聯(lián),交聯(lián)反應過程如圖2所示。殼聚糖之間的自身交聯(lián)會減少其與纖維素纖維之間的交聯(lián)程度;纖維素纖維之間的自身交聯(lián)又會減少纖維素纖維上可與活性染料反應的羥基數(shù)量,這些都有可能造成上染率和K/S值的降低。2.3堿的質量分數(shù)對染色效果的影響在堿性條件下,環(huán)氧氯丙烷與羥基、氨基之間的反應容易發(fā)生,堿性強弱會影響殼聚糖與纖維素纖維之間的交聯(lián)程度,最終影響染色結果。選用0.03mol/L環(huán)氧氯丙烷和1.00g/L殼聚糖醋酸混合溶液對棉織物進行浸軋?zhí)幚?烘干后分別浸軋2%,4%,6%,8%,10%和12%的NaOH溶液,80℃烘干,160℃焙烘2min。之后,選用活性黃3RS進行染色,結果如圖3所示。從圖3可以看出,隨著氫氧化鈉質量分數(shù)的增大,染浴堿性增強,殼聚糖與纖維素纖維之間的交聯(lián)程度增加,上染率和K/S值逐漸增大;氫氧化鈉質量分數(shù)超過10%時,上染率和K/S值反而略有降低。因此,合適的氫氧化鈉質量分數(shù)為10%。2.4活性黃3rs染色焙烘溫度也是影響環(huán)氧氯丙烷與殼聚糖、纖維素纖維之間交聯(lián)的重要因素之一。選用0.03mol/L環(huán)氧氯丙烷和1.00g/L殼聚糖醋酸混合溶液對棉織物進行浸軋?zhí)幚?烘干后浸軋10%的NaOH溶液,80℃烘干后,分別在110,120,130,140,150和160℃焙烘2min。之后,選用活性黃3RS進行染色,結果如圖4所示。圖4中,隨著焙烘溫度的升高,上染率和K/S值逐漸增大;當溫度達到140℃時,上染率和K/S值達到最大值;繼續(xù)升高溫度,上染率和K/S值反而有所下降。這是由于升高溫度有利于環(huán)氧氯丙烷和殼聚糖與纖維素纖維之間的交聯(lián),但溫度過高會增加纖維素纖維自身交聯(lián)程度,而且還會引起織物黃變。2.5活性黃3rs染色選用0.03mol/L環(huán)氧氯丙烷和1g/L殼聚糖醋酸混合溶液對棉織物進行浸軋?zhí)幚?烘干后浸軋10%的NaOH溶液,80℃烘干后,于140℃焙烘不同時間。之后,選用活性黃3RS進行染色,結果如圖5所示。從圖5可以看出,隨著焙烘時間的延長,上染率和K/S值逐漸增大。當焙烘時間達到2min時,上染率和K/S值達到最大。這是因為焙烘時間太短,殼聚糖與纖維素纖維之間的交聯(lián)不充分,織物上交聯(lián)的殼聚糖較少,上染率和K/S值較低;隨著焙烘時間的延長,交聯(lián)到織物上的殼聚糖逐漸增大,上染率和K/S值逐漸增大;當焙烘時間超過2min后,交聯(lián)到織物上的殼聚糖趨于飽和,繼續(xù)延長焙烘時間,對上染率和K/S值的影響較小。2.6殼聚糖整理棉織物的抗排法律性能選用0.03mol/L環(huán)氧氯丙烷和1g/L殼聚糖醋酸混合溶液對棉織物進行浸軋?zhí)幚?烘干后浸軋10%的NaOH溶液,80℃烘干,140℃焙烘2min。之后,選用活性黃3RS、活性紅3BS、活性藍FNR進行染色,各項性能測試結果如表2和表3所示。從表2可以看出,經(jīng)殼聚糖整理后,棉織物的抗皺性能明顯提高。如2.2節(jié)所述,這是由于經(jīng)殼聚糖預處理的織物,在焙烘過程中,環(huán)氧氯丙烷會在殼聚糖與纖維素纖維之間、纖維素纖維之間以及殼聚糖之間發(fā)生交聯(lián),形成網(wǎng)狀結構大分子,從而改變了纖維素纖維大分子或基本結構單元的相對移動性。由于環(huán)氧氯丙烷在纖維素纖維上引入了一定數(shù)量的共價交聯(lián),與未整理織物相比,各單元移動性受到限制,受到外力時,負擔外力作用不均勻,從而引起織物強力下降。從表3可以看出,棉織物經(jīng)殼聚糖預處理后,上染率、K/S值明顯提高,染色織物的各項色牢度優(yōu)良。2.7棉織物的低鹽染色為進一步考察殼聚糖的促染效果,選用0.03mol/L環(huán)氧氯丙烷和1g/L殼聚糖醋酸混合溶液對棉織物進行浸軋?zhí)幚?烘干后浸軋10%NaOH溶液,80℃烘干,140℃焙烘2min,然后進行低鹽染色,結果如表4所示。從表4可以看出,棉織物經(jīng)殼聚糖處理后,增深效果明顯,當鹽用量為30g/L時,就可達到傳統(tǒng)染色的效