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(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、藥物學(xué)和食品科學(xué)等領(lǐng)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(jié)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(fù)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(jié)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(yīng),將殼聚糖共價(jià)結(jié)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(jié)合牢度,但在纖維素纖維的氧化過程中,容易造成纖維強(qiáng)度損傷。本試驗(yàn)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(xué)純);元明粉,活性黃3RS、紅3BS、藍(lán)FNR儀器722S分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)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(qiáng)力機(jī)(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(jì)算c采用722S分光光度計(jì)在最大吸收波長處測定染液的吸光度,按式(1)計(jì)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(qiáng)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(fù)性的測定回復(fù)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(gè)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(yàn)?zāi)湍Σ辽味取窚y定。1.4.6耐洗護(hù)色按照GB/T3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取窚y定。2結(jié)果與討論2.1殼聚糖整理棉織物的制備殼聚糖質(zhì)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(zhì)量濃度的殼聚糖醋酸混合溶液,對棉織物進(jìn)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(jìn)行常規(guī)染色,結(jié)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(zhì)量濃度增加,上染率和K/S值逐漸提高。當(dāng)殼聚糖質(zhì)量濃度增大到1.00g/L時(shí),上染率和K/S值達(dá)到最佳;繼續(xù)增大殼聚糖質(zhì)量濃度,上染率和K/S值增加不明顯。因此,選擇殼聚糖質(zhì)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(jìn)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(jìn)行染色,結(jié)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(dāng)環(huán)氧氯丙烷濃度達(dá)到0.03mol/L時(shí),上染率和K/S值達(dá)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?yàn)榄h(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(yīng)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(yīng)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(zhì)量分?jǐn)?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(yīng)容易發(fā)生,堿性強(qiáng)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(jié)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(jìn)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(jìn)行染色,結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出,隨著氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大,染浴堿性增強(qiáng),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(zhì)量分?jǐn)?shù)超過10%時(shí),上染率和K/S值反而略有降低。因此,合適的氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?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(jìn)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(jìn)行染色,結(jié)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(dāng)溫度達(dá)到140℃時(shí),上染率和K/S值達(dá)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(jìn)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(shí)間。之后,選用活性黃3RS進(jìn)行染色,結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出,隨著焙烘時(shí)間的延長,上染率和K/S值逐漸增大。當(dāng)焙烘時(shí)間達(dá)到2min時(shí),上染率和K/S值達(dá)到最大。這是因?yàn)楸汉鏁r(shí)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(shí)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(dāng)焙烘時(shí)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(shí)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(jìn)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(lán)FNR進(jìn)行染色,各項(xiàng)性能測試結(jié)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(yù)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(jié)構(gòu)大分子,從而改變了纖維素纖維大分子或基本結(jié)構(gòu)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(jià)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(shí),負(fù)擔(dān)外力作用不均勻,從而引起織物強(qiáng)力下降。從表3可以看出,棉織物經(jīng)殼聚糖預(yù)處理后,上染率、K/S值明顯提高,染色織物的各項(xiàng)色牢度優(yōu)良。2.7棉織物的低鹽染色為進(jìn)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(jìn)行浸軋?zhí)幚?烘干后浸軋10%NaOH溶液,80℃烘干,140℃焙烘2min,然后進(jìn)行低鹽染色,結(jié)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(dāng)鹽用量為30g/L時(shí),就可達(dá)到傳統(tǒng)染色的效