壳聚糖／柠檬酸对棉织物的防皱防臭整理yd12320

侯燕 唐人成   1.现代丝绸国家工程实验室江苏苏州215123  2.苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州 2l5021

收稿日期：2009-09-15

作者简介：侯燕(1984-)，女，硕士研究生，主要从事纺织品功能性整理的研究

原载：染整技术2010/4；35-38

 

    【摘要】将壳聚糖与柠檬酸用于棉织物的防皱防臭整理。讨论了柠檬酸、壳聚糖和催化剂浓度以及焙烘温度对织物折皱回复角及白度的影响，并对棉织物防臭性能的影响因素进行了分析。试验结果表明，采用0.5％的分子量为3000的壳聚糖、10％的柠檬酸混合液整理，可使棉织物获得较好的防皱防臭性能。

    【关键词】壳聚糖；柠檬酸；防皱整理；防臭整理；棉织物

    【中图分类号】TS 195.55    文献标识码：B  文章编号：1005-9350(2010)04-0035-04

   

棉织物因具有透气透湿，穿着舒适等优点而备受人们的青睐，但其弹性差，易起皱等缺点使得其成衣档次难以提高。另外，棉织物极易附着微生物，且附着的微生物在适宜条件下大量繁殖而易产生臭味。这些问题可通过功能性后整理的途径来解决。随着人民生活水平的逐渐提高，对卫生保健及自身生活环境要求越来越高，要求对面广量大的棉织物进行防臭整理的呼声也越来越强烈了。

    壳聚糖含有大量的氨基和羟基，氨基可以吸附细菌，和细胞壁的阴离子结合，阻碍细胞壁的生物合成，从而达到抗菌防臭的效果。壳聚糖经多元羧酸的桥联作用可以结合在纤维上[1]。多元羧酸对于棉织物的耐久免烫整理已应用于生产中。因此，预计将壳聚糖和多元羧酸共同作用于棉织物的整理，可赋予其多功能性。在本文中，我们将壳聚糖与柠檬酸同浴整理棉织物，主要讨论了壳聚糖、柠檬酸的浓度以及焙烘温度对织物整理效果的影响，并且对整理前后的织物进行了性能测试。

1   实验部分

1.1  材料及仪器

    材料：纯棉府绸，14.6tex×14.6tex，经纬密为110×90；分子量约3000的壳聚糖(浙江金壳生物化学有限公司)；柠檬酸；次亚磷酸钠；三乙醇胺，皆为分析纯试剂。

    仪器：立式压染树脂机、连续式定形烘干机M-tenter(厦门瑞比精密机械有限公司)。

1.2  整理工艺

    将棉织物在含有壳聚糖、柠檬酸和催化剂的整理液中浸渍，二浸二轧(轧液率95％)，然后在定形烘干机上预烘(90℃，3min)和焙烘(180℃，90s)。

1.3  测试方法

抗皱性能：按照GB 3819-1997标准《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》中垂直法测试，并以经向和纬向的缓弹回复角之和作为试样的折皱回复角。

    白度：在UltraScan PRO测色仪(美国HunterLab公司)上测定试样的L、a、b值(Hunter表色体系)，采用D65光源和10°观察角。亨特白度(WI)用式(1)计算。

                WI=100-[(100-L2)+a2+b2]1/2         (1)

    羧基含量：采用电导滴定法测定心[2]。将试样用去离子水充分水洗至电导率恒定，然后自然晾干，在干燥箱中于105℃烘2h，迅速称其干重(m)；再把试样剪成小块，用0.1mol／L的盐酸浸渍20min(浴比1:50)，然后用去离子水抽滤水洗至洗液中不含氯离子。把抽滤水洗好的试样投入到含有0.5 mL 0.1mol／L HCl、5 mL 0.1 mo1／L NaCl的500 mL去离子水溶液中，再用浓度为O.02 mol／L的NaOH溶液滴定，每滴0.5 mL测定一次电导率；根据：NaOH溶液体积和电导率的关系作图，如图l所示。应用外推法即可得到消耗的NaOH溶液体积(V2)，然后做空白试验，得到中和空白滴定体系需要消耗的NaOH溶液体积(V1)，按式(2)计算羧基含量，每个试样测三次，取平均值。

  -C00H／(mmol／kg)=

CNaOH × (V2-V1)

(2)

M

 

 

 

图1 Na0H溶液体积与电导率的关系

 

    防臭性能：将整理织物放置在一定浓度C。的被测气体(氨气)的容器中，密闭放置1.5 h后，用气体检测管测定密闭容器中残留的被测气体浓度C1，按式(3)计算整理织物的气体消除百分率(PD)[3]。

  PD =

C0 - C0-C1)

(3)

C0

2  结果与讨论

2.1  防皱整理的影响因素

2.1.1  焙烘温度

    焙烘温度是影响织物折皱回复角最主要的因素之一。图2表明，焙烘温度高，则折皱回复角就大。因为柠檬酸必须在足够高的温度下脱水形成环酐，然后在催化剂的作用下与棉纤维发生酯化反应，温度越高，酯化反应程度越高，故折皱回复角随温度增高而增大。但是温度的上升，织物泛黄严重，强力也随之降低[4]。因此，综合各项因素，焙烘温度定为180℃。

图2焙烘温度的影响

2.1.2  催化剂浓度

    次亚磷酸钠是一种较好的催化剂。图3所示，当次亚磷酸钠为6％时，折皱回复角和白度都较好。这是因为催化剂促进了纤维素羟基与羧酸的酯交联而使弹性上升，次亚磷酸钠同时也是一种弱还原剂，可以抑制柠檬酸分子内脱水而使白度提高[5]。

图3  催化剂浓度的影响

2.1.3  柠檬酸浓度

    用浓度为0.5％壳聚糖溶液与不同浓度柠檬酸混合，催化剂次亚磷酸钠浓度为6％，对织物进行整理。柠檬酸浓度对织物的折皱回复角、白度的影响见图4。从图中可看出，随着柠檬酸浓度的增加，织物的折皱回复角逐步增加，这是因为柠檬酸与棉纤维分别在低侧序区和中等侧序区发生交联。但是随着柠檬酸浓度的增加也伴随着织物白度的下降，这是由于焙烘到一定温度，柠檬酸脱水产生乌头酸和衣康酸。

2.1.4  壳聚糖浓度

    将lO％的柠檬酸与不同浓度壳聚糖混合，次亚磷酸钠浓度为6％，对织物进行整理。由图5可知，随着壳聚糖浓度的增加，织物的白度成逐渐下降的趋势，这是因为壳聚糖为黄色，浓度增加，白度自然也越来越低。织物的折皱回复角在壳聚糖浓度为0.5％时达到最大，这可能是因为分子量低的壳聚糖浓度较低时，在纤维内部有一定程度扩散可改变纤维内部结构，与纤维结合较紧密，限制了纤维分子之间的滑移，交联度增加，从而回弹性增加。当壳聚糖浓度过大时，就不易渗入纤维内部，易造成表面涂布现象，致使织物粗硬，缺乏弹性，从而织物折皱恢复性反而降低[6]。

图4柠檬酸浓度对织物性能的影响

图5壳聚糖浓度对织物性能的影响

2.2  防臭整理的影响因素

2.2.1  单独壳聚糖整理

    从图6中可以看出，随着壳聚糖浓度的增加，棉织物的消臭率也增加。但当壳聚糖浓度达到一定数值后，消臭率的增加逐渐变得平缓。壳聚糖浓度为0.5％时，消臭率就接近极限。这可能是因为壳聚糖浓度较小时，能够较容易地与纤维结合，壳聚糖与氨气发生一定的化学反应或吸附，但当其浓度较大时，壳聚糖容易停留在纤维表面，经水洗后容易脱落，因此消臭率也就不随之增长了。

2.2.2  壳聚糖与多元羧酸同浴整理

    由图7可以看出，柠檬酸单独整理棉织物时，消臭率随着柠檬酸浓度的增加也逐渐增大，当其浓度为12％时，消臭率达到100％。这是因为柠檬酸浓度增加，织物上羧基的含量也增加，对氨气的吸收也相应增加。当整理液中加入0.5％的壳聚糖后，消臭率呈现明显增加的趋势，在柠檬酸浓度为6％时，消臭率就达到了100％，这说明壳聚糖的加入对织物的消臭率有很大的帮助。

图6壳聚糖浓度对织物消臭率的影响

图7柠檬酸浓度对织物消臭率的影响

2.2.3  时间对织物防臭的影响

    图8为织物整理前后消臭率随时间的变化，从图中可看出，不管整理前后，织物的消臭率都随着时间的递增而变大。未整理织物的消臭率最高也未达到70％，而整理后织物的消臭率却有很明显的增长，在90 min时，消臭率就达到了100％。因此，织物经壳聚糖与柠檬酸同浴整理后，很大程度上提高了织物

的防臭性能。

图8时间对织物防臭的影响

2.2.4  羧基含量与消臭率的关系

    图9表明，经柠檬酸整理后，纤维上羧基含量明显增大。从图中可看出，织物的消臭率随着羧基含量的增大而越大。当羧基相对较少时，纤维上羟基也可与氨基发生化学反应，消臭率增加，随着CA与纤维的交联程度增加，纤维上羟基逐渐减少，但这是羧基与氨基发生化学反应。因此经柠檬酸整理后的棉织物具有较好的除氨臭作用。   

图9羧基含量与消臭率的关系

2．3  整理前后棉织物的傅里叶红外光谱测试

    将未整理棉织物、壳聚糖、柠檬酸单独整理以及壳聚糖与柠檬酸同浴整理后的织物用溴化钾压片，进行红外测试。其中，经壳聚糖整理后的织物在切成粉末前用大量清水冲洗，干燥后再使用，以消除壳聚糖物理吸附在织物表面所造成的影响。

    图10中和a、b曲线相比，c、d随线在1734 cm-1处出现了羧基的吸收峰，这说明柠檬酸与棉纤维发生了化学交联。对比a、b曲线发现壳聚糖在织物上的吸附率很低，整理前后差别不大。从c、d曲线可以看出在1600～1630 cm-l处，吸收峰发生了偏移，这可能是因为壳聚糖的存在所致[7]。

图10整理前后棉织物的红外光谱图

3结论

    (1)壳聚糖与柠檬酸同浴整理棉织物，可明显改善织物的抗皱性能，当柠檬酸浓度为10％，壳聚糖浓度为0.5％时，织物的折皱回复性以及白度指标都较好。

    (2)温度越高，织物的折皱回复角越高，但存在织物手感变硬及白度较差以及强力下降等缺点，影响了织物的服用性。

    (3)采用0.5％的壳聚糖单独整理，可将棉织物的消臭率由46.44％提高到71.69％。对比柠檬酸单独整理棉织物，加入0.5％壳聚糖后织物的消臭率有明显提高，在柠檬酸6％时，消臭率已达到了100％。

    (4)以0.5％壳聚糖与10％的柠檬酸同浴整理棉织物可使其防皱防臭的性能都达到较理想的效果。

4参考文献

[1]杨栋樑.壳聚糖在织物功能性整理中的应用(二)[J]印染，2003，29(5)：36-41

[2]Fras L，Laine J，SteniUS P，K1einschek K S，Ribit SCh V，D01ecek V.Determination of dissociable groups in natural and regenerated Cellulose fibers by different titration methods[J]Journal of Applied Polymer Sc ience.2004，92：3186-3195

[3]万震.王炜.消臭纤维和消臭整理的研究进展[J]技术创新，2003，(6)：14-16

[4]E1-tahlawy K F.E1-bendary M A.Elhendawy A G.Hudson S M.The antimicrobial activity of cotton fabrics treated with different crosslinking agents and Chitosan[J] Carbohydrate Polymers，2005，60;421-430

[5]吴丽莉，俞建勇.棉织物的多元羧酸和壳聚糖抗菌防皱整理[J].印染，2001，27(11)：8-lO

[6]Aly S，A1i H，Samaha S H.Utilization of chitosan Citrate as crease-resistant and antimicrobial finishing agent for cotton fabric[J]Indian Journal of Fiber and Textile Research.2004，29;227-234.

[7]Huang K S，Wu J，Chen J B，Lian H S.Application of 1ow-molecular-weight chitosan in durable press finishing[J]Carbohydrate Polymers，2008，73;254-260