涤纶织物壳聚糖抗静电整理qq48
王春梅,缪勤华,王熙亮 (南通大学化学化工学院,江苏 南通 226007)
原载:第七届全国印染后整理论文集(2008.12);283-287
【摘要】采用壳聚糖对涤纶织物进行抗静电整理,研究了壳聚糖用量、交联剂用量、焙烘时间、焙烘温度等对涤纶抗静电性能的影响;通过正交实验确定了最佳抗静电整理工艺条件为:壳聚糖用量2.0%,交联剂3 g/L,催化剂4 g/L,浴比20︰1,焙烘时间3min,焙烘温度150℃。经壳聚糖整理的涤纶,吸湿性和抗菌性均得到提高,但手感较硬。
【关键词】抗静电整理;壳聚糖;织物;聚对苯二甲酸乙二酯纤维
【中图分类号】TS
190.645
0 前言
涤纶纤维具有优良的物理机械性能,应用广泛。但因其吸湿性较差,易产生静电现象。壳聚糖是一种碱性多糖,无毒,可生物降解,具有良好的生物相容性和抗菌性。壳聚糖分子中存在大量的氨基和羟基,易于发生化学反应,是一种新型的多功能整理剂,在印染加工中的应用研究广泛[1,2]。
壳聚糖的抗静电机理:在酸性介质中,壳聚糖分子中的氨基可以吸附氢质子形成—NH3+,将其整理到织物上,会使纤维在水中具有离子导电功能,使摩擦产生的静电荷迅速泄漏,而且还可能产生电中和作用。此外,壳聚糖分子上大量存在羟基和氨基等强极性基团,使壳聚糖分子具有很高的吸湿性,可在纤维表面形成连续的水膜,为空气中二氧化碳和纤维中存在的电解质提供溶解场所,从而间接地提高了表面电导率。即使在低湿度环境下,壳聚糖也能显示其高吸湿性,其吸湿率仅次于甘油,但高于聚乙二醇、山梨醇,而且在水中不会过度溶胀,因而可防止因水引起的耐久性降低[3,4]。
本试验探讨了壳聚糖整理工艺对涤纶织物抗静电性能的影响,优化了整理工艺。
1 试验部分
织物:涤纶织物[东丽酒伊织染(南通)有限公司]
药品:壳聚糖(食品级,分子量约20万,脱乙酰度85%左右,南通生物工程研究所有限公司)、丙二酸(化学纯,国药集团化学试剂有限公司)、冰醋酸(分析纯,汕头市西陇化工厂)等。
1.2 仪器和设备
HH-S型恒温水浴锅(浙江余姚市检测仪表厂)、JA2003电子天平(上海精科天平厂)、YG(L)
342D型静电测试仪(山东纺科院测控设备开发中心)、DHG-9076A电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)、LFY-207自动织物硬挺度实验仪(山东省纺织科学研究院)、RJ-350Ⅲ轧染机(上海双翼实业公司)等。
整理液处方:壳聚糖0.5~2.0%(溶于1%醋酸),交联剂(丙二酸)4~12g/L,催化剂(醋酸钠)4g/L
工艺条件:浴比 20: 1,烘干温度80℃,焙烘温度120~180℃,焙烘时间3~6min
工艺流程:涤纶织物浸渍壳聚糖整理液(2min)→ 二浸二轧(轧余率为100%)→
预烘(80℃×5min)→ 焙烘(120~80℃×3~12min)→ 水洗(洗衣粉2g/L, 60℃×5min,浴比50:1)→ 烘干 → 测试性能。
将整理前后的织物在105℃下烘干至恒重,放在干燥器中冷却,用分析天平称重,按下式计算壳聚糖的附着率[5]:
附着率 % = |
G1-G0 |
×100 |
G0 |
式中:G0——壳聚糖整理前织物重量、G1——壳聚糖整理后织物重量(g)
将试样在烘箱中(105℃)烘至恒重,在一定的湿度条件下放置24小时,用分析天平称重,按下式计算吸湿率:
吸湿率 % = |
W1-W0 |
×100 |
W0 |
式中:W0——试样重量(g);W1——吸湿后试样重量(g)
在相同湿度和温度条件下,用YG(L) 342D型静电测试仪测试织物的静电压半衰期,同一种试样连续测三次,取其平均值。
用LFY-207型自动织物硬挺度实验仪对织物的硬挺度进行测试,同一种试样正反各测一次,取其平均值。
选用常见的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。将培养皿、移液管、试管洗净,用报纸包好在160℃烘箱中高温灭菌两小时。按标准配方配好培养基,加热溶解,并不断搅拌,然后将其在高温高压灭菌锅中灭菌20min。将培养基冷却到50℃,分装于培养皿,确保培养基覆盖培养皿底部,在无菌环境中移取稀释的细菌于培养基上,确保细菌覆盖培养基。将经过整理的织物剪成直径为1cm的圆形,置于细菌培养基上,将培养皿放置于37℃的培养箱中24h。然后测量抑菌圈直径大小,以衡量抗菌效果。
改变壳聚糖用量,其他条件不变,整理后织物的抗静电性能见表1。交联剂浓度为4g/L,催化剂浓度为4g/L,焙烘温度160℃,焙烘时间3min。
表1 壳聚糖用量对抗静电性能的影响
壳聚糖用量/% |
洗前附着率/% |
洗后附着率/% |
半衰期/s |
0.5 |
1.04 |
0.40 |
15.79 |
1.0 |
1.58 |
0.91 |
7.64 |
1.5 |
2.15 |
1.39 |
3.87 |
2.0 |
2.44 |
1.70 |
2.97 |
未整理样 |
0 |
0 |
180.33 |
从表1中可以看出,壳聚糖用量越大,抗静电效果越好。因为壳聚糖用量增加,织物上壳聚糖的吸附率增大。但是,壳聚糖用量越大,织物的手感越差。因此,壳聚糖用量也不宜过大。
改变交联剂的用量,其他条件不变,整理后织物的抗静电性能见表2。壳聚糖用量为1%,催化剂浓度为4g/L,焙烘温度160℃,焙烘时间3min。
表2 交联剂用量对抗静电性能的影响
交联剂用量/g·L-1 |
洗前附着率/% |
洗后附着率/% |
半衰期/s |
2 |
1.49 |
0.90 |
7.68 |
4 |
1.58 |
0.91 |
7.64 |
6 |
1.44 |
0.92 |
10.92 |
8 |
1.45 |
0.95 |
13.15 |
未整理样 |
0 |
0 |
180.33 |
从表2中可以看出,随着交联剂用量的增加,附着率变化不大,抗静电效果变差。原因是过多的交联剂与壳聚糖氨基发生反应,致使壳聚糖氨基数量减少,在酸性介质中形成的-NH3+数量也相应减少,从而使涤纶纤维的离子导电功能减弱,抗静电性能减弱。
改变焙烘时间,其他条件不变,整理后织物的抗静电性能见表3。壳聚糖用量为1%,交联剂用量4
g/L,催化剂浓度为4g/L,焙烘温度160℃。
表3
焙烘时间对抗静电性能的影响
焙烘时间/min |
洗前附着率/% |
洗后附着率/% |
半衰期/s |
3 |
1.58 |
0.91 |
7.64 |
4 |
1.56 |
0.91 |
7.65 |
5 |
1.59 |
0.92 |
7.62 |
6 |
1.58 |
0.91 |
7.63 |
未整理样 |
0 |
0 |
180.33 |
从表3中可以看出,焙烘时间对整理效果影响不大。而且焙烘时间过长,织物容易泛黄。
改变焙烘温度,其他条件不变,整理后织物的抗静电性能见表4。壳聚糖用量为1%,交联剂用量4
g/L,催化剂浓度为4g/L,焙烘时间3min 。
表4 焙烘温度对抗静电性能的影响
焙烘温度/℃ |
洗前附着率/% |
洗后附着率/% |
半衰期/s |
120 |
1.04 |
0.78 |
8.10 |
140 |
1.21 |
0.83 |
7.89 |
160 |
1.58 |
0.91 |
7.64 |
180 |
2.13 |
1.63 |
6.99 |
未整理样 |
0 |
0 |
180.33 |
从表4中可以看出,随着焙烘温度的增加,半衰期逐渐变小,但织物在160℃下焙烘后略有泛黄,180℃明显泛黄,所以焙烘温度不宜太高。
通过以上单因素的研究,选取影响抗静电效果较大的三个因素:壳聚糖用量,交联剂用量,焙烘温度进行正交实验,试验结果及分析见表5。
表5 正交实验结果
试样号 |
A 壳聚糖用量/% |
B 交联剂用量/ g·L-1 |
C 焙烘温度/℃ |
半衰期/s |
1 |
1 |
3 |
130 |
16.08 |
2 |
1 |
4 |
140 |
19.84 |
3 |
1 |
5 |
150 |
11.47 |
4 |
1.5 |
3 |
140 |
8.70 |
5 |
1.5 |
4 |
150 |
13.89 |
6 |
1.5 |
5 |
130 |
12.17 |
7 |
2 |
3 |
150 |
6.38 |
8 |
2 |
4 |
130 |
8.49 |
9 |
2 |
5 |
140 |
10.14 |
k1 |
15.80 |
10.39 |
12.25 |
|
k2 |
11.59 |
14.07 |
12.89 |
|
k3 |
8.34 |
11.26 |
10.58 |
|
R |
7.46 |
3.68 |
2.31 |
|
从表5可以看出,壳聚糖用量对涤纶抗静电性能影响最大,其次是交联剂用量,最后是焙烘温度。
抗静电性能最好也就是要半衰期时间最短的工艺参数组合是A3B1C3 ,即壳聚糖用量2.0%,交联剂用量3g/L,焙烘温度150℃。
2.6 整理对涤纶织物吸湿性、抗菌性能和手感的影响
采用上述正交试验得出的最优工艺对涤纶织物进行整理后,与未整理的空白样进行吸湿性、抗菌性和硬挺度的比较,测试数据如表6所示。
表6 吸湿性、抗菌性能和硬挺度的比较
试样 |
吸湿率/% |
抑菌圈直径/mm |
硬挺度/cm |
|
大肠杆菌 |
金色葡萄球菌 |
|||
空白样 |
0.65 |
12 |
10 |
3.48 |
整理样 |
0.77 |
15 |
12 |
6.41 |
从表6中数据可以得知,经过壳聚糖整理的涤纶织物具有更好的吸湿性和抑菌性,但手感较硬。
(1)影响涤纶织物抗静电效果的主要因素是壳聚糖用量、交联剂用量及焙烘温度。
(2)壳聚糖对涤纶织物抗静电整理的最佳工艺是:壳聚糖用量2.0%,交联剂用量3
g/L,催化剂用量4 g/L,焙烘时间3min,焙烘温度150℃,浴比20:1。
(3)涤纶织物经壳聚糖整理后具有较好的吸湿性和抗菌性,但手感发硬。
参考文献
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[2] 李战雄,靳霏霏,谢晓青.壳聚糖降解及在织物整理中的应用[J].印染助剂,2006,23(4):20-22.
[3] Secong-il Eom.Using
Chitosan as an Antistatic Finish for Polyester Fabric[J].AATCC Review,2001,(3):57-60.
[4] 徐旭凡.壳聚糖对涤纶织物处理的探讨[J].纺织学报,2003,24(5):466-468.
[5] 陈贵翠,张立峰,魏赛男. 提高细旦涤纶仿真丝织物的湿舒适性研究[J].丝绸,2007,(9):26-28.