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

1.1 材料

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。

1.3 实验方法

    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。

1.4测试方法

1.4.1壳聚糖的附着率

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）

1.4.2吸湿性

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）                                     

1.4.3抗静电效果

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。

1.4.4织物手感

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。

1.4.5织物的抗菌性

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。

2 实验结果与讨论   

2.1壳聚糖用量对涤纶抗静电性能的影响

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。

2.2  交联剂用量对涤纶抗静电性能的影响

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。

2.3焙烘时间对涤纶抗静电性能的影响

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。

2.4  焙烘温度对涤纶抗静电性能的影响

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。

2.5   正交试验

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。

3 结论

（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

[1] 杨栋梁.壳聚糖在织物功能整理中的应用（一）[J].印染，2003，29（4）:34-36；（5）:36-38.

[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.