低温等离子与生物酶对羊毛针织物的联合改性

2.2 低温等离子-蛋白酶联合改性对羊毛针织物性能的影响

蛋白酶处理前进行预处理,使羊毛鳞片外角质层中的二硫键打开,提高羊毛的亲水性,使蛋白酶容易接近蛋白质分子链,发生吸附和催化反应.[8]传统采用H2O2预处理与蛋白酶结合.本文采用低温等离子作为蛋白酶的预处理,分析低温等离子-蛋白酶联合改性对羊毛性能的影响,结果如表3 所示.

从表3 可知,经低温等离子预处理再经蛋白酶处理的羊毛毡缩率下降.蛋白酶处理前进行低温等离子预处理,使羊毛鳞片外角质层中的二硫键打开,提高羊毛的亲水性,使鳞片软化和降解,增大外角质层的可及性,在外角质层中的扩散和催化水解较容易进行.蛋白酶对羊毛进行改性是通过酶的催化水解作用,部分或全部剥蚀羊毛表面的鳞片层,减小或降低羊毛的定向摩擦效应.[9]

蛋白酶处理也会造成织物损伤,由于蛋白酶的作用并不只发生在表皮,鳞片层内部及角质层也受到了损伤,蛋白酶处理并非全是由表及里均匀水解,也存在着不均匀的纵向水解.但与双氧水预处理相比,低温等离子预处理的织物强度损失有所降低.原因是低温等离子处理仅作用于纤维表面,防止了氧化前处理对纤维的损伤和氧化+蛋白酶联合处理对羊毛减量的不可控制性;另外,低温等离子处理对羊毛纤维产生刻蚀,会使纤维表面变得毛糙,纤维间抱合力增大,致使滑脱现象减少,织物胀破强度增大.

2.3 低温等离子-TG 酶联合改性对羊毛针织物性能的影响

由表4 可知,经过TG 酶的作用后,羊毛针织物的毡缩率由低温等离子处理后的10.47%降低到8.97%,胀破强度也由低温等离子处理后的0.276 MPa 增强到了0.292 MPa.说明用低温等离子处理羊毛是通过活化成低温等离子态的激发气体分子的氧化反应以及被加速气体粒子的溅射作用,使羊毛表面鳞片层破坏,有利于TG 酶的作用.TG 酶能够催化肽键中谷氨酰胺(酰基供体)和赖氨酸中伯胺(酰基受体)之间的酰基转移反应.羊毛纤维的主要成分是蛋白质,羊毛中谷氨酰胺和谷氨酸的总量达到14.9%,赖氨酸总量3.1%,TG 酶织物催化羊毛角蛋白中谷氨酰胺残基和赖氨酸残基之间的交联反应,可使羊毛蛋白的结构稳定性增强,毡缩率进一步下降,胀破强度提高.[10]

2.4 低温等离子-蛋白酶-TG 酶处理(联合处理)对羊毛针织物性能的影响

2.4.1 润湿性能

由表5 可以看出,织物用低温等离子处理后直接用蛋白酶处理,润湿时间延长到168.66 s,然后用TG酶处理,润湿时间>180.00 s.织物用低温等离子处理后直接用TG 酶处理,润湿时间由17.94 s 增至35.23 s,再用蛋白酶处理,润湿时间增加到148.57 s.

综上分析,低温等离子处理使羊毛的亲水性增加,蛋白酶和TG 酶处理会使织物的润湿性变差,其中蛋白酶处理后的变化更明显.原因是蛋白酶对羊毛的催化水解和TG 对羊毛蛋白的催化交联使羊毛经低温等离子处理后产生的极性基团发生迁移或翻转,蛋白酶催化水解产生的部分大分子水解蛋白残留可能覆盖在羊毛表面,影响润湿性能.

2.4.2 毡缩性和胀破强度

为进一步降低蛋白酶对羊毛的损伤,将低温等离子+蛋白酶+TG 酶联合对羊毛进行改性,分析改性后羊毛的毡缩性和胀破强度.结果如表6 所示.

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