引言
苎麻是我国具有资源优势的天然纤维素纺织原料，其织物以优良的吸湿透气性、抗菌防腐性及自然粗犷的风格日益受到消费者的青睐。然而，苎麻纤维特有的高结晶度和高刚性造成其织物手感粗糙和穿着过程中较强的刺痒感，严重降低了苎麻织物的服用触觉舒适性，限 制了其作为高档纺织面料的应用与发展[1-3]。因此，开发行之有效且绿色环保的抗刺痒整理 技术，对促进苎麻织物的广泛应用，提升苎麻产品的附加值和市场竞争力具有重要意义。生物酶整理作为绿色环保的染整新技术，具有广阔的应用前景[4]。当前的研究表明纤维素酶处理能够有效钝化或去除苎麻织物表面毛羽，从而在一定程度上降低苎麻织物刺痒感，但随之而来的问题是织物强力的严重损失。同时，苎麻织物纤维素酶整理的效果多为定性表 述，对于其能否在保证织物基本服用性能的前提下解决刺痒感问题尚无定论。因而，关于如 何扬长避短、有效而适当地发挥纤维素酶在苎麻织物抗刺痒整理上的作用研究，显得尤为重 要。反应型水性聚氨酯在织物后整理中的应用研究已较为广泛。水性聚氨酯是以水替代有机溶剂作为分散介质的环保型聚氨酯体系，它具有成膜弹性高、粘接强度高等优良特性，将其 用于纺织品加工可赋予织物柔软丰满的手感，有效改善织物弹性等作用[5], 但聚氨酯在苎麻 织物抗刺痒感整理中的研究鲜有报道。本课题针对苎麻织物的刺痒感问题，系统研究了单一 纤维素酶整理、单一聚氨酯整理、纤维素酶-聚氨酯联合整理对苎麻织物抗刺痒感的效果和 相关的纤维形态结构、结晶度和力学性能变化，开发了较为有效的苎麻织物抗刺痒整理技术。
1.1 实验材料与仪器
试剂：超强对比酶80L(工业级，上海丹尼悦生物科技有限公司)、弹性聚氨酯整理剂
PA-11(工业级，海宁胜晖化学工业有限公司)、无水乙酸钠(AR，杭州高晶精细化工有限公司)、 冰乙酸(AR，上海中翔化学试剂有限公司)等。
织物：36Nm 纯苎麻半漂机织布，由湖南华升株洲雪松有限公司提供。 仪器：Lambda35 型紫外-可见光分光光度计(Perkin Elmer 股份有限公司)、KES-FB 织物
风格仪(日本加藤科技有限公司)、YG065H 型电子织物强力机(莱州市电子仪器有限公司)、SF600 型Data Color 测色配色仪(美国Data Color 公司)、YG461D 型数字式织物透气量仪(温 州方圆仪器有限公司)、ULTRA55 型场发射扫描电子显微镜(德国Carlzeiss 公司)、ARL XTRA型X 射线衍射仪(瑞士Thermo ARL 公司)。
1.2 实验方法
1.2.1苎麻织物的纤维素酶整理实验方法及工艺 为保证酶处理时纤维素酶处于最佳活力状态，先通过测定不同温度和pH 下所用纤维素酶的活力来了解和确定纤维素酶最佳活力条件。根据该纤维素酶供应商的推荐以及本课题组对酶的最佳活力条件测定，确定酶的应用pH 为4.5 左右，温度为55℃，重点优化酶的使用 浓度和时间。在55℃和pH 4.5 下，设计酶处理浓度(0，0.25，0.5，0.75，1.0，1.25，1.5，1.75 %(o.w.f.))，酶处理时间(0，30，60，90，120，150min)的单因素试验。苎麻织物的纤维 素酶抗刺痒整理的工艺流程如图1 所示。
苎麻织物的弹性聚氨酯整理实验方法及工艺 在苎麻织物弹性聚氨酯整理浸轧工艺中，主要考虑整理液浓度和焙烘温度对苎麻织物刺痒感、白度以及透气性能的影响，设计整理液浓度(0，20，40，60，80，100，120，140，160，180，200g/L)和焙烘温度(100，130，160，190℃)的单因素试验，工艺流程如图2 所示。
1.2.3苎麻织物的纤维素酶与弹性聚氨酯联合整理实验方法 通过将上述优化后的纤维素酶处理工艺和聚氨酯整理工艺结合起来，分别对苎麻织物进行先纤维素酶整理再弹性聚氨酯整理和先弹性聚氨酯整理再纤维素酶整理的联合处理。
1.3 测试方法
1. 刺痒感表征方法及指标：采用基于BP 神经网络的织物刺痒感评价方法[6]对苎麻织物 进行刺痒感等级预测；同时结合KES-FB 织物风格仪测得织物表面性质和压缩性质[7]的部分 指标评价刺痒感。
2. 断裂强力[8]：参照GB/T3923.1-1997《纺织品织物拉伸性能》中断裂强力和断裂伸长 率测定的条样法，采用YG065H 型电子织物强力仪对织物进行断裂强力测试。
3. 白度：采用Data Color SF600 测色配色仪测试织物的CIE 白度。
4. 透气性：采用YG461D 型数字式织物透气量仪测得透气量，测定试样压差为100Pa， 选取流量孔径70mm，喷嘴号数07。
5. 结晶度[9]：采用X-射线衍射仪对纤维素酶整理前后苎麻纤维的结晶度进行表征。测 试条件为：Cu 靶，单色器滤波，Kα 射线，λ=0.154nm，扫描范围为2θ=10~50°，扫描 速度为0.02°/s。根据衍射图谱强度，采用Segal 法[10]计算苎麻纤维的相对结晶度。在扫描 曲线2θ=22°附近有(002)晶面衍射的极大峰值，2θ=18°附近有一极小峰值，则结晶度计 算公式为：Cr=((I002-Iam)/I002)×100%
6. 纤维形态结构：采用ULTRA 55 场发射扫描电子显微镜拍摄整理前后苎麻纤维纵向形态结构的变化情况。测试样品保持干燥，无需镀金，测试中设定工作距离为3~6mm，加速电压为1kV。
2 结果与讨论
110
2.1 苎麻织物的纤维素酶抗刺痒整理
2.1.1苎麻织物的纤维素酶抗刺痒整理工艺条件优化
苎麻织物刺痒感随纤维素酶浓度增加和处理时间延长的变化情况分别如表1、表2 所示。
由表1 可知，随着纤维素酶浓度的提高，织物表面动摩擦系数、表面粗糙度以及刺痒感预测等级总体略呈下降趋势，但下降变化不显著；结合主观感受，经纤维素酶整理后的织物 手感变得活络，但对降低刺痒感效果不明显。纤维素酶整理对纤维素的水解作用能够去除或 软化突出于苎麻织物表面的毛羽，对提高织物表面平滑性有利，因而使织物表面动摩擦系数MIU 值和织物表面粗糙度SMD 值有所下降，同时使刺痒感等级略有减小。
表2 酶处理时间对苎麻织物刺痒感的影响
注：纤维素酶80L 1.0%(o.w.f.)；浴比1:30；pH4.5；温度55℃
由表2 可知，与纤维素酶浓度变化趋势类似，随着纤维素酶处理的时间的延长，苎麻织物表面动摩擦系数、表面粗糙度以及刺痒感预测等级均有略微变化。结合织物的主观感受， 苎麻织物的刺痒感变化不明显，但其组织结构变得疏松，手感较活络，处理时间越长，这种 变化趋势越明显。纤维素酶作为一种高效的生物催化剂，其与苎麻纤维的作用时间越长，对 苎麻纤维的水解程度就越大。纤维素酶对苎麻织物表面突出毛羽的水解和软化会提高织物的 平滑性，纤维的部分水解会使得纱线内纤维间的松动性和织物交织点的松动性增加，从而改 善织物的手感，并对降低刺痒感有积极作用。
纤维素酶的水解作用易造成织物断裂强力损失，织物的断裂强力随纤维素酶浓度增加和 处理时间延长的变化情况如图3 所示。
由图3(a)可知，随着纤维素酶浓度的增加，苎麻织物的断裂强力逐渐降低，特别是高浓度的纤维素酶处理使苎麻织物的断裂强力损失急剧增加；由图3(b)可知，随着纤维素酶整理 时间的延长，苎麻织物的强力损失率逐渐增加。纤维素酶对纤维素纤维的水解并不是均匀的 表面剥蚀作用，酶更容易进入纤维中结构较为疏松的无定形区，在受到外力拉伸时，这些疏 松和薄弱的结构容易造成应力集中，进而表现为织物断裂强力的降低。为兼顾纤维素酶对苎 麻织物抗刺痒整理的效果和保证织物的强力损失率较低(不超过20%)，优选苎麻织物纤维素酶整理的酶浓度为0.5~1.0 % (o.w.f.)，处理时间为90min
综上所述，优化的苎麻织物纤维素酶适度整理工艺为：将苎麻织物在室温下置于pH4.5、 浴比1:30 的整理浴中，升温至55℃，加入1%(o.w.f.)的纤维素酶80L，保温处理90min，升 温至100℃处理10min(使酶完全失活)，水洗，晾干。
2.1.2纤维素酶整理苎麻织物的性能和结构分析 将苎麻织物纤维素酶抗刺痒整理优化工艺进行再实验，并对织物进行性能测试，处理前后苎麻织物的刺痒感及断裂强力对比如表3 所示。
表3 苎麻织物纤维素酶整理前后刺痒感及断裂强力对比
注：纤维素酶80L 1.0%(o.w.f.)；浴比1:30；pH4.5；温度55℃；时间90min
由表3 可知，经优化的纤维素酶整理后，织物的表面性质有一定改善，刺痒感略下降，但不明显。织物的断裂强力损失率为16.5%，鉴于苎麻织物相对于棉织物等天然纤维制品有 较高的断裂强力，20%以内的强力损失率对于苎麻织物的服用性能影响不大。
为进一步分析适度纤维素酶整理对苎麻纤维结晶度的影响，对酶处理前后苎麻纤维进行X 射线衍射分析，衍射图谱如图4 所示。
由图4 可知，纤维素酶处理对苎麻纤维素晶型没有影响，(002)晶面的衍射峰(2θ≈22°) 强度略有下降，非结晶背景衍射峰(2θ≈18°)强度也略有降低，但均不明显。苎麻纤维原样的 结晶指数为90.16，经纤维素酶处理后，苎麻纤维的结晶指数为88.33，相比未处理样稍有降 低。这是因为所用纤维素酶的主要成分是内切酶，其对苎麻纤维的水解作用主要发生在无定 形区和结晶区表面，故对苎麻纤维结晶度的变化影响不大，因而对降低纤维刚性的效果不明 显，这与经纤维素酶整理后苎麻织物刺痒感变化不大的现象相吻合。
[1][2][3]下一页>>
相关信息 
推荐企业 推荐企业
推荐企业
您所在的位置：
