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生物质材料在纺织方面的应用

来源:印染在线 发布时间:2012年09月25日

3.1 纺织浆料

甲壳素用作纺织浆料,具有良好的成膜耐磨性、生物降解性、抗菌抑菌性,用于上浆的甲壳素浆料多为壳聚糖类。研究表明[21]甲壳素的水溶性与其脱乙酰度密切相关,脱乙酰度在50%左右时水溶性最好,超过60%或低于40%时都会致使其水溶性降低。陈秀苗等[22]利用碱法制备水溶性壳聚糖并调成浆料,与PVA、淀粉浆料性能做了比较,结果表明其对纯棉纱、涤棉纱的粘附率都高于淀粉和PVA,甲壳素上浆涤棉纱后的强力不均匀率、断裂伸长不均匀率低于淀粉和PVA,但甲壳素上浆纯棉纱后断裂不均匀率略微偏高。

壳聚糖脱乙酰度的控制由于条件限制不易达到,但可通过引入亲水基团、酶降解降低分子量等方法增大壳聚糖水溶性,调节粘度以提高其上浆性能。将甲壳素或壳聚糖季铵碱化,使聚合物骨架带有正电性,可使其在较宽的pH范围内都溶于水;在氮原子上连接含有N的芳香性基团,如吡啶,使高聚物兼具亲水性、疏水性、亲核性,拓宽其应用范围,近年来引起了较多研究者的兴趣[23]。

3.2 印染助剂

传统活性染料上染工艺需加入大量的盐作为促染剂,对废水处理造成负担。王靖等[24]在壳聚糖羟基和氨基上分别引入羟甲基丙烯酰胺(NMA)和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(HTCC),用该改性壳聚糖处理棉布,降低了纤维与染料之间的斥力,可实现无盐染色,上染率、固色率、K/S值及色牢度均较无盐未处理的染色效果有所提高,但与加盐染色的促染及固色效果相比仍有差距,需进一步探索。
壳聚糖因其较好的粘着力,能较好将涂料与织物粘着在一起,且可使织物获得较好的搓洗牢度和柔软手感。以壳聚糖为主要成分的650粘合剂FD在印染工业中已得到较为广泛的应用;采用壳聚糖代替阿拉克明作粘合剂,无论国内国外均已实现工业化生产。

3.3 织物整理剂

张辉等[25]研究发现使用低分子量的壳聚糖和混合多元酸整理棉织物,可提高织物的抗皱性和透湿性,获得更好的抗褶皱回复性,这种回复性随壳聚糖浓度的增加先增加后减小。肖高等[26]研究发现用壳聚糖整理液处理织物后,再用氧气等离子体处理,可明显改善其耐洗性、吸湿性,提高拉伸断裂强度,降低抗弯刚度。Sang-Hoon Lim等[27]研究了一种壳聚糖衍生物NMA-HTCC的合成及其对棉织物整理后的抗菌效果,采用碱催化的冷浸轧方法对织物进行整理,仅使用织物重1%的整理剂即可消灭100%的金黄色葡萄球菌,且经过50次连续洗涤之后,抗菌效果仍达99%。此外壳聚糖衍生物还可用于织物的抗静电整理、防霉整理、真丝抗泛黄性整理等。

3.4 生物纤维

甲壳质纤维或壳聚糖纤维与其他纤维进行混纺以提高其成纱强度,甲壳质、壳聚糖赋予织物抗菌抑菌性,且对人体无刺激,且由于其具有生物相容、生物降解、抑菌等性能被广泛用于医用纺织品[28]。

4 茶皂素

茶皂素主要从山茶科植物种籽或叶子中提取得到,属五环三萜皂苷类物质,具有良好的乳化性、分散性、发泡性、渗透性,是一类性能优良的非离子表面活性剂[29]。我国作为产茶大国,从废弃的茶籽饼中提取茶皂素,变废为宝,获得经济与环境双重效益。

4.1 织物前处理剂

刘昭雪等[30]对棉织物茶皂素前处理工艺进行了优化研究,并对茶皂素工艺、烧碱煮漂工艺、酶氧工艺的成本及效果进行了比较,结果表明经茶皂素工艺处理棉织物的白度、毛效和强力等指标均达半成品要求,但亚麻织物的白度不够理想,需进一步改善,茶皂素工艺简单、操作简便、蒸汽时间短且生态环保。采用高剪切分散均质法对天然茶皂素进行改性,并添加过氧化物漂白组分可制得卜公茶皂素。蔡苏英等探索了卜公茶皂素的前处理优化工艺,结果表明在条件温和的卜公茶皂素处理过程中,无需添加其他助剂即可达到良好前处理效果。

4.2 配制洗涤剂

茶皂素具有扩散快、易清洗等优点,用其配制的洗涤剂可达到优良的去污、起泡、稳泡效果,且剥色力小,不破坏织物原有鲜艳颜色,洗涤后的毛织物柔软、光泽好、白度高、膨松、无毡饼现象,残脂率和残碱率合格,各项综合性能均能达到冼净毛的标准[31]。

5 脂肽类物质

脂类生物表面活性剂由于具有安全、无污染、环境友好等优点得到人们的普遍关注,脂肽类生物表面活性剂是指经微生物发酵产生的一类两亲性化合物。李名健等[32]从菌种中提取脂肽类物质,替代皂片作为皂洗剂,对活性染料染色织物进行皂洗,探索其最佳皂洗工艺并与传统皂洗的效果进行比较,结果表明脂肽类生物表面活性剂用量小,可获得良好的去浮色效果,较传统皂洗有更好的湿摩擦色牢度。

6 其他生物物质材料在纺织方面的应用Meyer等[33]将锯末、木炭、玉米棒、稻壳等用于印染废水脱色,发现具有良好的脱色能力,其中木炭和稻壳脱色性能最佳。钟倩倩[34]等就改性麦草秸秆对酸性艳红的吸附进行了研究,结果表明改性麦草秸秆对活性艳红有良好的物理吸附能力。

7 结语

(1)生物质及其衍生物材料在纺织方面的开发利用具有广阔的前景,充分利用了大自然给予人类的丰富可再生资源,节省了石油等不可再生资源的使用,产品生物相容性好,便于生物降解,减轻了环境负担,可为功能化绿色纺织品开辟新途径。

(2)生物质材料具有来源多样性、结构复杂性,在一定程度上阻碍了生物质材料的开发利用,因此生物质材料开发利用的关键在于如何利用环保方法进行高效提纯,如何通过化学或物理改性使其更符合人们的需求,如何开发其在纺织方面更广泛的用途,相信通过研究人员的不懈努力,在不久的将来,纺织行业将进入一个生物质材料得到充分有效利用的绿色环保时代。

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