在自然界中,甲壳素是地球上含量最丰富的天然有机化合物之一,其含量仅次于纤维素。它主要
存在于昆虫类及水生甲壳类等无脊锥动物的外壳上,以及真菌类的细胞壁上。
甲壳素是白色或灰白色无定形、半透明固体,相对分子质量因提取方法的差异而有数十万至数百万不等,不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱、一般有机溶剂,可溶于浓的盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸,但同时主链发生降解[1]。甲壳素经浓碱处理脱去其中的乙酰基,就变成可溶性甲壳素,叫做甲壳胺或壳聚糖,它的化学名称为(卜4)一2一氨基一2一脱氧一p.D一葡萄糖,或简称聚胺基葡萄糖。通常所指的甲壳素,大多数情况下就是指壳聚糖,在应用实践中,也大多用的是壳聚糖。这种壳聚糖由于它的分子结构中存在大量氨基,从而大大改善了甲壳素的溶解性和化学活性[2],因此它在医疗、营养和保健等方面具有广泛的应用价值。
甲壳素纤维是一种新型纤维,可以应用于纺织服装和医用材料的诸多领域,对改善人类的健康状况有着重要作用,具有独特的医疗保健功能。甲壳素是天然抗茵材料,甲壳素纤维在织物中的含量是决定抗菌效果的主要因素,当其含量为1%时,混纺织物对金黄色葡萄球菌有抗菌效果,对大肠杆菌基本无抗菌效果,而甲壳素纤维含量2.5%的棉织物和涤棉织物的染色和漂白产品均具有明显的抗菌效果[3]。目前生产的甲壳素纤维,有以甲壳素单一成分纺丝纤维,有甲壳素与黏胶共混丝纤维即黏胶基甲壳素
纤维,还有甲壳素纤维与其他纤维混纺制成的纤维,比如,甲壳素棉混纺纤维。
1、试验药品、仪器及设备
1.1试验药品
27.5%双氧水、95%氢氧化钠、快速氧漂助剂BLG。
1.2试验仪器
250mL容量瓶、50mL量筒、100mL烧杯、玻璃棒、JM6102型电子天平。
1.3试验设备
AD.24型常温小样机(中外合资广东精湛染整设备厂有限公司)、AT-F型常温双层溢流染色中样机(青岛亚大工业有限公司)、AT-C.38型常温溢流染色机(青岛亚大
1.1试验样品
山东潍坊盈德甲壳素有限公司生产的甲壳素棉混纺纬编织物,其甲壳素纤维和棉纤维配比为6.5:93.5,样品实际检测为6.47:93.53。-
2.2试验步骤
2.2.1试剂的配制
用电子天平准确脊5块山东潍坊甲壳素公司生产的甲壳素棉混纺纬编织物各5g,编号后备用。
用50mL量筒准确量取25mL浓度为27.5%双氧水,沿玻璃棒缓慢倒入250mL容量瓶中,然后将量
筒用水冲洗3次,冲洗用水全部加入250mL容量瓶中,将容量瓶中的双氧水用水稀释至满刻度,摇匀
后备用。用电子天平准确称取95%固体氢氧化钠25g。倒入100mL烧杯中,用水溶解后,沿玻璃棒
缓慢倒入250mL容量瓶中,将烧杯用少量水冲洗3次,冲洗用水全部倒入250mL容量瓶中,然后用
水稀释至容量瓶满刻度,摇匀后备用。快速氧漂助剂BLG的配制方法和氢氧化钠溶液的配制方法相同。这样,将3种药品配制成浓度为100mL/L或100g/L的工作液。
2.2.2试剂的用量
各种试剂的用量见表1。
2.2.3氧漂升温曲线
氧漂升温曲线见图l。
2.2.4氧漂工艺流程
装锅一水洗一氧漂一溢流水洗lOmin一热水洗(70℃×10min)3遍一溢流水洗10min一脱水一
烘干。
2.3测试结果及计算
经山东潍坊盈德甲壳素有限公司根据日本甲壳胺百科书中的甲壳胺定量法测定,采用不同氧漂工艺处方进行加工的甲壳素棉混纺纬编织物中的甲壳素含量见表2。从表2可以看出,在氧漂过程中,双氧水的用量对甲壳素棉混纺纬编织物中的甲壳素含量有一定的影响,随着双氧水用量的增加,织物中甲壳素的含量在减少,也就是说,双氧水的用量与甲壳素的失重率成正比。特别是当双氧水的用量为10mL/L时,织物的失重率接近10%。这是因为双氧水是氧化剂,在浓度较高时形成氧化能力很强的羟基自由基对甲壳素纤维产生氧化作用的原因。鉴于甲壳素纤维生物活性的敏感性以及甲壳素纤维的溶解性
从表2的试验数据可以看出:
a.比较l、2、3、4号试样得出结论,双氧水的用量小于10mL/L时,甲壳素失重率较低,考虑到双氧水对甲壳素混纺织物中的棉纤维的氧漂效果,双氧水的用量为5mL/L较合适。这样即不影响双氧水对棉纤维的氧漂效果,又将甲壳素的失重率降到了最低限度。
b.比较2、5号试样得出结论,快速氧漂助剂BLG与氢氧化钠比较,对甲壳素的失重率影响较小。
3、大车试生产
织物采用传统的双氧水+氢氧化钠氧漂后,渗透到纤维内部的氢氧根离子很难通过水洗清除出去,即使经过热水洗也很难清洗干净,必须经过充分酸洗才能将渗透到纤维内部的氢氧根离子中和掉。而氧漂过程中用快速氧漂助剂BLG替代氢氧化钠,采用非烧碱快速氧漂助剂+双氧水进行氧漂处理,对织物的强力和失重率均小于前者,并且,氧漂后不用酸洗b【5】。织物直接经过充分水洗和热水洗就能将纤维中的氢氧根离子清洗干净,避免织物烘干后布面出现白片(碱斑)。对于甲壳素棉混纺织物来说,因甲壳素易溶于许多无机酸和有机酸,其在整个氧漂加工过程的工作液的pH值应不小于6。虽然甲壳素纤维不溶于浓度小于40%的稀硫酸溶液,若甲壳素棉混纺织物采用传统的烧碱氧漂工艺,漂后的酸处理使用硫酸作为中和用酸,就必须对酸的浓度、温度和时间等条件加以严格控制,此后还必须将酸从织物上彻底洗净。否则,即使浓度很小的硫酸在烘干时也会浓缩而影响织物中甲壳素的含量和织物的手感和强力。
综合以上分析,采用非烧碱快速氧漂助
了氧漂后用硫酸作为中和用酸对甲壳素棉混纺织物中氢氧根离子的中和,减少了因硫酸使用不当,对甲壳素纤维含量以及织物的手感和强力的影响。因此,中试和大车的先锋试验均采用快速氧漂助剂替代氢氧化钠。其非烧碱氧漂工艺处方为:
27.5%双氧水5mL/L
快速氧漂助剂BLG3g/L
浴比l:10
氧漂升温曲线同图l
4、检测方法及结果
采用非烧碱快速氧漂助剂+双氧水的工艺处方进行了中试和大车的先锋试验。试验结果经山东潍
坊盈德甲壳素有限公司根据日本甲壳胺百科书中的甲壳胺定量法测定,甲壳素棉混纺纬编织物中的甲壳素的失重率为1.35%~6.96%,符合该标准的要求。
5.1在氧漂过程中,双氧水的用量对甲壳素棉混纺纬编织物中的甲壳素含量有一定的影响,随着双氧水用量的增加,织物中甲壳素的含量在减少,也就是说,双氧水的用量与甲壳素的失重率成正比。考虑到双氧水对甲壳素棉混纺织物中棉纤维的氧漂效果,双氧水的用量为5mL/L较合适。这样即不影响双氧水对棉纤维的氧漂效果,又将甲壳素的失重率降到了最低限度。
5.2快速氧漂助剂BLG与氢氧化钠比较,对甲壳素的失重率影响较小。采用非烧碱快速氧漂助剂+双
氧水进行氧漂处理,对织物的强力和失重率均小于氢氧化钠+双氧水的传统氧漂工艺,并且,氧漂乒
不用酸洗。织物直接经过充分水洗和热水洗就能将纤维中的氢氧根离子清洗干净,避免织物烘干后布面出现白片(碱斑)。
5.3根据日本甲壳胺百科书中的甲壳胺定量法对中试和大车先锋试验的产品进行检测,甲壳素棉混纺纬编织物中的甲壳素的失重率为1.35%~6.96%,符合该标准的要求。
参考文献:
【1】蒋挺大.甲壳素【M】.北京:化学工业出版社,200522.
【2】孙伟,王星宙.甲壳素纤维含量检测初探[J】.中国纤检,2007(1):36—37·
【3】宋心远.新型纤维及织物染整[M】.北京:中国纺织出版社,2006
【4】董瑛,李传梅,韩杨.甲壳素纤维抗菌织物的染整工艺[J】.印染,2003(2):7·
【5】李俊杏,闰利民,王超.纯棉针织物绗缝针洞的形成及解决的途径【J】.针织工业,2008(10)