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棉織物的抗菌免燙整理研究

來(lái)源:印染在線(xiàn) 發(fā)布時(shí)間:2009年08月03日

目前,多元羧酸類(lèi)整理劑是最有潛力取代N-羥甲基酰胺類(lèi)化合物的無(wú)甲醛免燙整理劑,但是自身也存在催化劑價(jià)高且污染環(huán)境,導(dǎo)致某些硫化染料和活性染料染色品色變,整理品上殘留的羧基,使陰離子染料的上染率降低,陽(yáng)離子染料染色的濕摩牢度又很差等缺點(diǎn)。 殼聚糖與纖維素的分子結(jié)構(gòu)相似,不含甲醛,而且具有抗菌防皺雙重功能,是一種新型的綠色材料。但是由于市場(chǎng)上出售的殼聚糖的相對(duì)分子質(zhì)量一般較大(幾十萬(wàn)至上百萬(wàn)),所以織物經(jīng)殼聚糖整理以后,彈性回復(fù)角雖然有所增加,但增加不是很多,而且手感變硬,布面泛黃,潤(rùn)濕性下降。殼聚糖降解以后,相對(duì)分子質(zhì)量變小,穿透力增強(qiáng),抗菌性能提高,因此,本文采用自制的聚羧酸MAA-1與降解殼聚糖配合對(duì)棉織物進(jìn)行整理,以提高陰離子染料的可染性,同時(shí)賦予棉織物抗菌免燙雙重功能。1 實(shí) 驗(yàn)1.1 材料和設(shè)備 織物:28t×28t、417×220純棉紗卡,由陜西華昌印染服裝有限公司提供; 藥品:聚羧酸MAA-1(自制);次磷酸鈉(AR),西安化玻站化學(xué)廠(chǎng)、氫氧化鈉(AR),天津市博迪化工有限公司;過(guò)氧化氫(AR),中國(guó)成都金山化工試劑廠(chǎng);冰醋酸(HAc)(AR),西安化玻站化學(xué)廠(chǎng);鹽酸(AR),西安化玻站化學(xué)廠(chǎng);丙酮(AR),天津市百世化工有限公司;氨基硅油柔軟劑(工業(yè)品),BASF公司;滲透劑JFC(工業(yè)品),上海助劑廠(chǎng);殼聚糖(D.D.≥90%,相對(duì)分子質(zhì)量約60萬(wàn))上海源聚生物科技有限公司; 儀器和設(shè)備:PHS-25型數(shù)字式酸度計(jì),實(shí)驗(yàn)用立式小軋車(chē),焙烘箱,YG(B)541D型全自動(dòng)數(shù)字式動(dòng)織物彈性測(cè)試儀,WS-SDd/o色度白度計(jì),TS-2000-S多功能材料試驗(yàn)機(jī),YG701A-1織物縮水率試驗(yàn)機(jī)。1.2 殼聚糖的降解 將殼聚糖用乙酸溶解在三口瓶中,水浴加熱至一定溫度,在攪拌下勻速滴加H2O2,保溫反應(yīng)一定時(shí)間,用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH

溶液將反應(yīng)液中和至pH為7,然后在攪拌下滴加入體積為反應(yīng)物2倍的丙酮,放置過(guò)夜,抽濾出降解產(chǎn)物,用丙酮洗滌,減壓干燥。1.3 織物整理 浸軋聚羧酸MAA-1整理液(聚羧酸80g/L,次磷酸鈉55g/L,柔軟劑20g/L,JFC2g/L,軋余率80%)→烘干(85℃,5min)→焙烘(170℃,2min)→浸軋降解殼聚糖整理液(殼聚糖xg/L,柔軟劑30g/L,JFC2g/L,軋余率80%)→烘干(85℃,5min)→焙烘(130℃,2min)。1.4 性能測(cè)試1.4.1 降解殼聚糖的特性黏度與相對(duì)分子質(zhì)量 特性黏度:稱(chēng)取一定量的烘至恒重的降解殼聚糖溶于0.1mol/L鹽酸和0.2mol/L氯化鈉混合溶液,用烏氏黏度計(jì)在(25±0.1)℃下按稀釋外推法測(cè)定。相對(duì)分子質(zhì)量Mη按文獻(xiàn)的公式[η]=1.81×10-3M0.93η計(jì)算。1.4.2 降解殼聚糖脫乙酰度 用堿量滴定法,操作如下:準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5g試樣置于250mL三角燒瓶中,加入0.1mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液30mL,溶解溫度25±5℃,攪拌至完全溶解,以甲基橙為指示劑,用0.1mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)量的鹽酸。另取一份試樣于烘箱中烘至恒重,測(cè)定水分。1.4.3 免燙性能 折皺回復(fù)角按GB/T3819-1997標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定(垂直法);斷裂強(qiáng)力按GB/T3923.1-1997標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定(條樣法);白度按《染整實(shí)驗(yàn)》中“白度的測(cè)定”方法測(cè)試;DP等級(jí)按GB/T13769-1992標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定,洗滌程序按GB/T8629-2001標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,洗滌干燥5次后評(píng)定。1.4.4 抗菌性能 按FZ/T01021-92標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。操作:將試樣和對(duì)比樣(未經(jīng)抗菌整理的織物)分別放于三角燒瓶中,用試驗(yàn)菌接種,然后將
對(duì)比樣上的細(xì)菌立即洗滌并測(cè)定細(xì)菌數(shù)量,將試樣恒溫培養(yǎng)6h后,洗滌并測(cè)定細(xì)菌數(shù)量,重復(fù)3次,計(jì)算試樣的細(xì)菌減少百分率。 細(xì)菌減少百分率/%=(B-A)/B×100式中:A—定期培養(yǎng)的試樣上的細(xì)菌數(shù); B—“0”接觸時(shí)間試樣上的細(xì)菌數(shù) 測(cè)試菌種一般采用金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌3種菌種。1.4.5 耐洗性能 采用SW-12AⅡ型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)測(cè)試。1.4.6 染色性能 在DC-SF600-PLUS電腦測(cè)色配色儀上測(cè)試。

2 結(jié)果與討論2.1 殼聚糖的降解 降解殼聚糖在織物整理中已獲得應(yīng)用[5],但由于降解殼聚糖的顏色、相對(duì)分子質(zhì)量、脫乙酰度、水溶性等會(huì)直接影響整理效果,而這些性質(zhì)又都決定于降解溫度、降解時(shí)間、反應(yīng)物用量等因素,因此,首先對(duì)降解條件進(jìn)行優(yōu)選。2.1.1 降解條件的優(yōu)選 以殼聚糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%,設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn),因素水平與試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1、表2。 分析極差數(shù)據(jù)Ra、Rb可知,降解條件對(duì)脫乙酰度的影響大小為:反應(yīng)時(shí)間>反應(yīng)溫度>H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)>HAc質(zhì)量分?jǐn)?shù);降解條件對(duì)特性黏度的影響大小為:反應(yīng)時(shí)間>H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)>HAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)>反應(yīng)溫度。這說(shuō)明反應(yīng)時(shí)間是影響降解殼聚糖脫乙酰度和相對(duì)分子質(zhì)量的重要因素。 比較1#~9#降解產(chǎn)物發(fā)現(xiàn),7#樣品的相對(duì)分子質(zhì)量最低,顏色較淺,水溶性也好,但脫乙酰度降低較多;8#樣品的脫乙酰度最大,相對(duì)分子質(zhì)量較低,顏色也較淺,水溶性亦好。因此確定8#工藝就是殼聚糖降解的最佳工藝。即H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.5%,HAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%,反應(yīng)溫度50℃,反應(yīng)時(shí)間6h。2.1.2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)殼聚糖的降解 用8號(hào)工藝在殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的條件下對(duì)殼聚糖進(jìn)行降解,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。 由表3可知,降解殼聚糖的相對(duì)分子質(zhì)量隨著殼聚糖質(zhì)量

分?jǐn)?shù)的增加而增加,同時(shí)顏色也加深,而脫乙酰度的變化不大。水溶性試驗(yàn)表明,相對(duì)分子質(zhì)量為5000、9000和10900的溶解性好,而14000的略差。2.2 聚羧酸MAA-1與降解殼聚糖對(duì)棉織物的抗菌免燙整理 聚羧酸作為織物抗皺整理劑具有成本較低,免燙效果好等優(yōu)點(diǎn)[6~8]。聚羧酸MAA-1是根據(jù)多元羧酸整理劑的作用原理設(shè)計(jì)并優(yōu)選的馬來(lái)酸-丙烯酸多元共聚物,是淡黃色的水溶液,固含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。用聚羧酸MAA-1整理棉織物的免燙效果可以達(dá)到免燙紡織品的要求[9]。2.2.1 一浴法與兩浴法的確定 抗菌免燙整理可以用一浴法,也可以用兩浴法。一浴法工藝簡(jiǎn)單,成本低,但要求整理劑的相容性要好。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),聚羧酸MAA-1與降解殼聚糖的相容性尚可,但同浴整理時(shí)泛黃現(xiàn)象嚴(yán)重且手感較差,所以為了在聚羧酸整理的條件下,獲得良好的整理效果,抗菌免燙整理采用兩浴法。2.2.2 降解殼聚糖的相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)整理效果的影響 用聚羧酸MAA-180g/L對(duì)棉織物進(jìn)行免燙整理,然后再用相對(duì)分子之質(zhì)量不同的降解殼聚糖溶液進(jìn)行整理,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。 由表4可知,用聚羧酸MAA-180g/L與20g/L相對(duì)分子之質(zhì)量不同的降解殼聚糖配合整理的棉織物的褶皺回復(fù)角WRA和白度較對(duì)比樣(80g/L聚羧酸MAA-1整理的棉織物)都有所降低,但聚羧酸MAA-1整理的棉織物只有免燙性而無(wú)抗菌性,而聚羧酸MAA-1與降解殼聚糖配合整理的棉織物則具有抗菌免燙雙重性能,并且隨著菌種的不同其抗菌率的差異較大,其中,對(duì)大腸桿菌的抗菌率較好,對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌率較差,但抗菌率都隨著降解殼聚糖相對(duì)分子質(zhì)量的降低而增加。且以相對(duì)分子質(zhì)量為9000的殼聚糖的綜合效果較好。2.2.3 降解殼聚糖的質(zhì)量濃度對(duì)整理效果的影響 用聚羧酸MAA-180g/L對(duì)棉織物進(jìn)行免燙整理,然后再用相對(duì)分子質(zhì)量為9000質(zhì)量濃度不同的降解殼聚糖溶液進(jìn)行
整理,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。 分析表5的數(shù)據(jù)可知,棉織物的褶皺回復(fù)角WRA隨著降解殼聚糖質(zhì)量濃度的增加變化不大,白度雖然逐漸降低,而抗菌率卻逐漸增加。當(dāng)質(zhì)量濃度由30g/L增加到40g/L時(shí),抗菌率增幅較大,而大于40g/L后,增幅趨緩。因此,綜合考慮降解殼聚糖的質(zhì)量濃度以40g/L為佳。2.3 聚羧酸MAA-1與降解殼聚糖整理棉織物的耐洗性能 按照上述優(yōu)選的工藝對(duì)棉織物進(jìn)行整理,然后用SW-12AⅡ型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)洗滌劑2g/L、浴比為20∶1、溫度為40℃的條件下洗滌試樣5、10、20次(5min為1次),摔干后進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果見(jiàn)表6。 由表6可知,經(jīng)過(guò)不同次數(shù)洗滌(5~20)以后,織物的WRA和抗菌率雖然都有所降低,但降低不是很多。經(jīng)過(guò)20次洗滌,織物的WRA為257o,DP等級(jí)為3.7,而抗菌率則均保持在洗滌前的80%以上。其原因可能是:(1)聚羧酸上的羧基較多,成酐多交聯(lián)也多,即使有個(gè)別酯鍵水解,影響也不是很大;(2)殼聚糖分子上的羥基或氨基與織物上殘留的羧基或纖維素纖維上未反應(yīng)的羥基發(fā)生反應(yīng)而被固定。2.4 聚羧酸MAA-1與降解殼聚糖整理棉織物的染色性能將用80g/L聚羧酸MAA-1與40g/L相對(duì)分子質(zhì)量為9000的降解殼聚糖分兩浴整理的棉織物試樣和對(duì)比樣(用80g/L聚羧酸MAA-1整理的棉織物)用2%(owf)直接凍黃G在相同的工藝條件下染色,染畢取出布樣,水洗,皂洗,水洗,烘干。然后在DC-SF600-PLUS電腦測(cè)色配色儀上測(cè)試其染色深度K/S值,結(jié)果見(jiàn)圖1。 由圖1可知,用聚羧酸MAA-1與降解殼聚糖配合整理的棉織物對(duì)陰離子染料直接亮黃的上染率較對(duì)比樣明顯提高,其染色深度K/S值由3.65提高到5.5。這是由于經(jīng)過(guò)殼聚糖整理,織物上殘留的羧基與殼聚糖分子中的羥基或氨基反應(yīng)生成酯或氨基化合物,使織物上的羧基減少,由羧基(-COOH)電離生成的羧基負(fù)離
子(-COO-)也相應(yīng)減少,織物在染液中所帶的負(fù)電性荷也相應(yīng)降低,ζ電位降低,對(duì)陰離子染料的斥力降低,從而使上染率得以提高。

3 結(jié) 論 (1)用H2O2氧化降解法制備適用于與聚羧酸MAA-1配合對(duì)棉織物進(jìn)行抗菌免燙整理的低聚水溶性殼聚糖的最佳工藝為:w(H2O2)=4.5%,w(HAc)=3.5%,反應(yīng)溫度50℃,反應(yīng)時(shí)間6h。 (2)采用聚羧酸MAA-1與降解殼聚糖對(duì)棉織物進(jìn)行抗菌免燙整理以?xún)稍》ㄐЧ^好。用聚羧酸MAA-1與降解殼聚糖分兩浴對(duì)棉織物進(jìn)行抗菌免燙整理,當(dāng)聚羧酸MAA-1為80g/L,降解殼聚糖的相對(duì)分子質(zhì)量為9000、質(zhì)量濃度為40g/L時(shí),其整理效果較好。經(jīng)整理的棉織物的WRA為271°,DP等級(jí)為4.0(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為≥3.5),斷裂強(qiáng)力保留率為64%,對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率分別為94%和83%,手感較好,但仍有輕微泛黃現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)20次洗滌以后,其WRA仍然保持在257°,DP等級(jí)為3.7,抗菌率則均保持在洗滌前的80%以上。 (3)用80g/L的聚羧酸MAA-1與40g/L相對(duì)分子質(zhì)量為9000的降解殼聚糖分兩浴整理的棉織物對(duì)陰離子染料(直接亮黃G)的上染率較對(duì)比樣(用80g/L的聚羧酸MAA-1整理的棉織物)有較大提高,其染色深度K/S值較對(duì)比樣提高1.85。


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