丝织物增重整理的研究现状与发展

用蚕丝织造而成的真丝织物飘逸柔软, 高贵华丽, 是高档的服装和服饰面料, 深受人们的喜爱。但经脱胶后, 质量要减少约25%, 纤维直径变细, 丝之间的空隙增大, 致使织物变薄、变软、容易起毛、起皱、没有身骨。随着合成纤维仿真技术的迅速发展, 新型纤维不仅在外观上酷似蚕丝纤维, 而且穿着舒适性大为改善, 对蚕丝纤维构成了威胁。生产重磅真丝绸, 不仅要耗用大量昂贵的真丝纤维, 而且织物的组织致密程度也往往不足。通过增重处理既可以弥补蚕丝织物精练损失的质量, 又可以赋予蚕丝织物一定的厚实性、防皱性、悬垂性和挺阔性[1]。蚕丝织物的增重整理主要有锡增重、单宁增重、丝胶固着增重和接枝聚合增重、丝素溶液增重等方法。

1 真丝织物增重现状

1.1 锡增重

锡增重是一项传统又常用的整理工艺, 即通过锡来增加蚕丝纤维的质量, 同时使织物的手感丰满厚实, 其光泽、身骨和弹性等均有改善。

经过合适的锡增重整理, 蚕丝的强力和延伸度也有所提高, 而吸湿性和光泽等几乎无变化。但增重率太高会降低真丝对各类染料的吸附能力, 并导致蚕丝纤维脆化、变色, 所以要谨慎控制增重程度。目前锡增重主要用于领带、饰带、刺绣品和要求厚重风格的高级女礼服等。如意大利、法国制的高级领带几乎都经过锡增重, 增重率一般达35%~40%。

1.1.1 锡增重原理

对于锡增重化学原理, 至今尚未得到统一解释。一般认为, 在进行锡增重处理时, 由于纤维的膨化, SnCl4分子在水溶液中通过扩散渗入纤维内部, 并发生如下水解反应:SnCl4+4H2O→Sn (OH) 4+4HCl。

其中不溶性的Sn (OH) 4沉积于纤维空隙内, HCl被水洗除去。继续用Na2HPO4处理, 则发生如下反应:Sn (OH) 4+Na2HPO4→Sn (OH) 2HPO4+2NaOH。

增重蚕丝再用硅酸钠处理, 则碱式磷酸锡与硅酸钠作用生成最终产物, 沉积在蚕丝纤维中:Sn (OH) 2HPO4+Na2SiO3→Sn (Si O3) HPO4+2NaOH

蚕丝织物的锡增重整理不会产生Oeko-Tex Standard 100标准中严格限制的、可萃取的重金属和三丁基锡 (TBT) 、二丁基锡 (DBT) 等有机锡化物, 符合生态纺织品的要求。

1.2 单宁增重

由于蚕丝对单宁酸有较强的吸附性能, 经单宁增重处理可赋予织物柔软而蓬松的手感, 并改善其抗皱性和耐紫外线性能。

国内有人将60% (o.m.f.) 的工业单宁酸用于精练真丝绸的增重。其结果是:经单宁酸增重的真丝绸增重率达20%, 手感柔软, 蓬松性、抗皱性和耐紫外线性能得以改善, 且耐洗涤性和强力均有提高。与未增重绸的染色性能相比:单宁酸增重绸的阴离子染料上染率明显下降, 且染深性差;而阳离子染料上染率则显著提高, 且色泽浓艳。

但是由于天然单宁中的色素会导致增重蚕丝色泽不鲜艳, 所以不适合染浅色、白色织物的增重, 而主要用于深色或黑色制品的增重。

1.3 接枝聚合

蚕丝的接枝聚合增重是指在蚕丝丝素分子上接上具有双键结构的单体, 在适当的条件下进行聚合反应, 生成接枝状聚合体 (也有部分在纤维内部形成三维网状结构) , 以增加蚕丝的质量和体积, 从而改善蚕丝的品质。

1.3.1 接枝聚合主要单体

乙烯类:醋酸乙烯、丙烯腈和苯乙烯等;

甲基丙烯酸酯类:甲基丙烯酸甲酯 (MMA) 、甲基丙烯酸羟基乙酯 (HEMA) 和甲基丙烯酸乙氧基乙酯 (ETMA) 等;

丙烯酰胺类:丙烯酰胺 (AM) 、甲基丙烯酰胺 (MAA) 、羟甲基丙烯酰胺 (M-AM) 、羟甲基甲基丙烯酰胺 (M-MAA) 、甲氧基甲基丙烯酰胺、乙氧基甲基丙烯酰胺等。

1.3.2 接枝聚合加工方法

蚕丝的接枝聚合需要采用引发剂来使不活泼的单体产生连锁反应, 以生成聚合物。

引发剂: (1) 射线 (如γ射线、紫外线) ;

(2) 热 (焙烘、汽蒸) ;

(3) 催化剂。

过氧化物:如过氧化苯甲酰 (BPO) 、过硫酸铵 (APS) 、过硫酸钾 (KPS) ;

氧化还原体系:如二价铁盐和过氧化氢组成的氧化还原体系。

若用甲基丙烯酰胺接枝增重蚕丝织物, 可用过硫酸铵作引发剂, 在60℃~70℃、浴比大于10∶1时, 采用吸尽法处理2h以上。

这种加工方法的缺点是乙烯基单体接枝共聚时能形成大量的乙烯基均聚物和接枝共聚的均匀性较差, 均聚物的存在和接枝共聚的不均匀性对纤维的染色性是不利的, 如降低纤维的染色牢度和产生染色色花等。因此, 在工业化中如何有效地去除乙烯基均聚物和提高接枝共聚物在纤维上分布均匀性, 是这类加工方法的两大难点[2]。

1.4 丝胶固着增重

通过固着丝胶来达到增重丝纤维的设想是, 通过化学方法降低丝胶的水溶性, 使丝胶成为丝纤维上永久保留的部分。传统的加工处理所用的材料有:醛或醛的衍生物、重金属盐、单宁类、N羟甲基化合物和三聚氯氰类等。这类增重丝纤维的方法存在的主要问题是, 产品不符合环保产品的要求, 或对生产环境的要求过高, 难以适应印染加工的生产要求。

朱亚伟、韦军等人选用含稀土金属离子为固着剂, 铵盐类化合物为固着促进剂, 通过稀土金属离子与丝胶和丝素上极性基团的配位键结合, 降低了丝胶的水溶性, 达到了增重丝纤维的目的。且含稀土金属离子的固着剂能重复利用, 能降低精练污水的处理成本[3]。但经丝胶固着处理的真丝绸柔软性和染色性有所下降。

2 真丝绸织物增重的发展

丝素整理剂的问世, 符合了人们的环保要求。它与传统整理技术不同, 是以水溶性丝素蛋白为代表的生物整理剂, 以其安全、无毒和良好的生物相容性, 引起了人们的关注。

蚕丝的主体是丝素, 丝素与真丝织物纤维的结构完全相同, 丝素溶液又对蚕丝制品具有强烈的吸附作用, 使织物具有一定的厚度, 因此用丝素溶液增重是蚕丝织物实现自我完善的最佳途径。而且丝素液与酸性染料或直接染料等混合时, 由于原料是天然蛋白质, 本身就有良好的染色性, 可以增加染色效果[4]。

丝素溶液的制备一般采用与丝素结构相同的丝蛋白原料, 如制丝、纺丝、精练和染色各工序产生的废丝和废绸等, 用氯化钙法、酸法和碱法等制成丝素溶液。整理方法也随丝素溶液的制备方法而有所不同。

2.1 氯化钙法

(1) 酶法水解丝素。

蚕丝Na2CO3脱胶→制得丝素→经CaCl2溶液, 去离子水, 乙醇 (1∶8∶2) 膨化→然后用Alcalase碱性蛋白酶水解→再通过纳滤膜脱Ca2+, Cl-→活性炭吸附、过滤→丝素整理液。

(2) 酸法水解丝素。

蚕丝Na2CO3脱胶→制得丝素→经CaCl2溶液, 去离子水, 乙醇 (1∶8∶2) 膨化→然后用HCl水解→NaOH碱液中和→再通过纳滤膜脱Ca2+, Cl-→活性炭吸附、过滤→丝素整理液。

(3) 碱法水解丝素。

Na2CO3脱胶→制得丝素→经CaCl2溶液, 去离子水, 乙醇 (1∶8∶2) 膨化→然后用NaOH水解→HCl酸液中和→通过钠滤膜脱Ca2+, Cl-→活性炭吸附、过滤→丝素整理液[11]。

用此法制成的丝素液中含有大量的Ca2+。研究表明, 由于Ca2+配位架桥作用的存在及强烈的吸水性, 妨碍了再生丝素链的结晶和取向, 甚至于无法成膜, 因此Ca2+的含量必须加以控制。常用的脱盐方法为透析法。

2.2 酸—碱溶解法

即先用浓盐酸将其完全溶解后, 用氢氧化钠调节pH值至12左右, 制成溶胶状丝素溶液。然后将丝素溶液稀释至5%, 再加入2%的铝溶胶和0.5%的硅溶胶制成整理液。

丝素溶液增重处理需要进行固着处理, 固着方法很多, 有戊二醛法、酒精一氯化锡法等。经过丝素增重的真丝绸缩水率大为下降, 并且因丝绸的重度增加, 其挺硬度及抗皱都有一定程度的增加。

3 结语

3.1 生产成本低, 经济效益好

丝素来源丰富, 利用丝厂下脚料废丝的成本更低。水解助剂酶及酸价廉易得, 应用效果优于其他增重整理剂, 且符合环保要求的纺织品整理剂, 不但能提高其丝素的利用价值, 同时也提高了纺织品出口的附价值, 可为国家创收外汇。

3.2 生态环保意义

丝素整理剂生产过程清洁, 使用安全性和生物降解性。丝素整理剂制备及使用过程符合环保要求, 不存在有毒化合物, 不会危害环境和人体健康。经丝素整理剂整理的织物穿着和服用性能优良并对人体具有保健的作用。废液可生物降解、无毒、无污染。

随着真丝织物多样化、个性化、独特化的倾向加强, 特别是从内衣向外衣发展, 增重加工有再度崭露头角的趋势。丝素整理剂会成为真丝绸行业研究的重点和新的发展方向。

摘要：论文阐述了真丝绸织物增重的必要性, 介绍了传统的增重方法及其各自方法的利弊, 并对丝素整理剂的环保性能、开发现状及发展趋势进行了分析与探讨。结果表明, 丝素整理剂作为真丝绸织物增重剂生态环保性好, 具有较好的发展前景和研究意义。

关键词：增重,丝素整理剂,现状与前景,环保性

参考文献

[1] 阎克路.染整工艺学教程 (第一分册) [M].北京:中国纺织出版社, 2005:224～228.

[2] 韦军, 朱亚伟.真丝纤维的增重方法及纤维性能研究[J].2003:1.

[3] 朱亚伟, 韦军, 王泳畅, 等.稀土固着丝胶增重真丝纤维的结构变化[J].东华大学学报, 2004, 30 (6) :99～103.

[4] 陈根荣.丝素整理剂的研究开发与应用[J].丝绸, 1996, 4:32～33.

[5] 倪莉, 王璋.酶法水解丝素的研究[J].食品与发酵业, 2000, 26 (1) :20～22.