絲膠改性纖維的研究進(jìn)展

周洪榮

(山東絲綢紡織職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 255300)

1 前 言

絲膠蛋白作為一種生物相容性優(yōu)良的天然高分子材料，具有易溶、吸水、凝膠化、可改性和抗氧化等優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于化妝品、營(yíng)養(yǎng)保健、醫(yī)藥及紡織材料等領(lǐng)域。對(duì)于絲膠蛋白在纖維改性中的應(yīng)用是近幾年逐漸發(fā)展起來(lái)的。將絲膠蛋白通過(guò)特定的交聯(lián)劑與滌綸、棉等纖維固著，使交聯(lián)后的纖維織物在保持原有特性的基礎(chǔ)上，增加了天然絲膠的功能，大大提升了織物的服用性能和價(jià)值空間。本文主要就絲膠蛋白在滌綸、棉等纖維改性方面的研究成果和動(dòng)向作簡(jiǎn)要綜述。

2 改性的原理與方法

絲膠蛋白的分子結(jié)構(gòu)中含有大量的—COOH、—NH2、—OH等水溶性基團(tuán)，是易溶于水的球狀分子，為了提高絲膠改性后纖維的水洗牢度，需要將絲膠分子較牢固地固著在纖維分子上。為此，在用絲膠對(duì)纖維進(jìn)行改性過(guò)程中，需要對(duì)纖維或者絲膠進(jìn)行預(yù)處理，以使絲膠與纖維能更好的滲透接觸，同時(shí)給予合適的交聯(lián)劑、催化劑及必要的反應(yīng)條件等。

2.1 預(yù)處理

2.1.1 滌綸等合成纖維的堿減量處理

在用絲膠對(duì)滌綸、腈綸等合成纖維進(jìn)行改性時(shí)，由于其表面光滑，絲膠很難被吸附，因此要對(duì)這些合成纖維織物進(jìn)行堿減量處理，使其表面凹凸不平，產(chǎn)生孔洞，以使絲膠進(jìn)入纖維的孔洞中，較為容易地附著在織物上。堿減量處理選用較濃的NaOH溶液，在較高溫度中處理織物。滌綸一般要90 ℃，NaOH 6 g/L，以1227作為堿減量促進(jìn)劑[1]，腈綸可入80 ℃、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行堿減量處理[2]。堿減量處理后，這些纖維變細(xì)，質(zhì)量減輕，產(chǎn)生孔洞，使絲膠分子較容易地滲入纖維間隙擴(kuò)大接觸面，促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行。

2.1.2 棉等纖維素纖維的選擇性氧化處理

未經(jīng)處理的棉纖維不含有直接與絲膠分子反應(yīng)的基團(tuán)，不能形成牢固的化學(xué)鍵，在用絲膠液浸漬過(guò)程中會(huì)受到帶酸性特征的絲膠液的侵蝕而失重；棉纖維經(jīng)過(guò)選擇性氧化處理后，羥基被氧化成醛基，不需要其他的交聯(lián)劑就能與絲膠分子中的—NH2發(fā)生席夫堿反應(yīng)產(chǎn)生共價(jià)結(jié)合，使絲膠分子順利以共價(jià)鍵的形式較牢固地結(jié)合在氧化棉纖維上[3-4]。楊美貴等[5]選用高碘酸鈉對(duì)棉纖維進(jìn)行選擇性氧化后，再用不加任何交聯(lián)劑的絲膠液涂覆處理氧化后的棉纖維，經(jīng)電鏡掃描及紅外光譜測(cè)試，絲膠分子與氧化棉纖維間形成了交聯(lián)共價(jià)鍵。王浩等[6]改進(jìn)了高碘酸鈉對(duì)棉纖維的選擇性氧化，在用高碘酸鈉對(duì)棉纖維的選擇性氧化之前，先采用NaOH溶液預(yù)處理棉纖維，使棉纖維的醛基含量增加，從而可與更多的絲膠蛋白共價(jià)接枝，有利于棉纖維的絲膠涂覆。

2.1.3 絲膠的預(yù)處理

水溶性絲膠直接固著在滌綸等合成纖維上比較困難，為使絲膠與纖維以共價(jià)鍵的形式結(jié)合，提高改性后纖維的水洗牢度，可以先將纖維進(jìn)行如2.1.1的預(yù)處理，再加上合適的交聯(lián)劑與絲膠共價(jià)交聯(lián)；也可以采用絲膠與其他樹(shù)脂交聯(lián)后，再用于滌綸的涂層處理。神谷淳等人用二異氰酸酯交聯(lián)絲膠，得到能溶于有機(jī)溶劑的改性絲膠，并用它作為涂層劑進(jìn)行滌綸的改性處理，結(jié)果表明這種改性后的絲膠即使不用樹(shù)脂和黏合劑，也能有效地作為耐洗性好的涂層劑進(jìn)行滌綸纖維的改性。

2.2 交聯(lián)劑的選擇

絲膠進(jìn)入預(yù)處理后的織物纖維空隙中，只是機(jī)械地附著在纖維上，并沒(méi)有真正地與纖維產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，水洗牢度低。為了提高絲膠的固著率，使絲膠與纖維真正固著在一起達(dá)到改性目的，需要根據(jù)絲膠和纖維的結(jié)構(gòu)特征選擇合適的交聯(lián)劑。所選交聯(lián)劑一般屬于多官能團(tuán)有機(jī)物，既要與絲膠的—COOH、—NH2、—OH等基團(tuán)反應(yīng)，又要與纖維上的活性基團(tuán)順利結(jié)合，起到絲膠與纖維間的橋聯(lián)作用。例如對(duì)于滌綸纖維可采用戊二醛[7-8]、環(huán)氧類樹(shù)脂[9-10]等作為交聯(lián)劑，另外，神谷 淳等人用二異氰酸酯作交聯(lián)劑先將絲膠改性，再用于滌綸纖維的涂層劑。琚紅梅等[2]用蔗糖脂肪酸酯縮水甘油醚(SFEGE)作為腈綸織物接枝絲膠蛋白的交聯(lián)劑，使接枝絲膠蛋白的腈綸織物的柔軟度、褶皺彈性、吸濕性、透氣性都得到有效改善。

對(duì)于棉等纖維素纖維常用丁烷四羧酸(BTCA)[11-12]、戊二醛[13-14]作絲膠的交聯(lián)劑，F(xiàn)ujie Kurroka等[15]用檸檬酸作為交聯(lián)劑對(duì)棉布進(jìn)行絲膠整理，并對(duì)加工棉布的絲膠附著量、撕裂強(qiáng)度、防皺性和吸水特性進(jìn)行了研究；最近，張光先等[16]用自制的聚乙烯醇縮水甘油醚(PVAGE)作交聯(lián)劑在棉織物上交聯(lián)接枝絲膠蛋白，并對(duì)交聯(lián)接枝絲膠蛋白的棉織物的服用性能進(jìn)行了研究。

3 改性后纖維的性能

3.1 改性滌綸的性能

滌綸具有強(qiáng)度高、彈性回復(fù)性能好等優(yōu)點(diǎn)，但吸濕性、透氣性差，如果作為服用面料，滌綸織物的穿著舒適性較差。利用絲膠進(jìn)行滌綸纖維的仿真絲改性，可提高滌綸織物的吸濕性和服用舒適性、織物檔次和附加值。王玉杰等[9]用絲膠對(duì)滌綸進(jìn)行改性研究，并對(duì)絲膠處理后的滌綸織物的回潮率、吸放濕性、染色性進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明：真絲化后織物的回潮率和吸放濕性得到較大改善，同時(shí)絲膠整理對(duì)織物的染色性能、摩擦牢度、沾色牢度、色差等服用性能沒(méi)有改變，各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。張吉升[7]對(duì)絲膠改性后的滌綸織物的吸放濕性、染色性能等進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)處理后的滌綸織物的吸濕性能明顯改善，回潮率從0.4%上升到0.74%；采用酸性染料進(jìn)行染色，染色均勻，經(jīng)固色處理后，牢度較高，這為工業(yè)化生產(chǎn)提供了可靠的方法。潘?？萚8]利用絲膠對(duì)滌綸織物進(jìn)行改性處理來(lái)改善其服用性能，測(cè)試結(jié)果表明，滌綸織物經(jīng)絲膠處理和戊二醛固著后，其吸濕性能和抗靜電性能均有明顯改善，且?guī)缀醪浑S洗滌時(shí)間的增長(zhǎng)而發(fā)生變化。

3.2 改性棉纖維的性能

棉纖維是常見(jiàn)的天然纖維素纖維，在紡織材料領(lǐng)域具有優(yōu)良的服用性能優(yōu)勢(shì)，但在穿著過(guò)程中存在抗皺性差、易縮水變形等缺陷，用絲膠對(duì)其進(jìn)行表面改性可以改善上述缺陷，大大提升棉織物的價(jià)值空間。潘?？萚14]研究了絲膠處理棉纖維的洗后平整度。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)絲膠處理后的純棉織物的洗后平整度較前有了很大提高，幾乎不隨洗滌時(shí)間的增長(zhǎng)而發(fā)生變化。張光先等[16]對(duì)絲膠處理后的棉織物的服用性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：隨著棉織物上絲膠蛋白接枝率的增加，織物白度基本不變，透氣性能略有下降，總抗彎剛度單調(diào)上升，褶皺彈性恢復(fù)角大幅增加，回潮率有較大幅度上升。

4 展望與思考

絲膠來(lái)源廣泛，在纖維上固著絲膠可以獲得更優(yōu)良的穿著舒適性和衛(wèi)生保健性能，符合現(xiàn)代居民的消費(fèi)觀念，具有廣闊的發(fā)展前景，但是在用絲膠改性纖維的過(guò)程中仍然存在有待改善提高的問(wèn)題。其一，因?yàn)榻z膠分子很不穩(wěn)定，溫度高于80 ℃時(shí)就會(huì)溶解，甚至變性[17]，而在用絲膠整理的過(guò)程中，往往需要較高的溫度，導(dǎo)致絲膠的性能受到破壞，利用率較低，不能充分展示織物改性后的真絲化效果；其二，在纖維改性前需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，這會(huì)或多或少地破壞纖維織物原有優(yōu)良性能，影響整理后織物的綜合服用效果；其三，為了使絲膠分子較牢固地固著在纖維上，需要選擇一定的交聯(lián)劑，所選交聯(lián)劑既要保證在相同條件下與絲膠、纖維分子共同反應(yīng)起到交聯(lián)作用，又要達(dá)到環(huán)保要求，這就大大縮小了交聯(lián)劑的選擇范圍，需要不斷開(kāi)發(fā)新的交聯(lián)劑。上述的諸多因素，在一定程度上限制了絲膠在纖維改性中的應(yīng)用，進(jìn)一步影響改性后織物的后期推廣，因此需要相關(guān)的專家及科技工作者的不懈努力。

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