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真丝绸增重增厚整理技术

2012-08-17 5页 pdf 180KB 56阅读

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真丝绸增重增厚整理技术 真丝绸增量增磨整理 \/ /, 口/;l , t ·∈ 技市 陈根荣 (杭州市化工研究所 杭州 310014) 摘 要 介绍 了真丝绸增厚、增重整理的方击;对-g土、单宁增重,锡增重,接枝增重和丝蛋白增重等各种 增重方法的特点进行 了比较,认为丝素增重是 目前较为理想的一种增重方法i并掉讨 了增重整理对真丝绸染 色性能 的罩j响。 关键词真 绸苎兰苎生 整理,旦 fAbstract】 Methods for weighting/thickening finishing of natural silk ...
真丝绸增重增厚整理技术
真丝绸增量增磨整理 \/ /, 口/;l , t ·∈ 技市 陈根荣 (杭州市化工研究所 杭州 310014) 摘 要 介绍 了真丝绸增厚、增重整理的方击;对-g土、单宁增重,锡增重,接枝增重和丝蛋白增重等各种 增重方法的特点进行 了比较,认为丝素增重是 目前较为理想的一种增重方法i并掉讨 了增重整理对真丝绸染 色性能 的罩j响。 关键词真 绸苎兰苎生 整理,旦 fAbstract】 Methods for weighting/thickening finishing of natural silk fabrics are reviewed with 7 refs by comparing the characteristics of the bentonite/tannin weighting,tin—weighting,graft weighting and fibroin— weighting It is believed that the fibroin—weighting is actually a comparatively desirable way.The effects of the various ways on the d ng performance of the silk fabrics are also discussed lKey Words】 natural silk,Weighting.thickening 真丝绸作为一种高档服装面料,历来受 到人们的喜爱。但由于蚕丝经脱胶精练后, 失重约 25%;而丝织物常常是以重量来计价 的,为了弥补这些失去的重量,须进行增重处 理。此外,增重对于改善真丝织物的防皱性 和悬垂性、厚实性、挺括性和穿着舒适性也是 一 项有效的措旋。 真丝绸增重整理工艺主要包括:皂土、单 宁增重、锡磷增重、接枝增重、丝胶丝素增重 等方法。 取物 内处理 1 h'若 在 其中加 入 2%~3% (0wf)的弱酸,则吸附单宁的性能可提高。丝 取出脱液后再 用 2%的吐酒石进行 固着处 理,这样处理所得制品可改善真丝用直接染 料或酸性染料染色的湿牢度。但由于丹宁等 本身固有的色泽,浅色或白色织物会发生问 题。在欧洲,植物增重主要用于染黑色制品 上。植物增重难以获得高增重率,欧洲工艺 一 般最高增重率为 20%,日本这一技术较成 熟,增重率可达到 50%~80%。 1 皂土、单宁增重 2 锡一磷增重 单宁增重是一种较 为古老的方法。真 丝绸对单宁酸有较强的吸附性能。据资料介 绍,单宁加工可赋予真丝绸柔软的手感,嘭松 性,且抗皱性和耐紫外线性能均有所改善。 单宁加工真丝绸能部分弥补其脱胶重量损 失,有明显的增重效果且耐洗涤。 单宁加工作为一种植物增重,其处理作 用比矿物增重要温和得多,易于施行,且用于 生丝时既可固着丝胶,又能增重。真丝在 80 ~ 85℃下于 100%~200%单宁(或苏木)浸 锡磷增重由本世纪初法国 Budin等人 首先采用。先用于绞丝,后来普遍应用于绉 类及轻薄平滑型的斜纹绸。 锡增重工艺是一项较传统而又常用的方 法。30年代风靡一时,后则转入低谷,但至 今国外还有厂家在沿用。 目前主要用于饰 带、和服等的饰带、刺绣品及要求厚重风格的 高级女礼服。 锡增重后,成品较挺括,手感也较丰满, 最明显的特点是织物有轻微下垂的趋势:不 维普资讯 http://www.cqvip.com 2 印 染 助 剂 l3卷 但有增重效果,且还有改善丝织物物理性能 的效果。但经锡增重后的织物,强力有所降 低,弹性变化则不明显,悬垂性有所提高,硬 挺度增加 。 对于锡增重整个过程的化学机理,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,SnC14分子在水 溶液中通过扩散渗入纤维内部,并发生下列 水解反应: SnCh十4 O产 sn(oH)‘★+4HCI 其中Sn(OH) 沉积于纤维空隙内,HCI 则基本上被水洗除去。锡处理后的丝织物继 续用 Na2HPO 作用时,发生如下反应: SnCl,+NazHPq ~ 2NaOH+Sn(OH)2 增重丝再用泡化碱进一步处理时,碱式 磷酸锡与硅酸钠作用生成摄终产物: Sn(OH)2HPc 十Na2SiO~;— sn(s1 )HPO,+2NaOH 锡磷增重处理 的工艺一般包括:SnC1 · 5H2O处理一冷水洗一Na2HPO4·12 O处理 一 冷水洗一重复上述步骤一泡花碱处理一冷 水洗一皂洗一冷水洗,烘干。 经过上述 一次增重,其增重率可达到 19%~20%,若重复一次则增重率可达 到 40%左右。 80年代保加利亚学者用 MOssbaner谱 线(一种对锡、铁特别适用的桉磁共振谱)对 锡盐增重丝的研究明:锡增重是一种离子 交换现象,丝胶上水解了的锡盐是一种不确 定的四价锡的氢氧化物或二氧化物,并不存 在磷酸锡。从解释增重机理出发,把它看作 无机离子交换剂是更有实际意义的【11。 近来,韩 国科技 术人 员研 究了 用 AI2 (s。d) 部分取代 SnCh时的增重效果和丝织 物的物理性能。结果表明:铝盐的最佳浓度 为 5%:有铝盐存在时丝织物的增重要比传 统的锡增重工艺大 16%;皂洗时织物的皱 缩,经锡或锡铝增重的织物要小于未经增重 的;在酸性染料染色时,经锡或锡铝增重丝织 物的脱落重量比在活性染料染色时要多。增 重后的柔软性可用柔软剂处理来改善。 3 接技增重 由于缺乏锡资源,日本长期以来都只能 以丹宁酸增重为主。战后,日本首先进行了 真丝接枝整理研究。接枝聚合增重可选用的 单体很多,包括:乙烯类(醋酸乙烯、丙烯腈、 苯乙烯)、甲基丙烯酸酯类(甲基丙烯酸甲酯、 甲基丙烯酸羟 乙酯、甲基丙烯 酸乙氧基 乙 酯)、丙烯酰胺类(丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺 、 羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟甲基酰胺)。 目前.国外普遍以操作简便、成本低廉的甲基 丙烯酰胺和 甲基丙烯酸羟乙酯接枝增重来取 代处理工艺繁琐,质量不易控制,能耗高,公 害较重的传统增重工艺。接枝整理不但能达 到增重目的,而且愈来愈多地用来改善其真 丝织物的品质。 单体接枝工艺主要利用分子内具有双键 的乙烯系单体,在引发剂作用下产生 自由基 以便使不活泼的单体发生连锁反应以形成聚 合物,可在丝朊分子上呈分枝状聚合,也可在 纤维内形成三维网状聚合物而沉积其中 引发基可以是射线(如 射线、紫外线)、 热(焙烘、汽蒸)或催化剂(如过氧化苯甲酰、 过硫酸铵、过硫酸钾、氧化还原催化剂 )等。 聚合液体系应呈酸性.使丝纤维上带正 电荷 氨基侧链过盈,外有水分子包围,从而使丝朊 充分膨化,易于发生接枝。体系的 pH值用 磷酸或蚁酸等调节在能稳定丝朊物理性能的 等电点附近,约 pH:5(有的文献认为 pH为 6更能保护丝素)。最近的研究指出,蚁酸有 还原作用,会同引发剂形成氧化还原系坑,对 聚合反应有抑制作用。 处理液的一般组成为:甲基丙烯酰胺 、过 硫酸铵、甲酸、浓度 1/10~1/'50,浴 温 90~ 92℃,丝绸和甲基丙烯酰胺不完全反应_2】。 有关文献对丝织物用甲基丙烯酰胺在过 硫酸铵引发剂存在下进行的接枝增重所采用 的各种应用工艺进行了专门研究(包括在经 维普资讯 http://www.cqvip.com 3期 印 染 助 剂 3 轴或卷染机中浸染和各种拔染工艺,用经轴 染色机进行时的最佳结果获得)+并对工艺条 件最优化参数和优缺点进行了讨论l3]。 处理工艺大多以绞丝形式在 自动绞纱染 色机(如 Meggera喷雾染色机)上进行,其次 也有采用交叉筒子形式进行的。配方一般 为:MAN 40g/L,APS 0.8g/I~,用弱酸调节至 pH 3,潜比1:20,90℃处理 1 5h,接枝率 2O% ~ 25% 。 丝或绸的卷装形式,预处理履历及含杂 程度对接枝制品均有影响,因为,丝朊上如有 残胶存在时.会影响接枝率。由于丝胶无定 形程度高,比丝朊含有更多易于接枝聚合的 活性侧基,同时 MAN接枝会提高亲水性.所 以增重后水洗时,由残胶所结合的增重部分 会溶解而丧失。 与传统的锡增重须在特殊装置中单独进 行工艺相 比较,接枝增重可采用与染色几乎 完全相同的技术,这使原有的精练、染色的连 续处理成为可能 接枝增重处理丝线则较为常 见。如将 10kg精练后的丝线浸渍于 30L处理液中,其 中含有5kg 2一羟基 一l一苯乙基甲基丙烯 酸酯单体于 85℃浸 30rain,水洗干燥后得到 的丝线重量为 14.5kg[ :又如将 lkg丝线用 一 种含500g/20L甲基丙烯酸 3一甲氧基 一2 一 羟丙酯混合液中接枝增重,处理后得到 1. 48 重量的丝线[ 。 22.2g丝线浸渍于含有 15g甲基丙烯酰 胺、450ml水、0.18ml 98%硫酸和 0.3g过硫 酸铵混合液中,于 90℃处理 30rain,皂洗,干 燥可得到 32. 丝线,其光泽性和 白度如同 没处理过一样 一。 用甲基丙烯酰胺接枝增重丝纤维时,诸 如温度、时间、pH、甲基丙烯酰胺浓度和残余 丝胶等因素的影响,有关文献作了较为详细 的讨论 J。 4 丝胶丝素增厚,增重 如前所述,常规增重尽管能起到较为满 意的增重、增厚效果,但将带来一系列问题。 如单宁增重是以天然单宁为主,但由于 会着色.应用不广。接枝增厚虽能改善真丝 绸的防缩抗皱性,但随着树脂吸附量增加,纤 维硬化,光泽有下降的倾向。而膨润土增重 和锡增重.虽然不致使真丝绸的物理机械性 能趋于恶化,但由 18种氨基酸构成的真丝绸 一 经膨润土或锡覆盖,其穿着舒适性必然大 打折扣,更谈不上有什么保键性,失去了天然 真丝织物的特有风格 真丝绸的失重既由脱胶所引起.而丝胶 也是由 18种氨基酸所组成,只是含量不同于 丝素,因此+理想的增重方法似乎是将丝胶固 着,使之连精练也难以击除。丝胶固着法首 先由日本在八十年代开始采用。经丝胶固着 整理后的生丝除了较熟丝厚实外.还具有膨 松性,耐酸碱性等一系列优 良的化学性能,柔 软性也比生丝好得多。但丝胶毕竟不完全相 同于丝素。丝胶处理的真丝绸 目前主要用做 带子、袜子、领带等。 由于丝胶的性能不如丝素,因此,用丝素 溶液增重真丝织物自然不失为真丝绸实现 自 我完善的最佳途径。1985年 日本术村 等人 发明了用丝素溶液作为真丝绸增重处理的专 利。丝素和真丝织物纤维的结构完全相同, 都是由天然蛋白质分子所构成,对于丝或丝 绸具有强烈的吸附作用,经整理后使织物具 有一定的厚度。 制备丝索溶液是实现丝索增重真丝绸的 前提。已有资料介绍,将精练后的蚕丝丝素 用 50%氯化钙溶液煮沸一定时间后,就可得 到丝素液。但丝素为多种氨基酸连接而成的 链状高分子,结构复杂,即使经氯化钙溶液煮 沸10rain,其分子量仍高达 35万,在增重时, 这样大的丝素分子是很难进入真丝纤维的微 隙内,而只能沉积在其表面上。只有丝素分 子量小于 16 6万,才能较为容易地进入真丝 纤维内部徽隙,从而有利于提高增重率。 但是,仅仅经浸渍丝素液而增重的真丝 维普资讯 http://www.cqvip.com 4 印 染 助 剂 13卷 织物.一旦放于水中.附着的丝素大部分仍会 溶解下来,从而失去增重作用。为此,必须进 一 步作固着处理。用戊二醛等醛类化合物进 行固着处理,虽然简单易行,但缺点是易使纤 维着色,同时处理液中含有游离的甲醛,对人 体键康有 害。后来采 用乙醇溶液使丝素 0 化.随后再用 1%氯化亚锡溶液处理的固着 工艺,其原理可推测为锡离子与丝素分子侧 链中存在的碱性配位基或酸性配位基之间形 成了化学键之缘故。 经丝素液增重后的真丝绸.其眼用性能 有所改善。首先是增重丝织物缩水率大为下 降。以绉类绸为例,未经增重处理的.缩水率 径向高达 l6 7%,纬向为 5 5%;而径 1%丝 素液增重处理后.其缩水率分别是 6.6%和 3%。这主要是因为进入丝纤维内部微隙中 的丝素分子有一定程度的固定作用,足以防 止绉类绸在水中因发生膨润而产生剧烈的收 缩。其次.丝素增重后的真丝绸,由于丝素分 子在丝纤维之间或交织点上产生粘接作用, 织物被固定而变成硬挺,从而提高了作为外 衣面料的硬挺度。此外,经适量丝素液增重 的真丝绸折皱恢复率也有所提高。 杭州市化工研究所在承担化工部“八五” 重点攻关项 目“真丝绸增厚舒适整理剂”研究 开发过程中,开展了丝素溶液对真丝织物增 重、增厚整理的研究应用工作 我们以丝织 厂下角料废丝、废绸为原料,采用酸一碱溶解 法制得分子量适中的丝素液.再辅以其他助 剂,采用非醛类固着法,对各种花色品种的真 丝织物(包括 电力纺、双绉、素绉缎、双波缎 等)进行了大生产应用加工整理。经杭州丝 绸印染联合厂炼染分厂和杭州凯地丝绸股份 有限公司对各种花色 品种真丝织物进行增 重、增厚加工整理后的结果表明,丝素液对一 般真丝绸来讲可增厚 1~1 5mm,即增厚率 可达到 15%~20%。无论何种组织结构的 织物,都有较好的增重效果,其中电力纺、素 绉缎、双波缎的增重率都在 1O%以上,而双 绉由于表面凹凸不平的结构特性,增重率达 14%。经整理后真丝织物的折皱弹性有所提 高,尺寸稳定性普遍好于未经处理的,毛效也 有所改善。 5 增重方法对真丝绸染色性能的影响 单宁增重处理后的真丝绸对阴离子染 料的染色性能产生恶化作用,上染率显著下 降,深染性差。而相反对阳离子染料染色性 能则大大地改善,并可获得 良好的染色牢度, 染后坯绸手感很好。真丝绸单宁酸增重后可 采用金属盐染色.色泽深浓,色牢度优异.手 感良好。由于天然单宁中的色素会影响真丝 绸着色及漂自,故自色、浅色或色彩鲜明的真 丝绸不适台用天然单宁增重。利用人工合成 无色单宁增重丝绸还有待进一步探讨。 经锡磷化合物处理后的真丝织物,染料 的上染率有所下降,上染率随着增重率的提 高而下降.且色光偏暗,染色牢度有所下降。 原因可能是 由于纤维空隙内已有增重 物沉 积.染料只能在纤维的较外部分与纤维结合, 在受到外力及化学试剂的作用时.容易脱落 下来。经染色以后的增重织物,由实验测得 其失重率一般在 5%以内。 由于接枝增重可选用的单体较多,相比 较而言,丙烯酰胺或 甲基丙烯酰胺的接枝增 重对蚕丝纤维原有的触感.光泽以及吸湿性, 染色性等损伤较少,但在改善蚕丝纤维防缩、 防皱性及丰满度方面仍显不足。在接枝增重 和染色同浴进行情况下,大部分染料被引发 剂过硫酸铵降解成为无色;但是用甲基丙烯 酰胺增重与用酸性、金属络合或活性等染料 染色可同时进行。与二浴法及二步法相比. 可减少染色的时间而不显著降低增重水平及 接枝得率与色浓度。如果使用更多的 MAN 及在有些情况下使用更多的染料.则总处理 时间更可减少到 1 5~2h,并仍能得到同样 的结果。 (下转 37页 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com 3期 印 染 助 剂 观察在染料或表面活性 剂存在时的反 应,在处理溶液中和棉基质上,由于染料或表 面活性剂分子会受到分子间吸附~解吸平衡 性的影响,固此,引到棉基质上的阴电荷与那 些直接阴离子化棉相似,棉基质上的染料或 表面活性剂产生的静 电势致使纤维索酶受到 妨碍并降低了活性,这就是染料和表 面活性 剂对酶产生抑制作用的原因。 在处理溶液中,染料和表面活性剂可能 直接与纤维索酶发生反应而生成活性较低的 混台物,直接染料的水溶液在少量纤维索酶 存在下其吸收波长变长,说明在此溶液中染 料与纤维索酶产生了反应。 图 6 0 —0 ● 一8 l× 10 M 图6是阴离子化棉在加和不加阴离子表 面活性剂 SDS的条件下,酶处理的减重示意 图。因为 SDS被少量吸附到基质上,而使基 质带有更大的负电荷,所以有 SDS存在的条 件下,其抑制作用更大。这种由加入 SDS产 生的抑制作用,比带 电化台物没有被吸附在 基质上丽仅存在于处理溶液中直接抑制酶催 化反应更明显些。 因此,可以断定,阴离子染料和阴离子表 面活性剂对抑制纤维素酶催化作用反应的原 因是:在处理溶液中,它们之间静电的相互反 应,以及被吸附在基质上的阴离子染料和阴 离子表面活性剂所产生的静电势妨碍并降低 了纤维素酶的活性 而加入到处理液中的无 机盐,如 NaCI或 Na2SO4却没有这种抑制作 用。这表明,只有带电的有机物影响纤维索 酶的反应。 3 结论 研究了棉织物在含有表面活性剂的处理 溶液中,用纤维索酶催化水解的效率。在阴 离子表活性剂和阳离子表面活性剂存在的情 况下,棉基质用纤维索酶催化水解后的减重 率降低,而非离子表面活性剂却不影响减重 率。这种现象与染料类似。总的说来,带电 有机化台物,如离子性染料和离子性表面活 性剂会影响酶的催化反应,其影响机理 目前 还不清楚。从结果可以断定,在处理溶液中 和棉基质上,抑制化台物与纤维酶之间的相 互作用,产生了对酶的抑制效应。 石 青译 自 T R f 1994.64(10).雷 志涛柱 (上接 4页) 对于采用丝胶、丝素增重的织物染色性 来说,由于所用的丝胶、丝素与真丝纤维的组 织结构相同,因而,对那些真丝绸专用的直接 染料、酸性染料来说,仍具有良好的相溶性和 染色性 且在一定条件下还可以增加染色效 果,具有一定的促染增深的作用。 参考文献 Textilveved lung,1985.20(3):93—95 张亚莉 利用接 技聚合方 法增加丝绸 的重量 丝绸 1987.t2):47—48 MelllaadTextilber,1990,71(3):97—98.211 213 日本公开特许 79—106698 日奉公开特许79—50698. 日本公开特许 78—49196 Mel|iand Textilber.1991,72(7):224—226.538—541 (收稿日胡 1995--11-- t3) 维普资讯 http://www.cqvip.com
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