丝胶蛋白处理对棉织物性能的影响

棉纤维作为一种天然纤维素纤维，在纺织材料领域扮演着重要的角色，其制品更具有许多优良的性能，但在穿着过程中存在抗皱性差、易缩水变形等缺陷，这些问题在高性能纤维品种层出不穷的今天显得越来越突出。

丝胶是一种高分子天然蛋白质，分子质量高达30多万，占丝蛋白总量的20%～30%。分子量较小的丝胶肽及其水解物具有优异的吸湿、放湿性能和抗氧化、抗肿瘤、抗衰老、促进肠胃消化以及护肤美容等系列功能，在化妆品、保健品、营养食品等方面有广泛的应用前景。分子量较大的丝胶蛋白经过交联、修饰或与其他高分子材料交联、共聚等方法合成新的高分子材料，在医用材料、生物可降解材料、合成高分子材料、功能性生物膜、表面活性剂、功能性纤维整理剂等方面有广泛的应用价值。

本文采用高碘酸钠对棉织物进行选择性氧化，使棉纤维上的羟基氧化为醛基，生成氧化棉纤维，再利用丝胶蛋白溶液对棉织物进行处理，有利于棉纤维与丝胶间形成新的共价结合，并使丝胶涂覆于棉织物上，论文对丝胶涂覆前后棉织物的抗皱性和吸水性进行了分析。

1 实验部分

1.1 材料及药品

经过煮炼和漂白的棉织物；丝胶粉（分子量为15000，湖州南方生物科技有限公司提供）；高碘酸钠、丙三醇，均为化学纯。

1.2 试样的制备

剪取一定大小的棉织物数十片，将其置于一定浓度的高碘酸钠溶液中，在50℃下避光氧化2h。再将其放入0.1mol/L丙三醇溶液中反应0.5h，以去除未反应的高碘酸钠。用去离子水充分洗涤后，自然晾干，制得氧化棉织物。将制备的氧化棉织物按浴比1：30分别投入到一定质量百分数的丝胶蛋白溶液中，在一定温度下浸渍一段时间后于烘箱中进行80℃预烘和130℃焙烘，然后水洗浸泡24h，置于空气中自然晾干，备用。

1.3 测试方法

（1）抗皱性能测试

仪器：YG541A型折皱回复测定仪；

测试方法：织物的防皱性能可以用折皱回复角来表示。本实验采用按折皱回复角的测定方法按GB/T 3819-1997，《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》中的水平法进行测定。

（2）吸水性测试

毛细效应测试：参照标准ZB W 04019-90纺织品毛细效应试验方法；

试验条件：试样规格200mm×50mm，经纬向各三条；毛细效应容器中的水温应为（27±2）℃，在试样下端8～10mm处装上3g张力夹，张力夹上平面与标尺的零位线对齐，设定测试时间为30min。记录液面上升高度。

2 实验结果与分析

2.1 丝胶蛋白对棉织物抗皱性的影响

2.1.1 不同氧化程度棉织物经丝胶蛋白处理后的折皱回复性

表1:不同氧化程度棉织物经丝胶溶液处理前后的急缓弹回复角（°）

注：氧化时间和温度分别为2h、40℃；丝胶溶液处理时间和温度分别为1h、50℃。

表1为不同氧化程度棉织物经质量百分数为3%的丝胶溶液处理后的抗皱性能参数表。由表可知，氧化棉织物的急、缓弹性回复角比未氧化棉织物明显增大，并随着氧化程度的增加而提高，说明棉织物经高碘酸钠氧化后，其折皱回复性得到了改善。这是因为，棉纤维无定形区大分子间结合力较结晶区弱，结构相对松散，在外力作用下易于滑移。高碘酸钠氧化棉织物时，首先容易进入纤维结构比较松散的无定形区反应，纤维大分子间的氢键被破坏，弱的结构被不断剥离，从而纤维的弱结构相对减少，使得棉纤维在外力作用下大分子间的滑移和变形减少。经丝胶蛋白溶液处理后，氧化棉织物的折皱回复角进一步增大，这是因为棉织物氧化后生成的醛基与丝胶蛋白之间形成了共价结合，接枝上蛋白质后，纤维间的氢键等次价结构增多，蛋白质在纤维内部形成共价交联并且在纤维表面吸附成膜，从而阻碍纤维大分子间的移动，提高了织物的尺寸稳定性，使棉织物的折皱回复角增大。

2.1.2 不同丝胶液浓度对棉织物折皱回复性能的影响

表2为氧化棉织物（4g/L高碘酸钠）经不同浓度的丝胶蛋白溶液处理前后的抗皱性能参数表。从表可以看出，氧化棉织物经丝胶蛋白溶液处理后其急、缓弹回复角明显提高，随着丝胶溶液浓度的增加，氧化棉织物折皱回复角略有上升，但变化不大。由于氧化棉织物上的醛基与丝胶蛋白分子发生了共价交联反应，故棉织物的折皱回复角增大。而随着丝胶蛋白溶液浓度的增大，溶液的粘度也不断增大，导致蛋白质大分子链段在溶液中的移动受到限制，使蛋白质难进入纤维内部反应，因此进一步提高丝胶溶液的浓度对织物折皱回复角的增加效果不明显。

表2:氧化棉织物经不同浓度的丝胶溶液处理后的急缓弹回复角（°）

注：氧化时间和温度分别为2h、40℃；丝胶溶液处理时间和温度分别为1h、50℃。

2.2 丝胶蛋白对棉织物吸水性的影响

表3为原棉织物、氧化棉织物（4g/L NaIO₄）和经丝胶蛋白溶液处理后氧化棉织物的吸水性能参数表。表3显示，一定浓度的高碘酸钠氧化有利于棉织物吸水性的提高，氧化棉织物经丝胶蛋白溶液处理后其吸水性得到有效改善。由于棉织物经高碘酸钠氧化后，紧密的结构变得比较松散，水分子容易进入棉织物结构内部，故吸水性有所提高。经丝胶蛋白涂覆处理后的氧化棉织物，由于丝胶蛋白分子上的氨基与氧化棉织物上的醛基发生了交联反应，在织物表面引入了大量的-OH、-NH₂、-COOH等亲水基团，除以氢键和范德华作用力结合外，更多以离子及配价键形式结合，提高了织物表面吸收水分的能力，因此丝胶蛋白的处理能够改善棉织物的吸水性能。

表3:氧化棉织物经丝胶溶液处理后的吸水性参数

（a：原棉；b：氧化棉；c—d：分别为经质量百分数1%和3%的丝胶溶液处理后的氧化棉。）

注：氧化时间和温度分别为2h、40℃；丝胶溶液处理时间和温度分别为1h、50℃。

3 结论

（1）随着氧化剂浓度的增加，棉织物的抗皱性增加，且经丝胶蛋白溶液处理后氧化棉织物的抗皱性得到进一步提高，但丝胶溶液浓度的变化对氧化棉织物的抗皱性影响不大。

（2）棉织物经一定浓度的高碘酸钠氧化后吸水性有所提高；氧化棉织物经丝胶蛋白溶液处理后，其吸水性得到明显改善。

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