第２８卷第１１期 ２０１１年ｌ１月 印染助剂 ＴＥＸＴＩＩ ＡＵＸＩＬＩＡＲＩＥＳ Ｖ０１．２８ Ｎｏ．１１ ＮＯＶ．２０ｌ１ 羊毛角蛋白溶液对涤纶织物的整理 （１．天津＿Ｔ－，Ｌｋ大学纺织学院 ，刘建勇 ，张玉荣 ，王王江波 ，洁 天津３００１６０；２．先进纺织复合材料教育部重点实验室． 天津工业大学，天津３００１６０） 摘 要：用自制羊毛角蛋白溶液对涤纶织物进行整理，对不同用量羊毛角蛋白溶液整理的织物和末整理的织物的吸湿速干性 能作了对比性的测试和分析，Ｘ射线光电子能谱和拉曼光谱分析结果表明，羊毛角蛋白溶液作为整理剂对涤纶有很好的吸附交联肩 在织物上交联形成二硫键，对涤纶针织物的性能有很大改善，用１０％角蛋白溶液整理就可达到针织物吸湿速干技术要求． 关键词：羊毛角蛋白溶液；涤纶织物；ｘ射线光电子能谱；拉曼光谱；吸附；吸湿速干性；对比性试验 中图分类号：ＴＱ９２５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４～０４３９（２０１１）１１－００３６—０３ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆａｂｒｉｃ ｗｉｔｈ ｗｏｏｌ ｋｅｒａｔｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ＷＡＮＧ Ｊｉａｎｇ—ｂｏｌ ＬＩＵ Ｊｉａｎ—ｙｏｎｇｌ ＺＨＡＮＧ Ｙｕ—ｒｏｎｇｌ ＷＡＮＧ Ｊｉｅ１ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１ ６０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１６０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆａｂｒｉｃ ｗａｓ ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｗｉｔｈ ｗｏｏＩ ｋｅｒａｔｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｑｕｉｃｋ ｄｒｙｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｆａｂｒｉｃｓ ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃＯｎｃｅｎｔｒａｔｉＯｎｓ ｏｆ ｗｏｏｌ ｋｅｒａｔｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｎｔｒｅａｔｅｄ ｆａｂｒｉｃ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｘ－ｒａｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｗｏｏｌ ｋｅｒａｔｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｓ ａ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ｗｉｔｈ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｗｏｏｌ ｋｅｒａｔｉｎ ｃｏｕｌｄ ｆＯｒｍ ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ ｂｏｎｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆａｂｒｉｃ．ｗｈｉｃｈ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｋｎｉｔｔｅｄ ｆａｂｒｉｃ ａｎｄ ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｑｕｉｃｋ ｄｒｙｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｔｏ ｋｎｉｔｔｅｄ ｆａｂｒｉｃ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃ０ｎｃｅｎｔｒａｔｉＯｎ ｏｆ ＷＯＯｌ ｋｅｒａｔｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ １ ０％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｏｏｌ ｋｅｒａｔｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ；ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆａｂｒｉｃ；ＸＰＳ；Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｍｏｉｓｔｕｒｅ ａｂ— ｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｑｕｉｃｋ ｄｒｙｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ 角蛋白是蛋白质的一种，属于纤维性的、非营养 型的硬蛋白，广泛存在于人和动物的表皮，并且是毛 发、羽毛、蹄、壳、爪、角中的主要成分．角蛋白是天然 毛溶解，将提取出的角蛋白溶液作为纺织品整理剂，来 达到保湿、吸湿、速干、改善肌肤触感，进而达到对特 异反应症、过敏性皮炎给予低刺激性的加工效果．１Ｉ ｌ蛋白质，具有良好的生物亲和性、无毒及亲肤特性，还 含有大量的氨基、羟基等亲水基团．涤纶具有一系列 优良性能，如断裂强度和弹性模量高，耐热性好，具有 良好的洗可穿性，还具有很好的抗有机溶剂、氧化剂 性能以及较好的耐腐蚀性，对弱酸碱等稳定，但涤纶 １试验 １．１涤纶针织物的整理 材料：涤纶针织汗布． 角蛋白溶液用量采用体积分数． 利用三羧乙基膦（ＴＣＥＰ）将废弃羊毛还原溶解得 制品存在吸湿性低，静电严重等缺陷．本文将废弃羊 收稿日期： ２０１ １—０２—２８ 基金项目： 天津市科委支撑计划项目（项目编号：１０ＺＣＫＦＳＨ００８００） 作者简介： 王江波（１９８５一），男，河北保定人，硕士研究生，主要从事羊毛的改性工艺研究 通信作者： 刘建勇，Ｅ—ｍａ ｉａ“ｙｏｎｇｌ９６４＠１２６．ｃｏｒｎ． １１期 王江波，等：羊毛角蛋白溶液对涤纶织物的整理 ３７ 到的角蛋白溶液是一种均匀的粘稠的淡黄色溶液． 整理过程：将试样放入蒸馏水中清洗３０ ａｒｉｎ，自然 风干；将预湿后的试样浸渍于清水和１０％、２０％的角蛋 白溶液中，编号为１、２、３，室温条件下进行二浸二轧ｆ轧 液率７５％），１００℃预烘１ ｍｉｎ，１２０℃焙烘１ ｍｉｎ（做织物 测试１．园 １．２测试 Ｘ射线光电子能谱（ＸＰｓ）：在英国ＶＧ公司ＥＳＣＡＬＡＢ ＭＫ １１表面分析仪上测定，激发源为Ａ１ ＫｏＬ（１ ４８６．６ ｅＶ）， 电压１５ ｋＶ，功率３００ Ｗ． 激光拉曼光谱：采用天津港东科技公司的ＬＲＳ一 ２／３型激光拉曼／荧光光谱仪测试．激光光源为半导体 激光器（５３２ ｎｍ），单色仪相对孔径比为Ｄ／ｆ＝１／５．５，光栅 ｌ ２００ Ｌ／ｍｍ． 吸湿速干ｌ生：对于吸湿产品，需考核吸湿性的３个 指标（吸水率、水滴扩散时问、芯吸高度）；对于速干产 品，仅考核速干性的两项指标（蒸发速率、透湿量）．吸 湿速干性参照ＧＢ／Ｔ ２１６５５．１－２００８测试．『３１ ２结果与讨论 ２．１整理前后织物的性能 ２．１．１ 吸湿性 由表１可看出，清水整理的织物吸水率本身就达 到了要求，而经过角蛋白溶液整理并没有改善．决定 吸水率的主要因素包括亲水基团的数量、织物内孔径 分布的数量和孔径的大小．经过角蛋白溶液整理的织 物虽然亲水基团变多，但织物间的孔径吸附了蛋白质， 致使角蛋白溶液整理后织物的吸水率没什么变化．角 蛋白溶液整理后的织物水滴扩散时间和芯吸高度有 很大改善，原因是蛋白质中含有很多羟基、氨基等亲 水性基团，当这些基团与水分子结合时，能直接吸收 水分，被吸附的水分子仍然会继续吸附水分子，使得 水分易于在织物上扩散． 表１涤纶织物的吸湿性 ２．１．２速干性 ２．１．２．１蒸发速率 从图１可看出，在２４ ｍｉｎ后，蒸发量变化明显趋 缓．在该点之前的曲线作最接近直线部分的切线，其斜 率即为水分蒸发速率．从中可得清水整理的织物蒸发 速率为０．１９ ｇ／ｈ；１０％角蛋白液整理的织物蒸发速率 为０．３９ ｇ／ｈ；２０％角蛋白液整理的织物蒸发速率为 ０．３７ ｇ／ｈ．经角蛋白溶液整理的织物水分蒸发速率有很 大提高的原因是经角蛋白溶液整理后织物的水分扩 散性变好，蛋白液整理的织物水分蒸发面积大，故蒸 发速率较快．但２０％的角蛋白溶液与１０％溶液整理效 果无明显改善的原因是１０％的角蛋白溶液足以使织 物表面完全吸附上角蛋白，增加用量，不会增加角蛋 白的吸附量． 槭 时ｆ￣ｑ／ｍｉｎ ■一清水整理；●一１Ｏ％角蛋白整理；▲一２０％角蛋白整理 图１ 涤纶织物的时间一蒸发量曲线 ２．１．２．２透湿量 由表２可看出，经角蛋白溶液整理后。织物透湿量 有很大提高．用１０％角蛋白溶液整理的织物达到了透 湿量技术要求．原因是蛋白质含有很多羟基、氨基等 亲水性基团，可以吸附很多水分，在织物内外两面形 成大的用量差，使得气态水易于迁移．而用２０％角蛋 白溶液整理，效果就不太明显的原因是高用量的蛋白 质含有大量的亲水基团，牢牢地吸附着水分，且高用 量的蛋白质造成织物问水分迁移通道的堵塞，使水分 不易迁移．［５］因此，选择角蛋白质溶液１０％ 表２涤纶织物的透湿量 ２．２整理后织物的表征 ２．２．１ ＸＰＳ 原子在不同基团中的电子结合能会发生位移，通 过分析结合能的位置和强度可知样品中原子的结合 方式及其相对含量．如图２所示，涤纶中不含Ｎ元素， 氮元素在整理后的涤沦织物表面被捕集到，而清水整 理的涤沦织物表面没有出现氮结合能谱峰，清水整理 的织物在３９９ ｅＶ处没有谱峰；角蛋白整理后织物在 ３９９ ｅＶ处有明显的谱峰，说明一定有含氮的物质被整 理到织物上． ３８ 印染助剂 ２８卷 整理 ３９０ ３９４ ３９８ ４０２ ４０６ ４ｌ０ 结合ｆ￣／ｅＶ 图２织物清水整理、１０％角蛋白整理的Ｎｌｓ谱图及拟合结果 如图３ａ所示清水整理织物可分解为５３１．３ ｅＶ和 ５３３．１ ｅＶ ２个谱峰，分别归属于ｃ一０和ｃ一０一ｃ嘲； 如图３ｂ所示，经过蛋白整理的织物可分解为５３１．１ ｅＶ、５３３ ｅＶ和５３５．６ ｅＶ ３个谱峰，角蛋白中含有大量 的酰胺键和羟基，且易于吸附水分，分别归属于ｃ—Ｏ、 Ｃ—ＯＨ／Ｃ一０一Ｃ和角蛋白吸附水峰． ５２４ ５２８ ５３４ ５４０ ５４６ ５２４５２８ ５３４ ５４０ ５４６ 结合能／ｅｖ 结合能／ｅｖ ａ一清水整理 ｂ一１Ｏ％角蛋白整理 图３织物清水整理、１０％角蛋白整理的Ｏｌｓ谱图及拟合结果 如图４ａ所示清水整理的织物可分解为２８４．５ ｅＶ、 ２８６ ｅＶ和２８８．６ ｅＶ ３个谱峰，分别归属于苯环、苯环 和Ｏ—Ｃ—Ｏ；如图４ｂ所示，角蛋白整理后，可分解为 ２８４．６ ｅＶ和２８８ ｅＶ ２个谱峰，２８４．６ ｅＶ归属于苯环；由 于涤纶中羰基碳还与一个氧相连角蛋白中羰基碳与 氮相连，且氧的电负性比氮大，羰基峰发生化学位移， 由２８８．６ ｅＶ降至２８８ ｅＶ，说明吸附上了一种区别于涤 纶的物质． ２８２ ２８６ ２９０ ２９４ ３Ｏ０ ２７８２８２２８６２９０２９４ ３ＯＵ 结合能／ｅＶ 结合能／ｅＶ ａ一清水整理 ｂ一１０％角蛋白整理 图４织物清水整理、１０％角蛋白整理的Ｃｌｓ谱图及拟合结果 综上所述，涤沦织物经过角蛋白整理后，确有一 定量的角蛋白吸附结合在织物上．ｒ８Ｊ ２．２．２拉曼光谱 如图５所示，清水整理织物在１ ０３２ ａｍ～、ｌ ６０８ ａｍ 和１ ７６８ ｃｍ 处存在３个特征峰，为涤纶的典型图 谱＿９ ；１０％蛋白整理后的织物，９９８ ａｍ 为色氨酸与苯 丙氨酸共同的摇摆振动谱带；ｌ ０２９ ｃｍ一为半胱氨酸 的ｓ一０振动；ｌ １８９ ｃｍ 为无序肽链结构酰胺Ⅲ的振 动模式；１ ６１１ ｃｍ一为酪氨酸的振动；ｌ ６４５ ｃｍ 为ｏ／．一 螺旋链酰胺Ｉ的振动模式．可见经过整理后，涤纶的特 征峰完全不存在，说明角蛋白已经均匀地吸附交联在 涤纶织物上，可以得到和ＸＰＳ相同的结果，确有一定 量的角蛋白吸附结合在织物上．【ｌ０ｊ ４ ｏｏｏ ３ ６ＯＨ０ ３ ２００ 嘣 ２ ８００ ２ ４００ ８００ １ ２００ ｌ ６００ ２ ０００ 拉曼位移／ｃｍ 图５织物清水整理、１０％角蛋白整理的拉曼图谱 ３结论 （１）ＸＰＳ和拉曼光谱分析证明，羊毛角蛋白溶液能 很好地吸附结合在被整理织物上． （２）经过１０％羊毛角蛋白溶液整理的涤纶针织物 在吸湿性和速干性方面有很大改善，达到了针织物吸 湿速干性的技术要求． 参考文献： ［１】苟明霞，杨旭红．羊毛角蛋白的应用现状【Ｊ１．国外丝绸，２００９（６）：３２— ３４． 【２］朱磊，朱赛，陈维国．羊毛角蛋白质溶液的制备及其在织物整 理中的应用［Ｊ］．丝绸，２００５（２）：２６—２７． ［３］方会敏，沈为．竹炭涤纶纤维针织物的湿舒适性研究【Ｊ Ｊｌ国际纺 织导报，２００９（１０）：３１—３３． 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