蠶絲蛋白在滌綸保濕整理方面的應用

李冰林，許陳旺，王明亮，李志林，魏 猛

（1.浙江絲綢科技有限公司，浙江杭州 310000；2.寧波潤禾高新材料科技股份有限公司，浙江寧波 315000）

滌綸纖維物理機械性能好、化學穩定性較高、易洗快干且價格便宜，但其分子中沒有親水基團，導致吸濕性、導電性差，服用過程中易積聚靜電荷，穿著舒適性差。而蠶絲蛋白富含多種氨基酸，其中絲素蛋白具有多孔性和良好的吸濕性［1-2］，應用于合成纖維能夠賦予其良好的功能性。

高素華等［3］以PVAGE 為交聯劑，研究了將蛋清蛋白接枝到滌綸織物表面的整理工藝，并探究了對滌綸織物服用性的影響。結果表明，接枝蛋清蛋白后，滌綸的回潮率、抗靜電性能大幅提高，但折皺彈性回復性略有下降。王江波等［4］將羊毛角蛋白液涂覆在滌綸表面，研究蛋白液質量濃度以及pH 等對織物性能的影響，得到的最佳工藝能夠大幅提高滌綸織物的回潮率，且耐洗性也較好。此外，有研究報道通過涂覆或改性的方式獲得蠶絲蛋白整理滌綸織物，使滌綸織物在保持其原有特性的基礎上，增加了良好的吸濕性和抗靜電性［5-8］。還有研究指出蠶絲蛋白具有優良的醫療保健功能［9-11］，生物相容性好，被廣泛應用于食品、飲料和護膚保健等領域［12-15］。

本研究通過浸軋法將蠶絲蛋白整理到滌綸織物上，測試處理后織物的回潮率、吸濕性、耐洗性，優化整理工藝及配方，從而提高滌綸織物的吸濕保濕性能，讓滌綸織物擁有更好的服用性。

1 實驗

1.1 材料與儀器

織物：滌綸平紋（120 g/m2）。

試劑：絲素蛋白A（粉末，中芯創惟生物科技有限公司），SSU［拓納貿易（上海）有限公司］，SEW、交聯劑AF6100（遼寧赫特科技有限公司），黏合劑EL-2（浙江科峰有機硅有限公司），酸性藍260（無錫科萊特染料有限公司），勻染劑2060（浙江絲科院輕紡分公司），冰醋酸（國藥集團化學試劑有限公司）。

儀器：平臥式軋車和連續烘干機（廈門瑞比精密機械有限公司），Y（B）089D 型洗衣機（溫州大榮紡織儀器有限公司），紅外染色小樣機（南通宏大實驗儀器有限公司），測色配色儀［愛色麗（上海）色彩儀器商貿有限公司］。

1.2 蠶絲蛋白整理方法

選擇合適的蠶絲蛋白，篩選助劑，對滌綸織物進行浸軋整理，將蠶絲蛋白整理并交聯固定到織物上。調整助劑用量、溫度等參數，通過滌綸織物的失重率、回潮率、吸濕性等指標來分析絲素蛋白是否有效整理到滌綸織物上。采用酸性染料對織物進行染色，通過染色深淺直觀分析蠶絲蛋白對滌綸織物的影響。

浸軋工藝流程：浸軋→定形→水洗烘干。

配制浸軋液，浸軋液倒入臥式軋車，調節軋車氣壓，控制軋液率為80%，將布樣放入軋車中，兩浸兩軋。調節烘干機至指定溫度，升溫結束后，將軋好的布樣用烘干機定形。在滾筒洗衣機水洗，溫度30 ℃，水位10 cm，水洗20 min，然后在烘干機中130 ℃烘干。

1.3 染色方法

常溫條件下將勻染劑2060 加入染杯，放入布樣，振蕩5 min，再加入染料酸性藍260 及冰醋酸，密封放入染色機。升溫至30 ℃保溫20 min，接著以3 ℃/min升溫至60 ℃保溫30 min，然后以1 ℃/min 升溫至90 ℃保溫30 min，完成染色，排水，取布樣水洗烘干。染色工藝曲線如下所示：

1.4 測試

回潮率［16］：按照GB/T 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測定烘箱干燥法》對織物的回潮率進行測定。選取整理前后的織物，在恒定條件下平衡24 h，然后放入鋁盒中通過減量法稱取試樣的質量，再將鋁盒放入烘箱中，于110 ℃下烘2 h，取出鋁盒放入干燥器中冷卻30 min，再稱重。按下式計算回潮率：

其中，m0、m1分別為織物干燥前后的質量。

吸濕率：將試樣放在烘箱中，在150 ℃下烘干2 min，稱重；然后將試樣置于20 ℃、相對濕度65%的環境中，間隔5～10 min 稱重，每個試樣平行做3 組，取平均值。按下式計算吸濕率：

其中，m1、m2分別為間隔時間前后的質量。

增重率：首先將原樣放在烘箱中烘干至恒重、稱量，稱完的原樣進行整理，整理后再放在烘箱中烘干至恒重，稱重，計算出試樣的增重率。

失重率：將整理后的滌綸織物在水洗機中水洗后放在烘箱中烘干至恒重，稱重，計算試樣的失重率。

上染性：布樣用測色配色儀器進行測試，讀取Lab值。

2 結果與討論

2.1 絲素蛋白對滌綸織物性能的影響

2.1.1 絲素蛋白種類

不同的絲素蛋白整理到滌綸織物上，對織物性能的影響有差別。選用市場上的3 種絲素蛋白：絲素蛋白A、SSU、SEW，研究其對滌綸織物回潮率及吸濕性的影響，結果如表1所示。

表1 不同絲素蛋白整理滌綸織物的回潮率

由表1 可以看出，滌綸經絲素蛋白A 處理后，回潮率從0.3%提升至0.5%，吸濕保濕性能有明顯改善，絲素蛋白SSU 對織物的回潮率略有改善，絲素蛋白SEW 對回潮率幾乎沒有影響，因此選用絲素蛋白A 進一步研究。

為更準確地表征織物的吸濕能力，取不同絲素蛋白處理后的滌綸在恒定條件下烘干，然后將織物放入恒溫恒濕箱，間隔固定時間測試計算織物的吸濕率，其吸濕率曲線如圖1所示。

圖1 不同絲素蛋白整理滌綸織物的吸濕率曲線

由圖1 可以看出，絲素蛋白A 處理的滌綸織物吸濕率最好。絲素蛋白A 為粉劑，與另外兩種絲素蛋白溶液相比，其蛋白含量更高，因為絲素蛋白具有較好的吸濕性，所以絲素蛋白A 整理的滌綸織物性能較其他兩種絲素蛋白更好。

2.1.2 絲素蛋白A 用量

絲素蛋白A 能夠改善滌綸織物的回潮率，不同用量絲素蛋白A 處理后滌綸織物的增重率、回潮率和失重率如表2所示。

表2 絲素蛋白用量對滌綸織物性能的影響

由表2 可以看出，隨著絲素蛋白A 用量的增加，整理滌綸的增重率不斷增大，即更多的絲素蛋白附著到滌綸織物上，但水洗后失重率也不斷上升，從兩者的差值來看，殘留在織物上的絲素蛋白增加。此外，整理后滌綸織物的回潮率不斷提升。因此，絲素蛋白A 用量選擇150～200 g/L。

圖2 是不同用量絲素蛋白處理后織物的吸濕率。由圖2 可以看出，絲素蛋白A 處理后的滌綸織物吸濕率都會有所提升，隨著絲素蛋白A 用量的增加，吸濕率不斷增加，在絲素蛋白A 用量為150 g/L 以上時，處理后的滌綸織物吸濕率比100 g/L 時有明顯的提升。

圖2 不同絲素蛋白用量處理滌綸織物的吸濕率曲線

2.2 交聯劑對滌綸織物性能的影響

2.2.1 交聯劑種類

僅采用絲素蛋白整理滌綸織物，整理后織物耐洗性較差，交聯劑能將絲素蛋白更好地固著在滌綸織物的表面上，提高其耐洗性。選擇了不同種類的交聯劑，觀察其對處理后滌綸織物增重率、失重率的影響，結果如表3所示。

表3 不同交聯劑處理對滌綸增重率、失重率的影響

由表3 可以看出，采用同樣用量的AF6100 和EL-2，AF6100 可增重0.26%，而EL-2 僅0.12%，說明加入交聯劑AF6100 后，絲素蛋白能更多地整理到滌綸織物上；當AF6100 用量為40 g/L 時，增重率可提升至1.17%，但經過水洗后，失重率也提升至0.76%，幾乎1/2 的絲素蛋白都被洗掉，可見絲素蛋白整理滌綸的耐洗性需要進一步研究。

2.2.2 交聯劑用量

下面研究了絲素蛋白采用不同用量的交聯劑對滌綸處理后，織物的增重率及回潮率，并通過失重率表征了絲素蛋白的耐洗性能，結果見表4。由表4可以看出，僅用絲素蛋白處理滌綸，水洗后織物上的絲素蛋白基本被洗除；隨著交聯劑用量的提升，織物增重率基本不變，而織物的水洗失重率明顯下降；當交聯劑用量為40 g/L 時，洗后絲素蛋白的殘余為6.60%；當交聯劑用量為60 g/L 時，洗后殘余為9.01%，這說明織物上絲素蛋白的耐洗性能得到改善。因此，交聯劑用量選擇40～60 g/L 為宜。

表4 交聯劑用量對滌綸增重率、回潮率及失重率的影響

對處理后織物的吸濕率進行測試，結果如圖3 所示。由圖3 可以看出，交聯劑用量會對織物的吸濕性造成一定的影響，隨著交聯劑用量的增加，織物的吸濕率降低，這說明過多的交聯劑會對織物吸濕性能提升造成負面影響。綜上所述，交聯劑用量選擇40 g/L較為適宜。

圖3 不同交聯劑用量處理后滌綸的吸濕率曲線

2.3 焙烘溫度對滌綸織物吸濕性能的影響

為了更好地提升絲素蛋白在滌綸織物上的耐洗性，研究了不同焙烘溫度下整理織物的增重率、回潮率及失重率，結果如表5所示。

表5 焙烘溫度對滌綸增重率、回潮率及失重率的影響

由表5 可以看出，隨著焙烘溫度的升高，織物的增重率變化不大，但是失重率逐漸降低，而織物的回潮率有所提升。焙烘溫度為140 ℃時，織物的水洗失重率為4.88%，而170 ℃時，織物的水洗失重率只有2.52%，水洗失重率明顯下降。這說明溫度的升高有利于絲素蛋白與滌綸的結合，絲素蛋白的耐洗性會更好。因此，焙烘溫度選擇160～170 ℃。

圖4 是不同焙烘溫度處理后滌綸織物的吸濕率曲線。由圖4 可以看出，當焙烘溫度為140 ℃時，織物的吸濕率較低，吸濕性相對較差；隨著焙烘溫度的升高，織物的吸濕率提高，吸濕性略有改善；焙烘溫度為150～170 ℃時，織物的吸濕性相差不大。因此，焙烘溫度選擇160～170 ℃較為適宜。

圖4 不同焙烘溫度處理后滌綸織物的吸濕率曲線

2.4 滌綸織物的染色性能

將處理前后的滌綸織物進行染色，烘干后在測色配色儀上測試Lab 值，同時將絲素蛋白處理的染色樣進行水洗，烘干后同樣在測色配色儀上測試Lab值，結果如表6所示。

表6 處理前后滌綸的染色性能對比

由表6 可以看出，經絲素蛋白處理后的滌綸染色樣得色均勻，且顏色深度明顯比滌綸原樣深。b值表示織物的黃藍光，負值越大說明藍光越多，絲素蛋白處理滌綸織物染色樣的b值與滌綸原布差距顯著，藍光明顯更多，說明蠶絲蛋白處理后，酸性染料能夠上染滌綸織物。滌綸織物染色樣水洗后的b值與水洗前差別不大，說明處理后的滌綸織物酸性染色具有一定的水洗牢度，而滌綸不具備吸附酸性染料的能力，說明整理到滌綸上的絲素蛋白可吸附酸性染料；水洗后織物表面仍有絲素蛋白，也證明了采用絲素蛋白處理工藝對滌綸織物整理后，絲素蛋白有較好的耐洗性。

3 結論

（1）絲素蛋白處理滌綸織物的最佳浸軋整理工藝：絲素蛋白A 150～200 g/L，交聯劑AF6100 40 g/L，焙烘溫度160～170 ℃，焙烘時間5 min。

（2）整理后滌綸織物的回潮率能夠由0.2%提升至0.9%，賦予織物良好的吸濕保濕性，提升了滌綸的服用性能。整理后滌綸織物增重率能夠達到11.64%，在水洗后失重率僅為2.52%，蠶絲蛋白能大部分附著在織物上，且擁有較好的耐洗性。

（3）絲素蛋白整理后的滌綸織物能夠采用酸性染料染色，得色均勻，并具有良好的耐洗性。