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水溶性聚合物整理丝绸研究

时间:2022-03-25 08:17:51 浏览次数:

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处理前后丝绸的颜色性能测试采用CheckⅢ型分光光度仪,D65光源、最大吸收波长420nm,USAV 6.6mm镜头孔径。丝绸样品手感评价采用感官评价的方式。

1.3.4单束丝强度实验

根据GB/T19975—2005《高强化纤长丝拉伸性能试验方法》标准,单束丝强度测试采用AGS-J1KN岛津材料试验机,单丝定长500mm,速度500mm/min。

1.3.5丝绸样品模拟摩挲时丝绸摩擦性能的测试

根据FZ/T01058—1999《纱线耐磨试验方法 往复式磨辊法》及GB/T4802.1—2008 《纺织品 织物起毛起球性能的测定 第1部分:圆轨迹法》,单丝耐磨性测试在改制耐磨仪上进行。磨盘底料及磨头包裹料是涤纶(标准衬底)。用VHX-5000型3D超景深视频显微镜磨损前后单丝的纤维状态,显微镜放大倍数80。

2结果与分析

2.1整理后丝绸样品的SEM、IR及X射线粉末衍射表征

由图 1可知,未经整理剂处理的丝绸样品a,丝线中的单纤之间界限清晰、呈现较为明显的分离状态,

图1单束丝绸样品的扫描电子显微镜图像

Fig.1Scanning electron microscope image of silk monofilament samples

表面光滑、平整。经水溶性整理剂A处理后的丝绸b,丝线中纤维的表面,黏附了明显的膜状物,将原本呈分离状态的单纤黏合在一起。未经整理剂处理的丝绸样品a摩擦10次后就四分五裂了(图1(c)),20次后就断裂了。而经过水溶性整理剂A处理的单束丝b摩擦40次后,丝束结构保持相对完整部分完整(图1(d~h))。从图1(d~h)可见,在2~6min内,随着微波处理时间增加,单丝束的抗摩擦抗起毛性能逐步增强。这说明水溶性整理剂A涂层在丝束表面形成保护膜和胶黏脆弱的单丝后,有利于增强单丝束耐摩擦性能。

蛋白质的红外特征吸收光谱主要是由酰胺Ⅰ带1700~1600cm-1、酰胺Ⅱ带1600~1450cm-1、酰胺 Ⅲ带1200~1400cm-1组成。由图2初步可知,原丝绸(a)经过微波后(b)酰胺I、II带吸收强度降低,同时大吸收带内出现许多小吸收峰。水溶性聚合物A整理后(c~e),该吸收峰强度进一步减弱。分析认为是蛋白质规整结构降低,而无规卷曲结构增加所致[8]。水溶性聚合物A的红外光谱(f)在整理过的丝绸中表现不明显,可能与其含量微少有关。

a为纯丝绸;b为纯丝绸,微波(P50)4min;c为水溶性聚合物A整理丝绸,微波(P50)4min;d为水溶性聚合物A整理丝绸,微波(P50)5min;e为水溶性聚合物A整理丝绸,微波(P50)6min;f为水溶性聚合物A薄膜

图2样品的红外吸收光谱图

Fig.2Infrared absorption spectrum of the sample

水溶性聚合物A整理并微波加热对丝绸的影响通过X射线粉末衍射分析表征,如图3所示。2θ在5°~50°内,处理后丝绸衍射峰的相对强度都降低。原丝和处理过的丝的特征衍射角相同(9.50°、17.58°、21.00°、24.20°、29.20°、39.68°),与文献[9]报道的相似,说明丝纤维的晶型结构基本没有发生变化。图3中衍射角2θ在21.00°、24.20°处的衍射峰为蚕丝纤维晶区中β折叠结构的反映,而2θ为29.20°、39.68°处的较弱衍射峰,则主要来自于无定形区和准晶区的无规卷曲结构[10-11]。图3显示,蚕丝纤维经整理剂整理并微波加热处理后,2θ角在21.00°处的衍射峰强度增高,峰出现略增宽;而2θ角在24.20°处的衍射峰也出现明显增高,表明处理后蚕丝纤维结晶区中晶形发生了一定变化。同时24.20°处衍射峰增高,表明纤维准晶区和无定形区中的无规卷曲,或α螺旋结构出现了β化。微波加热功率增大,上述变化趋势越明显。

a为纯丝绸;b为P50水溶性聚合物A处理丝绸;c为P80水溶性聚合物A处理丝绸

图3样品的X射线粉末衍射图

Fig.3X-ray powder diffraction pattern of the sample

2.2整理后丝绸样品的性能测试

2.2.1樣品灰度及柔软度评估

由表1可知,随着微波功率的增大,处理后样品的K/S值呈现逐渐增加的趋势。4min内,功率在P80以下,灰色标级数变化不显著且稳定在4~5级。而功率P100时,K/S值剧增,样品明显发黄,级数骤降至1级。固定微波功率P50,时间在2~5min内,K/S值和灰色标级数变化不明显,色变程度很低保持在4~5级。实验说明,在一定的条件下,微波处理水溶性聚合物A整理丝绸可以做到不改变丝绸的颜色。

2.2.2水溶性聚合物A處理后单束丝强度实验

单丝束拉伸强度、伸长率是判定丝绸质量的重要指标。从表2可以看出,在6min内,在P50微波功率下,经聚乙烯醇处理后的单丝伸长率和拉伸强度逐渐增加但6min后下降。水溶性聚合物A整理使单丝束的集束性变好,整体抱合力增强、拉伸强度增强。微波时间过长会使单丝蛋白质变性发脆,降低其强度和拉伸率[12-14]。

2.2.3单丝束摩擦性能

刺绣在使用过程中反复摩擦,单丝束松散以至于断裂起毛。防止丝束松散及加强丝素拉伸强度是防止刺绣起毛的关键[1]。在改制的耐磨仪上,考察聚合物整理过的单丝束防起毛性能。由图4可知,聚合物整理过的单束丝比未整理的单束丝更紧密和光滑。未整理的单束丝表面往返摩擦10次后,丝束迅速散开,20次后拉断,而整理后的单束丝往复摩擦40次,丝束也没有明显松散。随着微波处理时间延长,单丝束越来越不容易散开。这说明经过聚合物整理过的单束丝纤维之间的黏合现象明显,且水溶性聚合物A分子结构中含有较多羟基,能与蚕丝纤维中的羟基、酰胺基等形成稳定的氢键结合,也约束了单丝束的散开和起毛。

图4摩擦后单丝束形貌变化

Fig.4Changes in the morphology of the monofilament bundle after rubbing

3结论

用适当质量分数(2%)的水溶性聚合物A浸润丝绸单丝束,合适功率(P50)的微波加热交联固化。整理过的丝绸样品经过红外光谱及X射线粉末衍射表征、扫描电镜和光学显微镜观察,考察丝绸单丝束的结构和外观变化,发现整理过的单丝束聚集度很好,色度没有明显下降,手感舒适,拉伸强度略有增强,耐摩擦能力明显增强。在此基础上,进一步优化工艺条件,可为企业刺绣防起毛整理打下基础

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