纺织导报-壳聚糖在纺织品功能整理中的应用.pdf
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1、嘿 默 赢赢赢漏赢赢巍赢赢橇赢漏骗y 染整 技术 壳聚糖在纺织晶功能整璞今黔敷骥 摘要: 介绍了 壳聚糖在纷织品抗菌、防皱、抗静电 和改善染色 性能中的应用,并 对壳聚糖与各类织物的结合机理及整理后织物具有功能性的原因进行了分析。 关键词:壳聚糖; 抗菌;防皱; 抗静电;功能整理 中图分类号: T S 1 9 0 . 2文献标识码: A 文章编号:1 0 0 3一3 0 2 5 ( 2 0 0 5 ) 1 1 一0 0 7 6一0 3 江南大学姚静邓炳耀卢娜高卫东 2 1 世纪纺织科技的发展趋势是把高科技与时代经济和 文化发展紧密结合 开发 集舒适、 休闲、 保健为一体 的 功能性纺织品已成为
2、当今世界纺织品发展的潮流抗菌、 防皱、 抗静电织物已给人们的生活带来了新的感受。 壳聚糖用途很广。 在食品工业中 可以用作增稠剂、 防 腐剂、 减肥食品添加剂、啤酒果汁的澄清剂等在环境保 护中, 可以用作工业废水的有机物脱色剂、 凝絮剂、 生活 用水的净化材料等川 。 在纺织工业中壳聚糖作为生物绿色 整理剂被广泛用于多种织物的功能性整理。 1 壳聚糖与纤维的结合 1 . , 壳聚糖的溶解 壳聚糖不溶于水 但利用壳聚糖的一N H 2 和有机酸生 成盐式键 可将其溶于酸中。 如与醋酸生成壳聚糖醋酸盐; 与柠檬酸生成壳聚糖柠檬酸盐等。 壳聚糖的这一溶解性能 大大拓展了其应用范围。 1 . 2 壳聚糖
3、与各类纤维的结合 利用壳聚糖的多元梭酸水溶液( 如酒石酸、 柠檬酸) 整 理织物时 不同的织物结合的原理不一样。 对于纤维素纤 维来说多元梭酸中相邻的两个梭基在高温下脱水形成 酸醉 然后再与纤维或壳聚糖上的轻基进行醋化反应2 - 3 1 在织物和壳聚糖之间形成交联网; 对于羊毛纤维来说, 壳 聚 糖的 酸性 水 溶液由 于一N H 3 + 的 存 在 而 带 有 正电 荷 具 有很高的电荷密度 对羊毛纤维有很强的亲和力# 其次 带有粘性的壳聚糖水溶液填充了毛鳞片之间的空隙 也使 得吸附量有所提高;对于蚕丝来说. 壳聚糖与蚕丝的主要 作者简介: 姚 静,女,1 9 8 0 年生, 硕士在读,无锡
4、, 2 1 4 1 2 2 组成物质丝心蛋白之间形成较强的氢键作用5 1从而 能较好地与丝织物结合; 对于合成纤维. 如涤纶来说先 通过碱减量处理. 在纤维表面发生部分醋键的水解, 形成 许多凹坑,并在纤维分子上产生一定量的梭基通过这些 凹坑和梭基就可使壳聚糖分子通过氢键及范德华力嵌附在 涤纶上 并与纤维分子发生化学反应生成共价键而结合6 1 2 壳聚糖在纺织品抗菌整理中的应用 壳聚糖有杀菌、 抑菌、 消炎和促进伤口愈合的功能 还 可降低胆固醇 增强免疫力, 排除体内毒素 且具亲和性 不与体液起反应也无抗原反应 曰 运用这些性能, 可对 纺织品进行抗菌整理。 2 . 1 壳聚糖的抗菌机理 根据
5、壳聚糖在细胞上作用靶位的不同, 学术界将其抗 菌机理推测为两类 一类是Y o u n g 等提出的以细菌带有负 电荷的细胞膜为作用靶的机理8 1另一类是H a n d w i g e r 提 出的以细菌分子中D N A为作用靶的抗菌机理 9 1 。杨冬芝 等在总结Y o u n g 和H a n d w i g e r 研究的基础上 运用电镜分 析初步推测出两种模型。模型1 : 在酸性条件下,壳聚 糖 分 子中 质 子 化一N H 3+ 具 有 正电 性, 吸 附 带 有 负电 荷的 细菌 打破了自然状态下细胞壁的合成与溶解平衡 使细 胞壁趋于溶解细胞内物质渗出发生细菌溶解而死亡; 模型2 :
6、 壳聚糖吸附细菌后, 穿过细胞壁进入到细胞内 与 D N A 形成稳定的复合物 干扰D N A聚合酶或R N A聚合酶 的作用, 阻碍D N A或R N A的合成 从而抑制细菌繁殖,() 。 2 . 2 影响壳聚糖抗菌性能的因素 壳聚糖的分子量和脱乙酸度是影响壳聚糖抗菌性能的 两个重要因素。分子量越小抗菌性越好这主要基于两 犷霸 纺织导报 C h in a T e x t ile L e a d e r 2 0 0 5 N o . 1 1 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the wat
7、ermark 染 整技 术 点: 第一分子量越小越容易透过细菌的细胞壁进入到 微生物细胞内; 第二, 由于游离氨基是壳聚糖具有抗菌性 的基础, 这可能与 “ 线性聚胺“度的大小有关使得不同 分子量的壳聚糖在布面上的实际活性氨基数量不同1 川。 对 于相同分子量的壳聚糖来说脱乙酞度越大. 游离氨基的 含 量 越多 在 酸性 条 件 下, - N H 2 越 易 与H 结 合 形 成一 N H 3 随 着 壳 聚 糖 脱乙 酸度的 增大, 其 分 子 链上 的 正电 荷一 N H 3 十 也增 多 对 于细 菌 ( 带 有负 电 荷) 的 静电 引 力 增 强, 更多的细菌被絮凝、 聚沉. 其生长
8、繁殖也随之减弱即表 现为壳聚糖的抗菌性随着脱乙酞度的增大而增强 10 1 用壳聚糖的多元梭酸水溶液对棉织物的抗菌性检测表 明, 壳聚糖对金黄色葡萄球菌、 大肠杆菌、白色念珠菌都 有优异的抑制性能且有较好的耐久性。 对于羊毛和蚕丝类的蛋白质纤维 其脱落物与人体汗 液混合后形成细菌和霉菌生长繁殖的丰富养料, 致使制 品极易受到虫蛀或霉变, 近年来, 也有报道利用壳聚糖的 抗菌性能, 将其运用于蛋白质类织物的抗菌防霉整理! 12 1 3 壳聚糖在纺织品防皱整理中的应用 长期以来,织物抗皱整理一直采用N轻甲基类化合 物但这类物质的生态指标不能令人满意, 在整理、 储存 及服用过程中均存在释放甲醛的问题
9、( 3 . 且整理之后织物 强力下降较多 而用壳聚糖和多元竣酸整理的棉织物不仅 具有耐久压烫性能 而且强力不受损失 14 1 , 因此壳聚糖作 为绿色防皱整理剂具有广阔的前景。 3 . 1 壳聚糖的防皱机理 溶解 在 酸性 溶液中 的 壳 聚 糖由 于 一N H 3 + 的 存 在 带 正 电荷对棉和蚕丝纤维具有强烈的吸附作用 在浸轧过程 中壳聚糖分子均匀分布在纤维表面和空隙内 小部分分子 较小的壳聚糖进入纤维内部的无定形区, 在焙烘过程中 壳 聚糖附着于纤维表面和内部微隙中 并在纤维上形成一层 弹性薄膜; 一部分壳聚糖分子和纤维大分子上的活性基团 形成盐键、 氢键、 范德华力等结合, 同时借
10、助于固着剂、 交 联剂的化学作用,赋予织物硬挺性和抗皱性 1 5 1 3 . 2 影响壳聚糖抗皱性能的因素 对于运用壳聚糖的多元攒酸水溶液进行抗皱整理的工 艺来说. 壳聚糖分子量、 助剂的选用、 烘焙温度和时间的 确定是影响织物风格的重要因素。 织物的折皱回复角随着壳聚糖分子量的减小而增大。 这可能是由于高分子量的壳聚糖基本上吸附在纤维表面, 并与其发生交联 而分子量低的壳聚糖不仅可以附在纤维 表面而且可进入纤维间的空隙中 这样低分子量的壳聚 糖与纤维的接触机会增大 交联效果也比高分子量的壳聚 糖好. 交联程度越高 越能限制分子间的相对滑移, 越有 利于回复抗皱性能越好u 1 i 一般来说,
11、抗皱整理时的焙烘温度越高 抗皱效果越 好 但同时会导致织物强力下降、 泛黄增强 16 1 。 这主要是 因为柠檬酸分子中的经基会与邻位碳原子上的氢共同脱去 一分子 水而生 成含不 饱和键的 乌 头酸以 及 失去 水和 C 0 2 形 成衣康酸等, 由于共I L 深色效应而导致织物泛黄。 陈克宁 等人的研究, 用次磷酸钠作为柠檬酸与纤维素分子醋化反 应的催化剂U 7 根据这个原理 在壳聚糖的柠檬酸水溶液 中加入次磷酸钠, 对降低烘焙温度 减少织物泛黄起了重 要作用。 4 壳聚糖涤纶织物在抗静电整理中的应用 涤纶是一种性能优良的合成纤维它具有良好的弹 性 尺寸稳定性和混纺性。 然而涤纶的吸水、 吸
12、湿性很差, 受摩擦时容易引起静电荷积聚 从而引起静电放电 使纤 维在纺织染整加工中被沾污, 或导致计算机等电子设备的 故障静电还会使衣物与衣物或衣物与皮肤粘附在一起 使服装的穿着舒适性降低。 壳聚糖大分子具有大量亲水性的氨基和P,基 即使在 低相对湿度下也有很高的回潮率 涤纶通过与壳聚糖这种 亲水材料的交联可形成一层不溶性的导电涂覆层 使纤维 具有抗静电能力 ” 一 ” 。 4 . 1 壳聚糖处理涤纶织物抗静电的机理 原因 之 一 是由 于 一N H 3+ 的 存 在, 使 得 经 过 壳 聚 糖整 理的纤维在水中具有离子导电功能, 因摩擦产生的静电荷 迅速泄露: 另一个原因是当壳聚糖分子所带
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- 纺织 导报 聚糖 纺织品 功能 整理 中的 应用
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