纤维素酶对棉纤维结构和织物性能的影响.pdf
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1、第2 6 卷第4 期 2 0 0 5 年8 月 纺织学报 J o 唧a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 6 N o 4 A u g ,2 0 0 5 纤维素酶对棉纤维结构和织物性能的影响 张瑞萍 ( 南通大学化学化工学院,江苏南通2 2 6 0 0 7 ) 摘要研究了纤维素酶对棉纤维结构和织物相关性能的影响。结果表明:纤维素酶在使棉纤维表面发生部分剥 蚀的同时,也侵蚀到纤维的空穴和毛细管中,其作用不仅发生在无定形区,而且“蚕食”晶区使纤维的结晶度有所下 降;并可能将部分晶区转变为无定形区;纤维的聚合度随减量率的增加而下降;酶处理织物的柔软性提高
2、;减量率 应掌握在4 左右,使强力损失控制在1 0 以内,否则将影响织物的服用性能。 关键词纤维素酶;结晶度;聚合度;棉纤维;结构 中图分类号:髑1 9 5 9 文献标识码:A 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 5 ) 0 4 0 0 3 3 0 4 瑚咖c eo fc 棚m a o n 烈眦m6 b 曲s t m c t I l r e 踟1 df h b r i cp r 叩e r 够 Z H A N GR u i p i I l g ( J 1 0 0 Z 矿蕊赫打y 蒯劬唧删如咖w 孵,砌昭腩毋,盹廊愕,肋瞪H2 2 6 0 0 7 ,饥池) A k 出薯c t
3、T h ei I I n u e l l c e so fc e u l a 船帆g m l c t I l m 舭l dm l a t e dp m p e r t yo ft h eo o t t o nf 粕cw e 弛s t I l d i e d T h eI n i c m 伊a p h ss h o w e d t l l a tt l l e r ew e 陀c o r I o d e dp h e m 咖to I l l yo nt l l es u I f 如eb u ta l i I I t Dg a p 锄dc a p i l l a r yo fc o m m 矗b
4、e r T h ec r y 8 t a 崎t yo fc o t t o n w 幽d e c I e 酗e d 舳dp a I t i a lc r y s t a l l i n ec o I l l db et r a I l s 矧i n t o 锄o r p h o 惜1 1 l ep o l y I n e r i 盟t i 帆d e g 啪o fc o 廿帆硒哪w 酗d e c 兜a s e d w i t l lt I l ei n c r e 船i n go fl o s tw e i g h t 甩t e A l t l 】o I l g ht l I e 矗b r i
5、c ( 叫6 e ss u c h 鹊8 豳e 够a n ds u r f a c es m 0 0 t l I l l 嘲w e 陀i m p l ! o v e d ,t l l el o s t w e i g h tm t es h o u l db ec o n 讪e da b o u t4 ,卸d 血e1 鸺s0 f 栅m g l ls h o I d d b ea l s oc 佃吲l e d 访t l l i I ll O r h ep r o p e n y0 f 址r i c w o t l l db ed a I a g e di f 出ep r o c e 鹞w 器tc
6、 o m m U e dp m p e r l y 1 【e yw o r d sc e u l a ;c r y s t a l l i l l i t y ;p D l y m e r i 蒯o nd t ;g r e e ;c o t t o nf i b e r ;s 咖c h l r e 利用纤维素酶对纤维素的降解作用,可改善织 物的外观、手感和服用性能,使产品的附加值大大提 高H 2 1 。本文根据纺织品印染加工的特点,研究酶对 棉纤维表面物理结构、化学结构和超分子结构及织 物柔软性和强力的影响,有利于纤维素酶的正确应 用及生产工艺的合理安排。 1 实验部分 1 1 实验材料 纤维
7、素酶L ( N O v O ) ;纯棉纱卡织物2 9 5t e x 1 9 5t e x 、4 2 5 根1 0c m 2 2 8 根1 0c m ,南通八一印 染厂生产。 1 2 酶处理工艺 纤维素酶L 算( o w f ) ,p H 值4 6 5 5 ( 用醋 酸一醋酸钠缓冲溶液调节) ,处理温度5 0 5 5 ,处 理时间3 0 6 0I I l i n ,浴比l :1 0 1 :2 0 ,在转速为 4 0r ,n l i n 的皂洗牢度仪上进行处理。 1 3 性能测试及计算 1 3 1 扫描电子显微镜( S E M ) 观察日本C A M S C A N _ 4 型扫描电子显微镜,选标
8、准场景拍摄。 1 3 2 结晶性测定 采用日本理学电机D M A ) ( ,R B 型x 射线衍射仪测定,按下式计算晶粒尺寸L ( n m ) 和结晶度1 : = 鼢,风c o s 口,结晶度= 晶峰总面积,( 晶峰 总面积+ 无定形面积) 1 0 0 式中,K 为晶体结构系数,K = 0 8 9 ,风为峰的半峰 宽( 以弧度为单位) ,:I 为单色x 射线波长,J :I = 0 1 5 4n m 。 1 3 3 聚合度D P 测定采用铜乙二胺粘度测定 法,用s c h u l z B l a s c h k e 公式计算特性粘度: 叩 = ( 7 叩,c ) 1 ,( 1 + 纫叩) 式中,
9、k = 0 2 9 ,C 为铜乙二胺溶液中纤维的浓度 ( g ,1 0 0m L ) ,叩,为纤维的增比粘度。 7 ,= ( f 。一。) 几。,式中f 。、t 。分别为样品溶液 和空白溶液流经奥氏粘度计毛细管的时间。 平均聚合度计算公式:D P = K 叩 = 1 5 6 叩 。 1 3 4 柔软性能测定按4 5 。斜面法进行。弯曲长 作者简介:张瑞萍( 1 9 6 4 一) ,女,副教授,在读博士。主要从事环保型纺织品染整加工技术的教学和科研工作。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to re
10、move the watermark 【3 4 】 纺织学报2 0 0 5 年第4 期 度C ( c m ) 愈小,则说明织物的柔软性愈好。c = 0 4 8 7 L ,式中L 为滑出长度( c m ) 。 1 3 5 断裂强度测定在岛津强力机上按G B 3 9 2 3 8 3 标准进行。经向各测3 次,取平均值。 2 结果与讨论 2 1 对棉纤维表面结构的影响 为了进一步考察纤维素酶对棉纤维的作用方式 以及酶处理后棉纤维的结构变化,用扫描电子显微 镜( S E M ) 进行了观察,见图1 。 ( a ) 未经酵处理( b ) 酶处理0 5h ( c ) 酶处理5h( d ) 酶处理前后的棉织
11、物表面 图1 棉纤维经纤维素酶处理前后和织物的扫描电镜图 图1 ( a ) 为酶处理前原样棉纤维的表面形态,纤 维存在着螺旋形的天然扭曲,表面相对光滑。 图1 ( b ) 为纤维素酶处理0 5h 后的表面形态, 纤维素酶与纤维表面接触,使棉纤维初生胞壁发生 部分剥蚀,纤维表面变得粗糙,沿纤维轴向有凹凸不 平的裂缝,形成许多新的酶可及的纤维表面,同时, 棉纤维明显发生了膨胀、变粗,次生层的螺旋纹路清 晰可见,还能看到初生胞壁被剥蚀后留下的残片和 微纤网络。 图1 ( c ) 为纤维素酶处理5h 后的表面形态,随 着酶处理时间的延长,纤维素酶在使棉纤维表面发 生部分剥蚀的同时,也侵蚀到纤维的空穴和
12、毛细管 中。纤维表面的剥蚀更促进了这种侵蚀作用。纤维 素酶较易侵蚀到纤维中较大的空穴和粗毛细管中, 扩大的空穴和毛细管,在图1 ( c ) 上可见到斑斑点点 的黑孔洞。 纤维上的黑孔洞不是均衡地扩大,发生的部位 应是纤维中最有利纤维素酶分子扩散的部位,显然 应是突出于织物纱线表面茸毛的根部和纱线交织处 的纤维根部,因为这些部位的接触面最大,受力最 强,酶分子扩散最快,侵蚀也就最严重,往往造成纤 维断裂。所以,酶洗纺织品不烧毛,可达到胜于烧 毛的光洁程度,得到较平滑光洁的织物表面,如图1 ( d ) 所示,即所谓的“生物抛光”效果。同时,纤维中 扩大的空穴和毛细管等,能赋予酶处理后的织物一 系列
13、有价值的服用性能,如织物摸起来有轻薄感,手 感柔软,吸湿性增加。柔软处理时,柔软剂分子能大 量进入扩大了的空穴和毛细管中,增强了纤维或纱 线之间的润滑,使织物具有超级柔软效果汜1 。 2 2 对棉纤维超分子结构( 结晶度) 的影响 图2 是酶处理前后纤维的x 射线衍射图,表1 为x 射线衍射实验计算结果。由图2 可见,经纤维 素酶处理4h ,棉纤维的x 射线衍射谱图的形状相 同。从表1 和图2 可知,晶面1 0 1 的吸收峰的半峰宽 稍增( 从1 6 8 0 增至1 7 1 0 ) ,其晶区的晶粒尺寸变化 很小( 4 7 2n m 减至4 6 4n m ) ;晶面1 0 l ,0 0 2 的吸
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