蠶絲織物的前處理和整理- 穩(wěn)定性二氧化氯的工業(yè)化生產(chǎn)工藝與應(yīng)用研究

第七章蠶絲織物的前處理和整理第一節(jié)概述蠶絲織物絲織物蠶絲和化纖的交織物純化纖絲織物

非絲素局部：如絲膠、脂蠟、色素、無(wú)機(jī)鹽等綢坯含雜織造加工：油劑、漿料、著色染料貯運(yùn)途中：油污等

柔軟性變差光澤不好精練影響染整加工

由于蠶絲中的雜質(zhì)主要是吸附在絲膠上，只要將絲膠去除這些雜質(zhì)也會(huì)隨之脫去；因此，蠶絲織物的精練主要是去除絲膠，故通常將其稱為脫膠。第二節(jié)天然絲的主要性質(zhì)

蠶絲是由α－氨基酸通過肽鍵縮合而成的，屬于蛋白質(zhì)。蠶絲可分為桑蠶絲和柞蠶絲。它們的主要成分是絲素，此外還含有一定量的雜質(zhì)，其組成如下：絲素絲膠脂蠟、色素?zé)o機(jī)物桑蠶絲70－8020－300.6－1.00.7－1.7柞蠶絲79.6－81.311.9－12.60.9－1.41.5－2.3一、兩性性質(zhì)絲素屬于蛋白質(zhì)，分子中既含有酸性基團(tuán)〔－COOH〕，又含有堿性基團(tuán)〔－NH2〕，所以能與酸或堿作用生成鹽，屬于兩性化合物。當(dāng)絲素和堿作用時(shí)，帶負(fù)電荷；當(dāng)絲素和酸作用時(shí)，帶正電荷；通常情況下，以內(nèi)鹽的形式存在。二、等電點(diǎn)當(dāng)絲蛋白質(zhì)在溶液中時(shí)，調(diào)節(jié)溶液的ｐH值，使蛋白質(zhì)分子上正、負(fù)離子數(shù)目相等時(shí)呈現(xiàn)電中性，此溶液的ｐH值即為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。桑蠶絲的等電點(diǎn)為：ｐH＝3.5－5.2羊毛的等電點(diǎn)為：ｐH＝4.2－4.8蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)，呈現(xiàn)一系列特殊的重要性質(zhì)如溶脹、溶解度、滲透壓、電導(dǎo)率等處于最低值。當(dāng)溶液的ｐH值偏離等電點(diǎn)時(shí)，天然絲會(huì)因吸酸或吸堿面使其體積膨化。三、對(duì)酸堿的穩(wěn)定性絲素耐酸的能力強(qiáng)于耐堿的能力。這是由于堿對(duì)肽鍵的水解催化較酸更有效。當(dāng)絲素水解斷裂后，強(qiáng)力下降、光澤變差，因此絲織物精練時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格地控制精練液的ｐH值。四、其它性質(zhì)1、蛋白酶能使肽鍵水解蛋白水解酶可以用于蠶絲的脫膠；2、絲素對(duì)復(fù)原劑較穩(wěn)定，但耐氧化劑的能力較差因此含氯的漂白劑不能用于蛋白質(zhì)纖維的漂白；因它易使絲素生成氯氨而泛黃，而且還會(huì)導(dǎo)致絲的強(qiáng)力下降。3、絲素耐日光照射的能力較差長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)烈照射會(huì)導(dǎo)致：①泛黃；②脆損；第三節(jié)蠶絲中雜質(zhì)的組成及化學(xué)性質(zhì)

一、絲膠1、絲膠的化學(xué)組成與分子結(jié)構(gòu)絲膠是一種易變性的蛋白質(zhì)，由18種α－氨基酸組成，具有一兩性性質(zhì)，且分子中極性氨基酸的含量〔30.1、8.5、16.8、10.1%〕比絲素高的多。如

由于這些氨基酸的側(cè)鏈中都含有親水性基團(tuán)如－OH、－COOH、－NH2等，增加了絲膠的吸濕性和水溶性，易于從絲素上脫落下來(lái)。2、絲膠的溶解性能1〕不溶于乙醇、乙醚、丙酮以及苯等有機(jī)溶劑；2〕能在水中溶解，其溶解度與T、ｔ、ｐH、電解質(zhì)含量等有關(guān)；如5克桑蠶絲在不同的溫度下處理30分鐘后絲膠的溶解量如下所示：

3〕當(dāng)溶液的ｐH處于等電點(diǎn)時(shí)，溶解速率最低；當(dāng)偏離等電點(diǎn)越遠(yuǎn)，溶解速率越高；同時(shí)肽鍵的降解也隨之增加。根據(jù)絲膠的溶解性質(zhì)，在ｐH＝9.5－10的堿性溶液中，溫度為95－1000C時(shí)，能較快地到達(dá)脫膠的目的。因此蠶絲的精練一般在此條件下進(jìn)行。二、脂蠟、色素、碳水化合物、無(wú)機(jī)鹽等脂肪：主要存在于絲膠中，來(lái)自于蛹體。主要成分為脂肪酸的甘油酯；蠟質(zhì)：大局部集中在靠近絲素的絲膠中。主要成分為蜂蠟酸、高級(jí)脂肪酸與蠟醇等高級(jí)醇的酯類；色素：大局部存在于絲膠中，一般脫膠精練時(shí)即可去除；無(wú)機(jī)鹽：主要存在于絲膠中，少量存在于絲素中；主要是鈣、鎂、鐵、鋁等的氯化物以及硅酸鹽、硫酸鹽等；碳水化合物：主要成分為葡萄糖及其衍生物。其中大局部與絲膠蛋白結(jié)合成復(fù)合蛋白質(zhì)；另一局部具有纖維素結(jié)構(gòu)，呈微細(xì)的纖維狀，主要存在于絲膠中。

第四節(jié)蠶絲織物精練原理及工藝條件分析蠶絲織物的精練主要是去除絲膠，在此僅討論脫膠的根本原理。一、脫膠原理1、堿脫膠絲膠在堿性溶液中吸堿加劇膨化，溶解性能增加，并且分子鏈發(fā)生水解斷裂，從而使絲膠從絲素上脫落下來(lái)。因此，堿在脫膠過程中起著極其重要的作用：①H3N＋－P－COO－OH－H2N－P－COO－減弱或破壞了肽鏈間形成的鹽式鍵；②拆散了鍵之間的氫鍵，使肽鍵間結(jié)合力降低；③－CO－NH－〔酮式〕OH－－C＝N－〔烯醇式〕O－折散了原來(lái)肽鍵間所形成的氫鍵結(jié)合；常用的脫膠堿劑有：純堿、碳酸氫鈉、硅酸鈉、磷酸鈉等；2、酸脫膠絲膠具有兩性性質(zhì)，能與酸結(jié)合生成蛋白質(zhì)鹽，使其溶解度增大；同時(shí)肽鍵也能發(fā)生酸性水解，生成溶于水的多縮氨基酸。實(shí)際生產(chǎn)中很少單獨(dú)采用酸脫膠。3、蛋白水解酶脫膠酶是一類由生物體產(chǎn)生并可脫離生物體而獨(dú)立存在的具有特殊催化作用的蛋白質(zhì)，又稱生物催化劑。酶不但催化效率高，而且專一性強(qiáng)。其專一性是指酶對(duì)被作用物具有嚴(yán)格的選擇性，即一種酶只能催化一種或一類物質(zhì)。蛋白水解酶不能直接使絲膠溶脹、溶解，而是高速率地催化絲膠蛋白分子的肽鍵水解，成為易溶于水的產(chǎn)物，以到達(dá)脫膠的目的。二．、脫膠工藝條件分析絲織物脫膠過程可分為三個(gè)步驟即①纖維上的絲膠在精練液中吸水膨化；②膨化過程中，在酸、堿、酶等試劑催化作用下水解或溶解；③絲膠從纖維上剝離，并分散在練液中；絲膠的脫除程度取決于上述三個(gè)過程，而這三個(gè)過程又受練液濃度、溫度、ｐH值及脫膠時(shí)間的影響。絲織物的脫膠程度通常用練減率〔脫膠率〕來(lái)檢驗(yàn)，其計(jì)算式如下：1、脫膠液的ｐH值

從上圖可知：1〕當(dāng)練液的ｐH值為4－7時(shí)，絲膠處于等電點(diǎn)附近時(shí)，其溶解度最小，因而絲膠的去除量較少；2〕當(dāng)ｐH＜2.5或ｐH＞9時(shí)，絲膠的溶解度劇增，可充分脫膠；3〕當(dāng)ｐH＜2或ｐH＞11時(shí)，脫膠更充分，但此時(shí)絲織物的強(qiáng)度將顯著下降；綜上所述，絲織物精練的ｐH值一般控制在9－10.5較適宜。2、脫膠溫度

和一般化學(xué)反響一樣，脫膠速率都隨溫度的升高而加快。對(duì)于皂堿脫膠或合成洗滌劑脫膠最適宜溫度應(yīng)為：98－1000C。3、脫膠時(shí)間脫膠時(shí)間除與上述因素有關(guān)外，還與生絲的含膠量，織物的組織結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。一般60－90分鐘。4、浴比浴比↓→脫膠效率↓→脫膠不勻→造成生塊浴比↑→濃度梯度↑→脫膠效率↑，但助劑、熱能浪費(fèi)大；厚密織物：1∶40－45適宜浴比輕薄織物：1∶60針織物：1∶20－305、水質(zhì)絲織物精練時(shí)，一定要使用軟水；或參加軟水劑。因蠶絲較易吸附水中的鈣、鎂、鐵、錳等離子；肥皂精練時(shí)會(huì)生成鈣、鎂皂而影響產(chǎn)品的質(zhì)量等。第五節(jié)蠶絲織物的精練工藝

1、皂－堿精練法以肥皂作為主要精練劑，練液中還添加純堿等堿劑；為了提高織物的白度，有時(shí)還參加適量的漂白劑。1〕工藝流程：預(yù)處理→初練→復(fù)練→后處理2〕工藝處方：

浸泡時(shí)間：30分鐘溫度：98－1000C；

時(shí)間：70－100分鐘；浴比：1∶40－50

溫度：98－1000C；時(shí)間：70－100分鐘；浴比：1∶40－502、酶－皂精練法蛋白水解酶對(duì)絲膠蛋白肽鍵水解具有催化作用，可到達(dá)脫膠的目的，而肥皂可以去除脂蠟等。蛋白水解酶的活力單位：指在規(guī)定條件下，1ｇ固體和液體酶制劑，每分鐘將酪蛋白水解出1ug酪氨酸稱為一個(gè)活力單位。通常酶制劑的活力單位以萬(wàn)為單位即A萬(wàn)單位／克。2〕酶脫膠工藝酶－皂法脫膠工藝流程：預(yù)處理→酶練→精練→后處理預(yù)處理：和皂－堿法處理根本相同；酶練：〔2709蛋白酶〕2079蛋白酶：28－38萬(wàn)活力單位／克純堿0.5－1.0克／升平平加O0－0.3克／升酶液ｐH：10－10.5酶液溫度：40－450C處理時(shí)間：40－60分鐘精練、后處理：和皂－堿法工藝根本相同。第六節(jié)其它絲織物的精練一、醋酯絲織物的精練醋酯纖維是纖維素的醋酸酯，由纖維素和乙酸酐作用而得到的再生纖維即Cell-OH＋(CH3CO)2O→Cell-OCOCH3醋酸纖維本身比較純潔，其精練主要是去除漿料和油污等。其精練液的組成如下：〔洗滌劑〕2－3克／升25%氨水1ml／升溫度：70－850C時(shí)間：30－60分鐘二、滌綸、錦綸絲織物的精練滌綸、錦綸都屬于熱塑性纖維，受熱易變形，因此精練時(shí)溫度不易過高。精練的目的：主要是去除漿料油污等。練液的組成：〔洗滌劑〕4－5克／升純堿4－5克／升滲透劑0.2－5克／升溫度：80－900C第七節(jié)蠶絲織物的漂白和增白一、漂白蠶絲織物經(jīng)精練后雖然去除了絲膠等天然雜質(zhì)和人為雜質(zhì)，但白度仍不能滿足要求，因此實(shí)際生產(chǎn)中往往將蠶絲織物的精練和漂白同時(shí)進(jìn)行。

二、增白熒光增白劑是一種對(duì)纖維有直接性的染料，種類很多。蠶絲織物一般宜用酸性染料和直接染料型的熒光增白劑。

第八節(jié)絲織物的增重隨著蠶絲織物從內(nèi)衣化向外衣化開展，要求其具有厚實(shí)挺括的風(fēng)格。蠶絲織物經(jīng)精練后，質(zhì)量減少約25%，纖維直徑變細(xì)，絲之間的空隙增大，致使織物變薄、變軟、缺乏挺括感。通過增重處理既可彌補(bǔ)蠶絲織物精練損失的質(zhì)量，又可以賦予蠶絲織物一定的厚實(shí)性、防皺性、懸垂性和挺括性。對(duì)于近年來(lái)大量開發(fā)的真絲針織綢，更適合應(yīng)用增重整理。蠶絲織物的增重整理主要有錫增重、單寧增重、絲素溶液增重和接枝聚合增重等方法。一、錫增重錫增重是一項(xiàng)傳統(tǒng)又常用的整理工藝，即通過錫來(lái)增加蠶絲纖維的質(zhì)量，同時(shí)使織物的手感飽滿厚實(shí)，其光澤、身骨和彈性等均有改善。經(jīng)過適宜的錫增重整理，蠶絲的強(qiáng)力和延伸度也有所提高，而吸濕性和光澤等幾乎無(wú)變化。提高真絲的增重率雖會(huì)降低對(duì)酸性染料的親和力，卻能增加對(duì)直接染料的親和力。但增重率太高會(huì)降低真絲對(duì)各類染料的吸附能力，并導(dǎo)致蠶絲纖維脆化、變色，所以要謹(jǐn)慎控制增重程度。目前錫增重主要用于領(lǐng)帶、飾帶、刺繡品和要求厚重風(fēng)格的高級(jí)女禮服等。如意大利、法國(guó)和瑞士制的高級(jí)領(lǐng)帶幾乎都經(jīng)過錫增重，增重率一般達(dá)35～40％。1、錫增重處理工藝〔四道工序構(gòu)成〕1〕氯化錫處理用18～30°Bé氯化錫〔SnCl4·5H2O〕溶液〔浴比1∶30～50〕，在10～15℃處理60min后，軋液、水洗、脫水，使SnCl4被蠶絲纖維吸附。2〕磷酸鹽處理用5～7%磷酸氫二鈉〔Na2HPO4·12H2O〕溶液〔浴比1∶30～50〕，在60～70℃處理60min后，脫液、水洗、脫水，使SnCl4被蠶絲纖維固著。3〕硅酸鹽處理用3～5%硅酸鈉〔Na2SiO3〕溶液〔浴比1∶30～50〕，在50～65℃處理30min，脫液、水洗、脫水，使錫增重穩(wěn)定化。4〕皂洗用0.3～0.5%皂洗液，在70～90℃處理30～60min后，水洗、脫水、烘燥，以去除未反響的錫處理液。一般每進(jìn)行一次錫鹽與磷酸鹽處理后可獲10～15%的增重率，因此可將第1和第2道工序反復(fù)進(jìn)行，直至到達(dá)所要求的增重率，再進(jìn)行硅酸鹽處理和皂洗。2、錫增重原理對(duì)于錫增重各道工序的化學(xué)原理，至今尚未得到統(tǒng)一解釋。一般認(rèn)為，在進(jìn)行錫增重處理時(shí)，由于纖維的膨化，SnCl4分子在水溶液中通過擴(kuò)散滲入纖維內(nèi)部，并發(fā)生如下水解反響：SnCl４＋４Ｈ２Ｏ→Sn(OH)４＋４ＨＣl其中不溶性的Sn〔OH〕4沉積于纖維空隙內(nèi)，HCl被水洗除去。繼續(xù)用Na2HPO4處理，那么發(fā)生如下反響：Sn(OH)４＋Ｎa２ＨＰＯ４→Sn(OH)２ＨＰＯ４＋２ＮaOH增重蠶絲再用硅酸鈉處理，那么堿式磷酸錫與硅酸鈉作用生成最終產(chǎn)物，沉積在蠶絲纖維中：Sn(OH)２ＨＰＯ４＋Ｎa２ＳiO３→Sn(SiO３)ＨＰＯ４＋２ＮaOH蠶絲織物的錫增重整理不會(huì)產(chǎn)生Oeko-TexStandard100標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)格限制的、可萃取的重金屬和三丁基錫〔TBT〕、二丁基錫〔DBT〕等有機(jī)錫化物，符合生態(tài)紡織品的要求。二、單寧增重三、絲素溶液增重蠶絲的主體是絲素，絲素溶液又對(duì)蠶絲制品具有強(qiáng)烈的吸附作用，因此用絲素溶液增重是蠶絲織物實(shí)現(xiàn)自我完善的最正確途徑。絲素溶液的制備一般采用與絲素結(jié)構(gòu)相同的絲蛋白原料，如制絲、紡絲、精練和染色各工序產(chǎn)生的廢絲和廢綢等，用氯化鈣法、酸法和堿法等制成絲素溶液。整理方法也隨絲素溶液的制備方法而有所不同。①用50％氯化鈣溶液沸煮精練蠶絲2h以上，可以得到絲素溶解液，整理時(shí)容易進(jìn)入蠶絲纖維內(nèi)部的微隙，以到達(dá)增重的目的。該法的缺點(diǎn)是引入的大量鈣離子不易除去。②酸—堿溶解法即先用濃鹽酸將其完全溶解后，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值至12左右，制成溶膠狀絲素溶液。然后將絲素溶液稀釋至5%，再參加2%的鋁溶膠和0.5%的硅溶膠制成整理液。蠶絲織物浸漬絲素溶液后，需進(jìn)行固著處理，一般采用戊二醛法和酒精氯化錫法等。經(jīng)絲素溶液增重后的蠶絲織物，其縮水率大大下降。四、接枝聚合第九節(jié)蠶絲織物的砂洗蠶絲織物的砂洗整理是通過化學(xué)和物理機(jī)械作用，使蠶絲織物外表產(chǎn)生一層均勻纖細(xì)絨毛的加工工藝。經(jīng)砂洗整理的蠶絲織物，手感飽滿、軟糯而富有彈性，抗皺性和懸垂性得到改善，并具有一定的“洗可穿〞性和較好的服用性。一、砂洗原理蠶絲織物的外表起絨是由砂洗機(jī)中的砂洗和烘干機(jī)中烘干后并在冷風(fēng)中磨打?qū)崿F(xiàn)的。在砂洗過程中，由于蠶絲纖維含有大量羥基、羧基和氨基等親水性基團(tuán)，纖維在水和化學(xué)砂洗劑作用下劇烈溶脹，楊氏模量和強(qiáng)力下降；再經(jīng)過反復(fù)的機(jī)械摩擦作用，蠶絲外表的局部絲膠被除去，絲素表層的巨原纖或原纖結(jié)構(gòu)因分子鏈降解而局部斷裂、帚化，在絲素纖維外表形成微絨。烘干后，繼續(xù)用轉(zhuǎn)籠式烘燥機(jī)在冷風(fēng)中磨打織物，使織物不斷經(jīng)受摩擦和揉搓，顯現(xiàn)出纖維的潛在損傷，最終使織物外表的絨毛完全挺起，從而獲得柔軟而飽滿的手感。二、砂洗工藝1、砂洗助劑蠶絲織物的砂洗助劑主要是膨化劑〔或稱砂洗劑〕和柔軟劑。砂洗時(shí)為了使蠶絲纖維膨化均勻，并產(chǎn)生細(xì)而稠密的短絨毛，通常還需要參加一些起滲透作用、消泡作用的外表活性劑。1)膨化劑膨化劑〔砂洗劑〕的作用是在一定的溫度下使纖維膨化、結(jié)構(gòu)變疏松，為纖維的水解斷裂提供條件，從而使織物外表組織突出點(diǎn)處的巨原纖或原纖發(fā)生斷裂、帚化而起絨。酸、堿及醋酸鋅、氯化鈣等中性鹽都可促使蠶絲纖維膨化。為防止纖維損傷過度，一般使用弱堿或弱酸。2〕柔軟劑砂洗用柔軟劑大多為陽(yáng)離子型柔軟劑。三、砂洗工藝條件1、砂洗工藝流程為：預(yù)浸→砂洗→水洗→(中和水洗)→柔軟→脫水→烘干→冷磨2、主要工藝條件1〕膨化劑用量純堿為膨化劑時(shí)，溶液pH值在10.5～11范圍；2〕膨化時(shí)間輕砂15～30，中砂30min，重砂30～60min；3〕砂洗溫度堿膨化：40－450C