丝蛋白改性涤纶织物的舒适性研究【毕业设计】.doc

1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 丝蛋白改性涤纶织物的舒适性研究 所在学院 专业班级 纺织工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要 ： 本文通过丝素蛋白溶液浍覆于经过化学刻蚀处理的涤纶织物上，获得丝素蛋白涂覆涤纶织物，并对丝素蛋白覆涤纶织物 进行理化性能检测和结构特性分析，对整理前后的织物的性能比如透湿性、刚柔性、悬垂性等对比分析。结果表明，丝素蛋白 /水性 PU 复合 整理液 对 涤纶织物的整理 可以大大提高织物的芯吸高度，增强透湿性，对于抗静电性也具有显著的改善，但在悬垂性和柔性上与原样相比略有下降，且经处理后的涤纶织物拉伸 强度下降比较明显 。 关键词：

2、丝素蛋白；涤纶织物；纤维；舒适性 II Evaluation of Comfort Properties of Silk Protein Modified Polyester Fabrics Abstract: Study on the silk fibroin solution coating polyester fabrics after chemically etched treated to obtain the silk fibroin modified polyester fabrics was carried out in present paper. The physical

3、and chemical properties as well as structure characteristics of fabrics were investigated. The comfortable properties such as moisture permeability, rigid and drape were analyzed. The results show that the finishing process with silk fibroin/water soluable PU can greatly enhance the water absorbency

4、 rate, moisture permeability and the anti-static effect significantly, but the drape property and softness decreased slightly compared with the original polyester fabric. Moreover the tensile strength of finished fabrics decreased obviously. Keywords: silk fibroin;polyester fabric; fiber; comfort II

5、I 目 录 1 绪 论 . 1 1.1 课题背景 . 错误 !未定义书签。 1.2 内外研究现状及发展趋势 . 错误 !未定义书签。 1.2.1 丝胶 . 错误 !未定义书签。 1.2.2 丝素蛋白 .1 1.3 课 题 研 究 的意义 .2 2 实验部分 . 3 2.1 实验材料及仪 器 . 错误 !未定义书签。 2.2 织物的涂层 . 错误 !未定义书签。 2.3 工艺流程 .3 2.3.1 退浆 .3 2.3.2 碱减量 .3 2.3.3 二浸二轧织物后整理 .3 2.3.4 压辊 .3 2.3.5 烘焙 .3 2.4 原样规格测试 .4 2.4.1 经纬密度的测定 . 4 2.4.2

6、织物厚度的测定 . 4 2.4.3 织物经纬纱细度的测定 .4 2.4.4 平 方 米 重 量 的 测定 .4 2.5 织物的性能测试 .4 2.5.1 透湿性能的测定 .4 2.5.2 抗静电性的测定 .5 2.5.3 测 定 织 物 的 悬 垂性 .5 2.5.4 芯吸高度测定 .5 2.5.5 刚柔性测试 .5 2.5.6 拉伸强度测定 .6 3 实验结果分析 . 7 3.1 织物带液率与增重率的测定结果分析 . 7 IV 3.2 原布规格测定及结果分析 . 7 3.2.1 原样经纬密测定及结果分析 . 7 3.2.2 织 物 厚 度 的 测 定 及 结 果 分析 .8 3.2.3 经纬

7、纱细度的测定及结果分析 .8 3.2.4 织 物 平 方 米 重 量 的 测 定 及 结 果 分析 .8 3.3 织 物 的 性 能 测 试 结 果 分析 .8 3.3.1 透 湿 性 能 测 定 结 果 分析 .8 3.3.2 抗 静 电 性 能 测 定 结 果 分析 .9 3.3.3 悬 垂 性 能 测 定 结 果 分析 .10 3.3.4 刚 柔 性 能 测 定 结 果 分析 .11 3.3.5 显微镜切片 .12 3.3.6 芯 吸 高 度 测 定 结 果 分析 .13 3.3.7 织 物 强 力 的 测 定 和 数 据 分析 .12 4 总结与展望 . 16 参考文献 . 1 错误

8、!未定义书签。 致 谢 .1错误 !未定义书签。1 1 绪 论 1.1 课题背景 人们都希望纺织品能尽量保持舒适性，涤纶纤维服装具有耐穿、挺括和易洗涤等优点，但涤纶纤维吸湿性比较差，易产生静电。丝素蛋白是由蚕丝纤维溶解或降解制成的生物资源高分子物质，含有 18 种氨基酸及多肽成分，有极高的营养价值，吸湿保湿等功效，能起到护肤保健作用。因此，将丝素蛋白溶液涂覆于纤维或织物上，实现功能转移，是提高服用性能的新途径 1。 本研究在涤纶织物化学刻蚀处理的基础上，用丝素蛋白涂覆涤纶织物，比较丝素蛋白涂覆涤纶织物前后的回潮率、吸湿透气性、耐热水洗涤性等变化，检测涂覆涤纶织物的断裂强度和断 裂伸长率等变化。

9、研究结果显示丝素蛋白涂覆涤纶织物和改善织物性能的效果，可为进一步利用丝素蛋白等生物资源高分物质研制新功能织物材料提供依据。 1.2 国 内外研究现状及发展趋势 丝胶在美容、护肤、营养与保健以及医用药物等方面的应用往往是利用水溶性丝胶肽及其水解物，分子量 20kDa。在缫丝、练染、纺织等加工的下游废液中回收的大都是属于这一类；而在医用生物材料、生物可降解材料、合成高分子材料、功能性生物膜、功能性纤维或纺织等方面的应用，往往是利用热水溶性丝胶蛋白，其分子量大多 20kDa2。这种丝胶蛋白可以 从缫丝、生丝精练等加工的改良工艺中获得，如应用高温高压水法进行蚕丝脱胶或生丝精练，也可通过改进丝棉、绢纺的

10、脱胶工艺而获得。丝胶经过交联或与其它高聚物特别是合成高分子材料交联、共聚等合成新的高分子材料，也可单独或与其它天然高聚物混合作为纤维织品改性剂或涂层剂，赋予这些材料天然丝胶的功能。丝素蛋白具有的优点，使之称为未来纺织整理剂主导的可行性非常大。 1.2.1 丝胶 丝胶是由氨基酸组成的天然蛋白，当与水溶性高分子树脂混合后制成的合成树脂是一种可降解材料，能被微生物分解。将丝胶粉末掺人到聚氨酯 中就可制成一种吸、放湿性优异的可降解泡沫材科。这种材料以聚氨酯泡沫为骨架，平均粒径 20m丝胶粉末分散在发泡膜之中。它是由聚醇、聚异氰酸酯、催化剂、发泡剂和 0.01 50 丝胶通过合成反应后获得 3。这种泡沫

11、材料吸、放湿性高于聚氨酯 2倍 5倍。将上法稍加改变可合成另一种台丝胶的聚氨醑材料，先将丝胶溶解在一种四氢呋喃、二恶烷或类似有机溶剂中，在聚醇、发泡剂等存在下，与聚异氰酸酯反应，可制成各种形状的生物可降解材料如膜状、成形物、纤维状等。通过拉伸压缩试验、热分析、粘弹性测定，发现这种含丝胶的生物降解材料具 有优异的机械性能和热稳定性能 4。 1.2.2 丝素蛋白 1、 丝蛋白的化学优点：与其他天然纤维和许多高性能合成纤维相比，有独特的力学性能；在外科领域的应用已有很长的历史；可以通过不同处理方法获得膜或其他形态，而且工艺相对简单；2 可以通过某些氨基酸的氨基和侧链的化学修饰较容易改变表面性能；在体

12、内外可以缓慢降；对生物体无危险性。 2、 资源丰富： 2002年以来，由于围际环境竞争加剧和全球经济增长缓慢的影响，我国丝绸行业再次面临严峻的形势。随着蚕茧产量连年增长，出现了供大于求的局而。为了寻求更广阔的发展空 间，众多的研究工作者把工作重点转向蚕茧的深加工，以提高其市场竞争力。而丝素整理剂的制备原料可以是绿色蚕茧，可以是丝素，也可以是缫丝下脚料丝棉 5。 3、 环保性：从环境的角度看，无甲醛整理是纺织品后整理的发展方向。已研究的无甲醛整理剂种类较多，如多元羧酸、环氧树脂、聚氨酯 (Pu)等无甲醛整理剂等等。丝素整理剂仅将蚕茧用盐溶液膨化溶解后，用无机酸 (HCl)或碱 (NaOH)水解一

13、定的时间，然后通过活性炭脱色再经过滤膜除去即可，安全且无毒性。 4、 使用安全性：传统的织物整理剂 2D在织物整理 的过程中，要经过 180 左右焙烘处理，才能达到防皱整理的效果，但此条件下，存在严重的甲醛释放问题，极大地威胁到生产工人的健康和环境。生态丝素整理剂在使用过程中不存在甲醛污染现象，在整理过程中所用交联剂，也是不需要高温焙烘丝胶蛋白对纤维的涂覆改性。 多数合成纤维系疏水性纤维，吸放湿性能较差，因此用合成纤维制作的服装，穿着舒适度比不上天然纤维。丝胶含有大量具有亲水性侧链的氨基酸，吸放湿性能较好。在丝胶溶液中加入一定量的交联剂 (如戊二醛、水溶性聚氨酯等 )进行改性，降低丝胶的溶解性

14、，并使其成为网状结构。将合成纤维浸 渍在改性后的丝胶溶液中，或将丝胶溶液直接涂刷在织物上，即可得到改性纤维或改性织物，即可起作用的无污染的环保型交联剂 6。 1.3 研究 课题的 意义 论文主要围绕丝蛋白改性对涤纶织物热舒适性的影 响展开实验研究与评价，通过系统研究丝蛋白与水性 PU复配对涤纶织物透湿性、回潮率、抗静电性、透气性等舒适性指标，以及悬垂性、织物风格、机械性能等指标的影响，优化处理工艺，从而后达到较好的综合效果。通过原布以及整理后面料的分析、评价、比较，对影响涤纶织物 热舒适性效果的 各因素指标进行评价和分析，为今后高档涤 纶面料的开发提供理论参考价。3 2 实验部分 2.1 实验

15、材料及仪器 实验 材料 ：涤纶织物面料 、片碱、渗透剂（ TF107）、精练剂（ TF108）、蒸馏水、 水性 PU。 实验仪器： YG902 干燥箱、 LCK-131 织物透湿测试仪 、 LLY-13 型纺物表面沾水性测试器 、YG（ B） 026H 型电子织物强力机 、 Y511 织物密度镜 、 YG141 织物厚度仪 、 ZB01B 型圆盘取样器 、AR3130 电子天平 、 烧杯、玻璃棒 。 2.2 织物的涂层 将剪取好的 2块 涤纶 织物样品先分别称重，再采用浸轧涂层（ 二一 浸 二 轧，轧染机先用纯水作浸轧液，待调试好带液率为 50%-70%之间后改用整理液），完毕后先称取浸轧后样

16、品的重量，使试样待调试好带液率为 50%-70%时即符合标准，再放入烘箱中以 90 持续烘干，然后调整烘箱温度到 160 ，在烘 箱温度达到该温度时持续烘 30s。得到处理后的试样即为所需试样，计算其 带 液率和增重率 。 2.3 工艺流程 本研究在涤纶织物化学刻蚀处理的基础上，用丝素蛋白涂覆涤纶织物，比较丝素蛋白涂覆涤纶织物前后的回潮率、吸湿透气性、耐热水洗涤性等变化，检测涂覆涤纶织物的断裂强度和断裂伸长率等变化。研究结果显示丝素蛋白涂覆涤纶织物和改善织物性能的效果，可为进一步利用丝素蛋白等生物资源高分子物质研制新功能织物材料提供依据 7。 工艺流程： 退浆 碱减量二浸二轧液处理后织物 压辊

17、 烘焙 2.3.1 退浆 片碱加入 2.5%，渗透剂 0.2%，精练剂 0.2%，浴比为 1:50，在温度 95-100 ，时间 40min。 2.3.2 碱减量 片碱加入 2%，渗透剂 0.2%，浴比为 1:50，在温度 95-100 ，时间 40min。 2.3.3 二浸二轧织物后整理 （ 1）加入水性 PU5%配置成整理液，通过 HL-400B 卧式轧染小样机对浸润过的涤纶布进行轧液，使其轧余率保持在 50-70%的范围内。 （ 2）加入水性 PU10%配置成整理液，通过 HL-400B卧式轧染小样机对浸润过的 涤纶布 进行轧液，使其 轧余率保持在 50-70%的范 围内 8。 2.3.

18、4 压辊 HL-400B卧式轧染小样机对浸润过的 涤 纶布样进行轧液，使其 轧余率保持在 50-70%的范围内。 2.3.5 烘焙 将 YG902干燥箱温度调至 160 ，烘干的布样在此温度下烘焙 2-4 min。 4 2.4 原样规格测试 2.4.1 经纬密度的测定 实验仪器 ： Y511 织物密度镜、分析针。 试样准备：平整无折痕涤纶织物，在经、纬向各选择 5 个不同的部位进行测定，然后取平均值。 实验内容： 使用移动式织物密度镜，测定织物经向或纬向一定长度内的纱线根数，折算至 10 厘米长 度内纱线根数。 取试样，确定其经纬方向，然后各方向上选择 5 个部位，各划取 1 厘米，用密度镜和

19、分析针读出 1 厘米内的纱线根数，然后取平均值。 2.4.2 织物厚度的测定 实验设备名称： YG141N 型数字式织物厚度仪。试样准备：本实验在涤纶织物原样和试样上选取不同的部位测试其厚度，测试 5 次，然后取平均值。实验内容：试样放置在参考板上，平行于该板的压脚，将规定压力施加于试样规定面积上，规定时间后测定并记录两板间的垂直距离，即为试样厚度测定值。实验中，我们设定压脚面积为 2000mm2，压重压力设置为 50CN，压重时间 10s。将五种样品分别放在基准板上，用与基准板平行的圆形压脚对试样施加压力，两块板之间的距离即为试样的厚度测量值。但切勿使试样过大，以致在进行测试时，试样悬垂影响

20、读数。对每一种试样测试 5 次，取平均值作为最终测定值。 2.4.3 织物经纬纱细度的测定 将预处理过后的织物剪成 10cm10cm 大小，取出 10 根经纱和 10 根纬纱，分别称其质量， 将余下的织物称重，测定织物的回潮率。 测定时从 10cm10cm 织物中，取出 10 根经纱和 10 根纬纱，分别称其质量。根据公 换算出织物的线密度 9。 2.4.4 平方米重量的测 定 实验设备名称：调温调湿器、电子天平、裁剪器。 试样准备：纯棉织物上，用裁剪器剪取 10cm2的圆。实验内容：将准备好的试样放入调温调试器中，进行调湿后放入电子天平中称其重量。 2.5 织物的性能测试 2.5.1 透湿量

21、测试 根据标准 GB T 12704织物透湿量测定方法 透湿杯法，利用 LCK-131 织物透湿测试仪 测试样品的透湿性，根 据测定结果来评定织物的透湿程度。 实验条件： 温度 38 ，相对湿度 90 ，气流速度 0.3 0.5m s。试样直径为 70mm。 织物透湿量实验的基本流程： 准备 试样； 烘干无水氯化钙；干湿球温度的设定（干球温度 38 ，湿球温度 36.4 ） ；透湿杯中装适量氯化钙；将试样固定到透湿杯上；透 湿 30min 后取出称重 ； 再次放入透湿 1h 后称重； 关机。 2.5.2 抗静电性测试 涂覆涤纶织物抗静电性测试根据国家标准 GB/T12703-91,用织物 静电

22、测试仪 IYG(L)34D,在温度为 20 ，测定织物的静电压峰值 （ r） 和静电压衰减时间 （ s） ，分析丝素涂覆织物抗静电性能。Y(L)-342M 型织物摩擦式静电测试仪，当两种不同材料以规定的实验方法和参数相互摩擦或紧密5 接触并分离后，两种材料分别、带上等量异号的静电荷。当材料摩擦带电达到稳定后，记录其静电电压值及极性，以此评价实验材料的静电材料。 织物抗静电性的基本流程： 准备 试样 打开仪器 启动 仪器停止后记录数据。 2.5.3 悬垂性测试 实验仪器： YG811 型 织物 悬垂性测定仪，计算机。试样准备：取 圆形原样和试样各一块，直径为 240mm，样品需平整无折痕。实验原

23、理和内容：织物在自然状态下能够形成平滑和曲率均匀的曲面特性，称为良好的悬垂性。织物的悬垂性可用悬垂系数来表示。织物的悬垂性与刚柔性有关，弯曲刚度越大，悬垂性越差。一般讲织物的悬垂系数越小，表示织物的悬垂性能越好，织物比较柔软。 织物悬垂性是指织物因自重而下垂的性能。 YG811 型织物悬垂性测定仪的测试原理是将圆形试样放置与圆形支持盘间，由测试主机中的数码相机采集被测试样的静态和动态悬垂图，然后直接输入计算机，计算机对采集到的图像信息进行数据处理后， 将试样的动、静态悬垂投影图像、波纹坐标曲线的数据报表显示在 CRT 上。 2.5.4 刚柔性测试 在 YG(B)022D 型自动硬挺度试验仪上，

24、试样被作为均布载荷悬臂梁平治于工作台上通过驱动机 构使其沿长度方向做匀速运动。当试样被从工作平台上推出，因自重作用弯曲下垂，试样的头端接触与水平呈 41.5（ 国标 GB/T18318-2001）倾角的斜面检测线时，测得伸出长度 L，计算得出抗弯长度和抗弯刚度两个力学指标，根据抗弯刚度越大越难弯曲的原理，作为评价被测材料刚柔性能硬挺度的测试指标。 刚柔性测试基本流程：试样准备 开机 设定指标 把试样放在工作平台上 测试 记录数据。 2.5.5 芯吸高度测试 原理：将纺织材料垂直放置，下端浸在液体中，在规定时间内测量液体沿纺织材料上升的高度，以此表示芯吸效应的程度。设备和材料： （ 1） 芯吸效

25、应测试仪由长方形的容器和试样架组成，容器至少能装 3L 水，由控温装置保持 （ 272 ） 的恒温。试样架上装有 8 根标尺，长 30cm 以上，最小刻度值为 0.1cm； （ 2） 张力夹多个，每个约重 3 g，使织物不漂浮、不伸长。织物试样：每个样品的经、纬向分别剪 3 条，每条试样长约 33-35 cm，宽不小于 2.5cm。纱线试样：用适当方法将纱线试样紧密绕成 30cm2.5cm 的薄片，每个样品至少制备 3 份试样。 试验步骤： 将蒸馏水或 0.5 的重铬酸钾溶液注入仪器的恒温槽内。 使恒温槽内的液体温度保持在 （ 27 2） 。 调整仪器，使液面处于各标尺的 0 位处。 用标尺上的试样夹固定试样的一端（应垂直放置）。 在离试样下端 8-10mm 处挂上 3g 的张力夹，张力夹上平面应