1、 1 毕业设计 开题报告 纺织工程 丝蛋白改性涤纶织物的舒适性研究 一、 选题的背景、意义 涤纶纤维服装具有耐穿、挺括和易洗涤等优点 其坚牢耐用、抗皱免烫，它还是合纤织物中耐热性最好的面料，具有热塑性，可制做百褶裙，褶裥持久，涤纶织物的耐光性也较好，涤纶织物耐各种化学品性能良好，酸、碱对其破坏程度都不大。 但涤纶纤维吸湿性和抗污性差，易产生静电， 穿着时汗水不易排出，人体感觉发闷，导致其服装的舒适性差 。与涤纶等合成纤维相比，天然纤维的穿着舒适性和卫生保健性更为优越。改善合成纤维的不足，实现合成纤维天然化，使合成纤维具有 天然纤维的功能，已成为国内外的研究热点。 本文通过丝素蛋白溶液浍覆于经过
2、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、拉伸强力等对比分析 1。 1、 相关概念 1.1 丝素蛋白 丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，含量约占蚕丝的 70 80。丝素本身具有良好的机械性能和理化性质，如良好的柔韧性和抗拉伸强度、透气透湿性、缓释性等，而且经过不同处理可以得到不同的形态，如纤维、溶液、粉、膜 以及凝胶等。 1.2 涤纶 涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。它是以精对苯二甲酸（ PTA）或对苯二甲酸二甲酯（ DMT）和乙二醇（ EG）为
3、原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物 聚对苯二甲酸乙二醇酯（ PET），经纺丝和后处理制成的纤维 2。 1.3 性能 性能是指产品具有适合用户要求的物理、化学或技术性能，如强度、化学成份、纯度、功率、转速等。 1.4 舒适性 人穿着服装和外界接触时，当人的生理、心理都达到满足时，这时候人就有一种舒适的感觉。虽然现在大家都在提舒适性、舒适感 ，但却没有一个权威的说法或指标来定义舒适。 目前我们认为，舒适是一种让人生理上、心理上都愉悦的那种感觉。人体热平衡是必要条件。 通常通过透气性、透湿性、吸湿性、毛细效应，还包括抗弯刚度、表面磨擦效应，这些指标来判定舒适性的好坏。舒适性其实是面料的很
4、多物理指标的一个加权结果，单独提某一个值不是很科学 3。 2 二、相关研究的最新成果及动态 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4。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。 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
5、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物质研制新功能织物材料提供依据。 2、 研究材料 1.1 丝胶 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 20kDa5。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
6、的脱胶工艺而获得。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 丝素蛋白 1.2.1 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，丝蛋白有独特的力学性能；而且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；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；在体内外可以缓慢降；对生物体无危险性 6。 1.2.2 资源丰富 2002年以来，由于国
7、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式。 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 7。 1.2.3 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3 解后，用无 机酸 (HCl)或碱 (NaOH)水解一定的时间，然后通过活性炭脱色再经过滤膜除去即可，安全且无毒性。
8、 1.2.4 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 8。 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，并使其成为网状结构。将合成纤维浸渍在改性后的丝胶溶
9、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 9。 3、 丝蛋白性能研究 纪培珍 10通过对丝胶改性聚酯及聚酰胺纤维吸放湿性的研究发现：用丝胶改性经过表面处理过的聚酯纤维、聚酰胺纤维可有效地提高其吸放湿性。丝胶改性后的聚酯纤维和聚酰胺纤维，由于引入丝胶分子而带入 亲水基团，可降低纤维表面电位，有利于水分子吸附、扩散，使改性后的纤维吸放湿性提高。 胡智文 11等作了涤纶表面包覆丝胶仿真丝纤维的研究发现：用丝胶溶液对涤纶进行涂覆处理，纤维的增重率随着丝胶浓度的增加而提高；经碱减量处理后进行丝胶被覆处理的纤维增重率要略高于未经碱减量处理的纤维，但增
10、重率提高效果并不显著。丝胶被覆仿真丝处理后的涤纶织物具有类似于真丝织物的凉爽性能和服用性能。 潘福奎 12等通过丝胶来改善涤纶的服用性能发现：涤纶的吸湿性和抗静电性在被丝胶加工和戊二醛固化处理后得到了很大的改善，即使 经过多次洗涤仍能保持处理效果。在被丝胶加工之后，涤纶的吸水性能被改善，毛吸效果平均增幅为 26 ；静电压和半衰期明显优于未用丝胶处理的涤纶样品，降幅分别为 50 和 67 。 周宏湘 13丝胶固着的方法，主要有醛类法、铬盐法、氯化三聚氰和二氯三嗪系活性染料法及氯烃有机化合物法。丝胶固着后，蚕丝原有的光泽、白度和手感等被遮蔽，但因利用丝胶，可得到 像 麻和羊毛一样的纤维材料，因而又
11、称仿麻或仿毛加工。在美国，将丝胶固着丝与化学纤维混合加捻，制造出高级服装，受到市场欢迎。 4、 丝素 性能研究 夏友谊 14等利用纳米 微粒特殊的小尺寸效应、量子效应和光电效应等赋予了纳米复合材料一些优良的性能，结合丝素的特点，将粘胶织物和棉织物作为被整理材料，研究经纳米 Ti02丝素复合膜整理前后织物上染率的变化。经复合膜整理后，织物表面的纳米 Ti02分散均匀、粒径较小，4 而且无论采用酸性染料、活性染料还是直接染料，对棉织物和粘胶织物染色时，经复合膜整理后两种织物的上染率均有一定程度的提高。 左葆齐 15等研究了不同条件下低温等离子体处理对再生丝素膜和再生丝素涂层涤棉织物柔软性的影响，指
12、出低温等离子体处理对蚕丝再生丝素膜和再生丝素涂层涤棉织 物柔软性有一定的影响。用等离子体技术和丝素整理剂处理棉织物，并与传统的抗皱整理工艺进行比较。结果表明：等离子体处理可以代替传统焙烘工序，织物的抗皱性提高，织物的强力保留率很高。 王坤龙 16影响丝素蛋白涂覆效果的因素有很多，诸如改性程度、丝素的分子量大小及交联剂种类等等，这些因素都会直接影响到最后的涂膜效果，即仿真丝效果。其中，所采用的丝素分子量若比较大，涂覆后的织物上的丝素牢度会较好，但织物的手感糙硬，失去了仿真丝的意义；若采用分子量较小的丝素蛋白进行涂覆，手感会柔软、光滑，但小分子的丝素蛋白溶失率较高 ，牢度较差。所以必须选择某一合适
13、分子量的丝素蛋白溶液，而对这一步工作已有人进行了探索，最后筛选出分子量大小为 5-8万的丝素分子进行涂膜较为合适。 三、 课题的研究内容及拟采取的研究方法、技术路线及研究难点，预期达到的目标 1、研究的方法 1.1 文献研究法 带着拟解决的问题 ，通过 阅读校期刊 文献 、研究生论文、相关著作 来获得资料， 然后经过分析、整理， 从而全面地、正确地了解掌握 基本理论等。 1.2 归纳法 通过对各文献的学习研究，归纳出丝蛋白改性涤纶舒适性研究空间及选择路径，在此基础之上提出丝蛋白改性涤纶舒适性的 实验 。 1.3 实验分析法 通过系统研究丝素与水性 PU复配对涤纶织物透湿性、回潮率、抗静电性、透
14、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值。 2、技术路线 1、准备涤纶面料； 2、对涤纶面料进行退浆； 3、对退浆后的涤纶面料进行碱减量处理； 4、对碱减量后的面料再经过二浸二轧整理液的处理，烘焙； 5、对处理前 后面料进行性能测试，并与碱减量后面料进行对比分析。 3、 拟解决的主要问题 5 1、 分析 丝蛋白改性涤纶舒适性 ； 2、 进行 丝蛋白改性涤纶舒适性的实验 ； 3、 对 丝蛋白改性涤
15、纶舒适性 进行实验分析 。 4、 研究难点 在检索参考文献时，由于对数据库的不了解和检索词的选择不当，使得常常检索到的文献不符要求，经过在检索课上的学习和向老师的虚心求教，学会了迅速和准确查找到自己所需文献资源的方法和技巧：首先应全面了解检索课题的相关问题，提炼主要概念与隐含概念，排除次要概念，以便选择检索词，并根据选定的检索系统、数据库的特点 ，进一步优化检索词。 5、 预期达到的目标 1、 系统查阅 10 15篇有关聚乙二醇改性涤纶织物的原理及应用研究的国内外文献（其中外文文献不少于 2篇，学术期刊类文献不少于 5篇），通过分类整理，并做进一步的加工，撰写出 1篇有关丝蛋白改性涤纶织物的应
16、用、原理及测试方法的文献综述。 2、认真通读指导教师指定的与本研究课题密切相关的 1 2篇外文文献（英文），并将其部分内容翻译成中文（翻译内容应连续，字数要在 2000汉字以上）。 3、 通过了解织物透湿性、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，研究丝蛋白改性对涤纶织物热舒适性及外观、风格以及机械性能的影响，为涤纶面料的生态环保型舒适性后整理加工提供依据。 4、通过拟写提纲、写成初稿、自查修改、教师修改、定稿等五个步骤，写出 1篇论据充分、文字通顺、格式规范的毕业论文。 四、论文详细工作进度和安排 1、 2010 年 10 月 18 日 2010 年 1
17、0 月 30 日： 教师确定毕业论文题目，学生完成选题 ； 2、 2010 年 10 月 30 日 2010 年 12 月 30 日：学生 完成论文参考文献的查阅、外文翻译、文献综述、开题报告 ； 3、 2011 年 01 月 04 日 2011 年 03 月 28 日： 完成论文的准备、初稿撰写 ； 4、 2010 年 03 月 31 日 2011 年 05 月 14 日： 毕业论文修改和定稿上交 ； 5、 2011 年 05 月 15 日 2010 年 05 月 25 日： 毕业论文评阅 ； 6、 2011 年 05 月 26 日 2011 年 05 月 30 日：毕业答辩及成绩评定。 五
18、、主要参考文献 1 杜孟芳 , 闵思佳 , 张海萍 , 丰强 , 朱良均 . 用丝素蛋白涂覆涤纶织物的研究 . 蚕业科学 . 2007, P(3): 427-432. 2 陈春侠 , 张宏伟 , 王慧敏 . 乙二醛与丝素复配整理剂对棉织物 的防皱整理 . 山东纺织科技 . 2005,P(3): 53-56. 3 王玉杰 , 陈国强 . 涤纶真丝化染整技术研究 . 染整技术 . 2010, P(3): 9-12. 6 4 张吉升 . 丝胶改善染色涤纶织物性能工艺研究 . 染整技术 . 2010, 32(2): 29-30. 5 张雨清 . 丝胶在功能性材料、纤维及织物上的应用 . 纺织学报 .
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