CN105544210A - 一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂及其制备方法 - Google Patents

一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂及其制备方法，具体操作步骤为：(1)将废蚕丝去除杂质，置于碳酸氢钠溶液中煮沸脱胶，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，再置于碳酸氢钠溶液中煮沸脱胶，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，然后置于烘箱中烘干，得到脱胶的蚕丝；(2)将脱胶的蚕丝置于溴化锂溶液中，静置溶解，取出冷却、透析、浓缩得到丝素溶液；(3)将丝素溶液中添加甘油和明胶，搅拌均匀形成膜液，调节PH值，然后添加戊二醛和壳聚糖，搅拌均匀，最后与含助剂的溶剂混合，得到基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂。该方法制备的织物后整理剂以复合膜的形式覆盖于织物的表面，有利于提高丝素蛋白整理剂的成膜性、延展性等。

Description

一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂及其制备方法。
背景技术：
丝素是蚕丝中的主要成分，约占蚕丝质量的70％，丝素暗白是一种天然蛋白，安全无毒，与机体有良好的生物相容性能，而且还具有独特的分子结构、优良的机械性能、极好的吸湿保湿性和抗微生物性能，因此丝素蛋白在新型高分子复合材料、生物医药材料和织物后整理材料都有诸多研究。
织物后整理材料是对织造后的织物进行表面整理，使织物的部分性能得到优化或增加某种性能。近年来随着人们对健康和环保的日益重视，无毒整理已成为必然的发展趋势，绿色环保的织物后整理材料越来越受到人们的关注。基于丝素溶液的整理剂就属于绿色环保的织物后整理材料，具有很好的生物相容性，无毒、无污染、可降解等优点。
中国专利CN101619541B(公开日2012.3.7)公开的一种绿色织物后整理方法，选用废蚕丝作为原料，经脱胶溶解透析后形成丝素溶液，将服装面料浸渍于丝素溶液中，并经乙二醇二缩水甘油醚处理，得到经后处理的绿色织物。该织物具有仿真丝的特性，滑爽挺括、悬垂、有光泽，而且还具有聚酯纤维的强力、耐磨性、回弹性和尺寸稳定性，并且生产过程肥人体和环境都无毒无害无污染，符合绿色加工技术的要求。中国专利CN103668982A(公开日2014.3.26)公开的一种丝素整理剂的制备方法，将蚕丝脱胶溶解后，用碱性蛋白酶水解，经纳滤膜过滤、活性炭吸附得到丝素整理液。该丝素整理液中在保证氨基酸不被破坏的基础上，得到不同分子量且含盐量更低的丝素整理剂，简单方便节约成本。
由上述现有技术可是，目前基于丝素的织物后整理剂为了保持丝素蛋白原有的特殊性质，很少添加其他助剂，但是单纯的丝素溶解后制成的丝素膜的力学性能欠佳、水中溶失率较大，覆盖纯丝素膜的织物其耐水洗性能较差，且经多次水洗后其仿真丝性将明显降低，持久耐用性差。因此有必要针对纯丝素蛋白溶液的缺陷，在保证原有特性的基础上，改善其性能，得到性能优良的织物改性后整理材料。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂及其制备方法，在纯丝素溶液中添加甘油、戊二醛、明胶和壳聚糖，对丝素蛋白进行改性，使制备的基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂与纯丝素溶液相比，复合膜的力学性能、附着能力、延展性能明显提高，有利于改善整理后织物的耐水洗、耐摩擦性能，还具有一定的抗菌性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂，其特征在于，所述基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂包含丝素溶液、甘油、戊二醛、明胶和壳聚糖，所述基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂中的各组分，按百分比计，包括：丝素蛋白3-8％、甘油4-6％、戊二醛2-7％、明胶5-8％和壳聚糖2-6％，其余为助剂和溶剂。
优选地，所述助剂为增塑剂、分散剂、增稠剂、防腐剂和防泛黄剂中的一种或几种，所述溶剂为去离子水。
本发明还提供了一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将废蚕丝去除杂质，置于5-8g/L的碳酸氢钠溶液中煮沸脱胶，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，再置于2-3g/L的碳酸氢钠溶液中煮沸脱胶，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，然后置于60℃烘箱中烘干，得到脱胶的蚕丝；
(2)将步骤(1)制备的脱胶的蚕丝置于溴化锂溶液中，60-80℃下静置溶解30-60min，取出冷却、透析、浓缩得到丝素溶液；
(3)将步骤(2)制备的丝素溶液中添加甘油和明胶，搅拌均匀形成膜液，调节PH值至6-7，然后添加戊二醛和壳聚糖，搅拌均匀，最后与含助剂的溶剂混合，得到基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，煮沸脱胶的温度为95-98℃，时间为60-90min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，蚕丝与溴化锂溶液的质量比为1:8-10。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，丝素溶液的质量分数为6-8％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，丝素溶液中丝素蛋白的分子量为80-125KDa。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的使用方法为涂覆法或者浸渍法。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂在织物的表面形成丝素蛋白复合膜。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂可以用于天然纤维织物、再生纤维素纤维织物和再生蛋白质纤维织物的后整理工艺。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的主要原料是丝素蛋白，丝素蛋白与人体皮肤具有良好的亲和性，是一种绿色天然环保的整理剂，适合于对织物性能功能性、保健性和舒适性整理，使织物具有仿真丝的手感、滑爽挺括、吸湿保湿、亲肤柔然。
(2)本发明制备的基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂中还添加甘油和明胶，其中甘油的吸湿性能强，能与丝素蛋白结合增强丝素蛋白的韧性，增加复合膜的光滑度、韧性和机械强度。明胶可作为增稠剂、成膜剂，具有优良的凝胶性、锁水性和成膜性。通过添加甘油和明胶可以提高丝素蛋白复合膜的机械性能、锁水性和成膜性，继而提高后整理织物的耐水洗性能和耐摩擦性能。
(3)本发明制备的基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂中还添加戊二醛和壳聚糖，其中戊二醛属于交联剂，可以增加丝素蛋白分子之间的作用，提高复合膜的强度。壳聚糖是一种天然碱性多糖，具有很好的成膜性、安全性、生物降解性、抗菌性。通过添加戊二醛和壳聚糖，提高丝素蛋白复合膜与织物表面的结合力，提高后整理的耐用性能。
(4)本发明制备的基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂可以提高织物的多项服用性能，如亲肤性、耐水洗性、尺寸稳定性、吸湿保湿性、悬垂性，而且该整理剂不影响织物的绿色环保性能，并且赋予抗菌保健功效。
(5)本发明制备的基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的方法简便，简单可行，成本低廉，经济效益高，而且安全可靠，效果持久，使用率高。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)将废蚕丝去除杂质，置于5g/L的碳酸氢钠溶液中，95℃下煮沸脱胶60min，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，再置于2g/L的碳酸氢钠溶液中，95℃下煮沸脱胶60min，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，然后置于60℃烘箱中烘干，得到脱胶的蚕丝。
(2)将步骤(1)制备的1重量份的脱胶的蚕丝置于8份的溴化锂溶液中，60℃下静置溶解30min，取出冷却、透析、浓缩得到质量分数为8％的丝素溶液，其中丝素蛋白的分子量为125KDa。
(3)将步骤(2)制备的丝素溶液中添加甘油和明胶，搅拌均匀形成膜液，调节PH值至6，然后添加戊二醛和壳聚糖，搅拌均匀，最后与含增塑剂、分散剂、增稠剂、防腐剂和防泛黄剂的去离子水混合，得到基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂，其中丝素蛋白3％、甘油4％、戊二醛2％、明胶5％和壳聚糖2％。
实施例2：
(1)将废蚕丝去除杂质，置于8g/L的碳酸氢钠溶液中，98℃下煮沸脱胶90min，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，再置于3g/L的碳酸氢钠溶液中，98℃下煮沸脱胶90min，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，然后置于60℃烘箱中烘干，得到脱胶的蚕丝。
(2)将步骤(1)制备的1重量份的脱胶的蚕丝置于10份的溴化锂溶液中，80℃下静置溶解60min，取出冷却、透析、浓缩得到质量分数为6％的丝素溶液，其中丝素蛋白的分子量为80KDa。
(3)将步骤(2)制备的丝素溶液中添加甘油和明胶，搅拌均匀形成膜液，调节PH值至7，然后添加戊二醛和壳聚糖，搅拌均匀，最后与含增塑剂、分散剂、增稠剂、防腐剂和防泛黄剂的去离子水混合，得到基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂，其中丝素蛋白8％、甘油6％、戊二醛7％、明胶8％和壳聚糖6％。
实施例3：
(1)将废蚕丝去除杂质，置于6g/L的碳酸氢钠溶液中，97℃下煮沸脱胶80min，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，再置于2.5g/L的碳酸氢钠溶液中，96℃下煮沸脱胶70min，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，然后置于60℃烘箱中烘干，得到脱胶的蚕丝。
(2)将步骤(1)制备的1重量份的脱胶的蚕丝置于9份的溴化锂溶液中，70℃下静置溶解50min，取出冷却、透析、浓缩得到质量分数为7％的丝素溶液，其中丝素蛋白的分子量为105KDa。
(3)将步骤(2)制备的丝素溶液中添加甘油和明胶，搅拌均匀形成膜液，调节PH值至6.5，然后添加戊二醛和壳聚糖，搅拌均匀，最后与含增塑剂、分散剂、增稠剂、防腐剂和防泛黄剂的去离子水混合，得到基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂，其中丝素蛋白5％、甘油5％、戊二醛6％、明胶7％和壳聚糖4％。
实施例4：
(1)将废蚕丝去除杂质，置于7g/L的碳酸氢钠溶液中，98℃下煮沸脱胶60min，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，再置于3g/L的碳酸氢钠溶液中，95℃下煮沸脱胶90min，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，然后置于60℃烘箱中烘干，得到脱胶的蚕丝。
(2)将步骤(1)制备的1重量份的脱胶的蚕丝置于8.5份的溴化锂溶液中，65℃下静置溶解50min，取出冷却、透析、浓缩得到质量分数为7.5％的丝素溶液，其中丝素蛋白的分子量为92KDa。
(3)将步骤(2)制备的丝素溶液中添加甘油和明胶，搅拌均匀形成膜液，调节PH值至6.2，然后添加戊二醛和壳聚糖，搅拌均匀，最后与含增塑剂、分散剂、增稠剂、防腐剂和防泛黄剂的去离子水混合，得到基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂，其中丝素蛋白7％、甘油4％、戊二醛3％、明胶7％和壳聚糖5％。
实施例5：
(1)将废蚕丝去除杂质，置于5.5g/L的碳酸氢钠溶液中，98℃下煮沸脱胶90min，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，再置于2g/L的碳酸氢钠溶液中，98℃下煮沸脱胶90min，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，然后置于60℃烘箱中烘干，得到脱胶的蚕丝。
(2)将步骤(1)制备的1重量份的脱胶的蚕丝置于10份的溴化锂溶液中，60℃下静置溶解60min，取出冷却、透析、浓缩得到质量分数为7.3％的丝素溶液，其中丝素蛋白的分子量为115KDa。
(3)将步骤(2)制备的丝素溶液中添加甘油和明胶，搅拌均匀形成膜液，调节PH值至6-7，然后添加戊二醛和壳聚糖，搅拌均匀，最后与含增塑剂、分散剂、增稠剂、防腐剂和防泛黄剂的去离子水混合，得到基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂，其中丝素蛋白8％、甘油4％、戊二醛5％、明胶8％和壳聚糖6％。
实施例6：
(1)将废蚕丝去除杂质，置于8g/L的碳酸氢钠溶液中，98℃下煮沸脱胶90min，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，再置于2g/L的碳酸氢钠溶液中，98℃下煮沸脱胶90min，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，然后置于60℃烘箱中烘干，得到脱胶的蚕丝。
(2)将步骤(1)制备的1重量份的脱胶的蚕丝置于9份的溴化锂溶液中，75℃下静置溶解50min，取出冷却、透析、浓缩得到质量分数为6-8％的丝素溶液，其中丝素蛋白的分子量为95KDa。
(3)将步骤(2)制备的丝素溶液中添加甘油和明胶，搅拌均匀形成膜液，调节PH值至7，然后添加戊二醛和壳聚糖，搅拌均匀，最后与含增塑剂、分散剂、增稠剂、防腐剂和防泛黄剂的去离子水混合，得到基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂，其中丝素蛋白8％、甘油5％、戊二醛7％、明胶5％和壳聚糖2％。
经检测，实施例1-6制备的基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的丝素蛋白复合膜与纯丝素蛋白膜相比，其的机械强度、对皮肤刺激性、抗菌性结果如下所示：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例
断裂强力(MPa) 21 29 23 25 26 24 16
断裂伸长率(％) 8.4 9.6 8.8 9.0 8.9 9.2 2.3
对皮肤刺激性 无刺激 无刺激 无刺激 无刺激 无刺激 无刺激 无刺激
抗菌率(％) 57 68 62 59 64 66 23
经检测，实施例1-6制备的基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂与纯丝素溶液整理剂整理的织物的耐水洗性、耐摩擦性能和尺寸稳定性结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂与纯丝素蛋白溶液整理剂相比，其覆盖于织物表面的丝素蛋白膜的机械性能明显提高，对皮肤无刺激性，抗菌性好，而且经基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂整理的织物的耐水洗、耐摩擦性能都明显提高，尺寸稳定性好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂，其特征在于，所述基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂包含丝素溶液、甘油、戊二醛、明胶和壳聚糖，所述基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂中的各组分，按百分比计，包括：丝素蛋白3-8％、甘油4-6％、戊二醛2-7％、明胶5-8％和壳聚糖2-6％，其余为助剂和溶剂。
2.根据权利要求1所述的一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂，其特征在于，所述助剂为增塑剂、分散剂、增稠剂、防腐剂和防泛黄剂中的一种或几种，所述溶剂为去离子水。
3.一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将废蚕丝去除杂质，置于5-8g/L的碳酸氢钠溶液中煮沸脱胶，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，再置于2-3g/L的碳酸氢钠溶液中煮沸脱胶，捞出拧干，清水洗涤至无滑腻感，然后置于60℃烘箱中烘干，得到脱胶的蚕丝；
(2)将步骤(1)制备的脱胶的蚕丝置于溴化锂溶液中，60-80℃下静置溶解30-60min，取出冷却、透析、浓缩得到丝素溶液；
(3)将步骤(2)制备的丝素溶液中添加甘油和明胶，搅拌均匀形成膜液，调节PH值至6-7，然后添加戊二醛和壳聚糖，搅拌均匀，最后与含助剂的溶剂混合，得到基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂。
4.根据权利要求3所述的一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，煮沸脱胶的温度为95-98℃，时间为60-90min。
5.根据权利要求3所述的一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，蚕丝与溴化锂溶液的质量比为1:8-10。
6.根据权利要求3所述的一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，丝素溶液的质量分数为6-8％。
7.根据权利要求3所述的一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，丝素溶液中丝素蛋白的分子量为80-125KDa。
8.根据权利要求3所述的一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的使用方法为涂覆法或者浸渍法。
9.根据权利要求3所述的一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂在织物的表面形成丝素蛋白复合膜。
10.根据权利要求3所述的一种基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，基于改性丝素蛋白溶液的织物后整理剂可以用于天然纤维织物、再生纤维素纤维织物和再生蛋白质纤维织物的后整理工艺。
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