CN111441182A - 一种抗菌大豆蛋白纤维面料及其染整加工工艺 - Google Patents

一种抗菌大豆蛋白纤维面料及其染整加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗菌大豆蛋白纤维面料及其染整加工工艺，包括漂白、染色及后整理步骤，所述染色步骤包括：S1、预处理：将大豆蛋白纤维置于温度为80～85℃的含有1～5g/L玉米朊/N‑2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒的水溶液中振荡处理5～10min，加入碳酸氢钠，浸渍1～10min，取出，水洗至中性，晾干；S2、染色：对上述改性大豆蛋白纤维采用活性染料进行染色。本发明采用玉米朊/N‑2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒对大豆纤维进行预处理，在不加入无机盐促染和低碱浓度固色的情况下，面料的上染料和固色率仍然略高于传统加盐染色工艺，且染色后的面料表现出较好的柔软度和光泽度。

Description

一种抗菌大豆蛋白纤维面料及其染整加工工艺
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，特别是涉及一种抗菌大豆蛋白纤维面料及其染整加工工艺。
背景技术
大豆蛋白纤维是由大豆蛋白和聚乙烯醇按一定比例共混的溶液通过湿法纺丝经缩醛化反应而制得的一种再生大白纤维。大豆蛋白纤维具有单丝细度细、比重轻、强伸度高、光泽柔和、吸湿导湿性好、穿着舒适、手感柔软等特点。但是大豆蛋白纤维在染色过程中普遍表现出染深性和均染性较差、色牢度较低、手感易发硬等问题。
针对这些问题，采用活性染料对大豆纤维进行染色，可得到较高的固着率和固着效率，但是该过程中必须加入大量的无机盐。另外一个有效的途径是对纤维进行阳离子化改性，如吕景春，王进，孙昌明采用经氧化降解壳聚糖作为阳离子改性剂，对大豆纤维进行前处理，可以在不降低染色牢度的情况下改善活性染料的染色效果[1]，但是染色过程中仍需要加入无机盐促染。同时，上述学者还研究了壳聚糖衍生物(HTCC)和NMA-HTCC对大豆纤维纤维染色性能的影响，发现NMA-HTCC具有较强的促染作用，染色过程中不需要加入无机盐，与传统染色工艺相比，不仅明显提高了染料在织物表面的K/S值，而且织物的耐水洗色牢度与传统染色相当，这证明，经NMA-HTCC改性的大豆纤维可以实现无盐染色[2]。但是，经NMA-HTCC改性后的纤维表面较粗糙，降低了大豆蛋白纤维原有的光泽感，且对纯碱用量较为敏感，需要较高浓度的碱量才能够实现增深和固色。因此，开发出无盐、低碱染色工艺，增深效果、固色效果好，且不牺牲大豆纤维本身的优点的染整工艺是非常有必要的。
玉米朊分子结构中含有明显的亲水区和疏水区，有独特的自组装性、成膜性和凝胶性，因此被应用于药物输送载体系统、可食性材料制备方面。但是未有将其与N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合形成颗粒，作为阳离子改性剂对大豆纤维进行阳离子化改性的报道。
N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖相比壳聚糖具有更高的可溶性，且带正电性和在生物粘膜表面的易附着性，目前通常用作药物控释载体，目前未有将其与玉米朊复合形成颗粒，作为阳离子改性剂对大豆纤维进行阳离子化改性的报道。
参考文献：
[1]吕景春,王进,孙昌明.氧化降解壳聚糖在大豆纤维染色中的应用[J].纺织科技进展,2013(01):31-34+40.
[2]吕景春,杜梅,王春霞,周青青.壳聚糖衍生物对大豆蛋白复合纤维性能的影响[J].针织工业,2015(05):47-51.
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种具有无盐、低碱特点的适用于对大豆纤维进行染色加工的工艺。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种大豆蛋白纤维面料染整加工工艺，包括漂白、染色及后整理步骤，所述染色步骤包括：
S1、大豆纤维蛋白改性：将大豆蛋白纤维置于温度为80～85℃的含有1～5g/L玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒的水溶液中振荡处理5～10min，加入碳酸氢钠，浸渍1～10min，取出，水洗至中性，晾干；
S2、染色：对上述改性大豆蛋白纤维采用活性染料进行染色。
进一步地，所述水溶液中玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒的浓度为3g/L。
进一步地，所述玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒制备方法包括以下步骤：
将玉米朊溶于80～90％(v/v)的乙醇溶液中，在保持剪切速度为300～500rpm，pH为3.0～4.0的条件下，将上述溶液缓慢滴加到含有1～5％N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的水溶液中，充分搅拌后，除去乙醇，离心，上清液冷冻干燥，得到玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒。
进一步地，按玉米朊：N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖为30～55:1的重量比将玉米朊乙醇溶液滴加到含有2～4％N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的水溶液中。
进一步地，所述玉米朊和N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的重量比为52:1。
进一步地，所述染色具体步骤为：把化好的染料在室温下加入染缸中，浴比为1:40～50，以1～2℃/min升温至50～60℃，保温染色40～60min；在温度为65～80℃的条件下加入1～3g/L纯碱，固色10～30min，降温，水洗后在80～90℃下皂煮10～20min；在50～60℃下水洗5～10min，冷水洗1～5min。
进一步地，所述漂白工艺选自氧漂法、还原漂法及氧漂-还原漂复合法中的一种。
进一步地，所述漂白工艺为氧漂-法，所述氧漂是在温度为90～95℃，在含30％双氧水10～30g/L、纯碱1～3g/L、硅酸钠1～5g/L及渗透剂ECP-2 1～2g/L的水中氧漂50～80min。
进一步地，所述后整理步骤包括：在温度为25～40℃，将大豆蛋白纤维放入3～6g/L含有柔软剂，且pH为4～6的水中浸轧10～30min，浸轧后经脱水、烘干和定型处理，即得。
本发明另一目的在于提供如上述工艺制备得到的大豆蛋白纤维面料。
因此，本发明具有以下有益效果：
1)本发明通过反溶剂沉淀法制备得到玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒，该复合颗粒呈现强的正电性，可与染料中的阴离子形成离子键，促进染料与纤维的结合，利于染料在纤维表面的固着。将其作为阳离子改性剂对大豆纤维改性后，在染色阶段无需加入无机盐即表现出良好的增深效果；且固色阶段在较低碱浓度的情况下即能获得较高的固色率，对纯碱用量不敏感，上染率和固色率均略高于传统加盐染色工艺。
2)采用本发明提供的玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒对大豆蛋白纤维改性后进行染色获得的织物手感柔软，且更重要的是不会降低其本身的光泽感。
3)抗菌试验证明，经玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒改性后表现出优良的抗菌性能，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等具有良好的抑制效果。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方法，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例一、玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖颗粒制备
将玉米朊溶于85％(v/v)的乙醇溶液中，在保持剪切速度为400rpm，pH为4.0的条件下，按玉米朊：N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖＝52:1的重量比将上述溶液缓慢滴加到含有3％N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的水溶液中，充分搅拌后，旋转蒸发除去乙醇，4000rpm离心，上清液冷冻干燥，得到玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒。
实施例二、玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖颗粒制备
将玉米朊溶于80％(v/v)的乙醇溶液中，在保持剪切速度为400rpm，pH为3.0的条件下，按玉米朊：N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖＝50:1的重量比将上述溶液缓慢滴加到含有2％N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的水溶液中，充分搅拌后，旋转蒸发除去乙醇，4000rpm离心，上清液冷冻干燥，得到玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒。
实施例三、玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖颗粒制备
将玉米朊溶于85％(v/v)的乙醇溶液中，在保持剪切速度为400rpm，pH为4.0的条件下，按玉米朊：N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖＝48:1的重量比将上述溶液缓慢滴加到含有5％N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的水溶液中，充分搅拌后，旋转蒸发除去乙醇，4000rpm离心，上清液冷冻干燥，得到玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒。
实施例四、玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖颗粒制备
实施例四与实施例1的区别在于，所述玉米朊、N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的重量比为55:1，其余参数与实施例相同。
实施例五、玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖颗粒制备
实施例五与实施例1的区别在于，所述玉米朊、N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的重量比为30:1，其余参数与实施例相同。
实施例六、一种大豆蛋白纤维面料染整加工工艺
S1、氧漂：在温度为90℃的条件下，将大豆蛋白纤维放入含30％双氧水20g/L、纯碱2g/L、硅酸钠2g/L及渗透剂ECP-2 1g/L的水中氧漂60min；
S2、预处理：将漂白大豆蛋白纤维置于温度为80℃的含有3g/L实施例1制备的玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒的水溶液中振荡处理10min，加入碳酸氢钠，浸渍10min，取出，水洗至中性，晾干；
S3、染色：在染缸中加入提前化好的3％owf的Megafix B，浴比为1:50，以1.0℃/min的升温速度升温至60℃，保温染色50min；往染缸中加入2g/L纯碱，在70℃下固色30min，降温，水洗，加入皂粉2g/L，90℃下皂煮15min，60℃下水洗10min，冷水洗5min；
S4、后处理：在温度为35℃的条件下，将大豆纤维放入含有3g/L柔软剂CWS，pH为4.0的水中浸轧20min，浸轧后经脱水、烘干和拉幅定型处理，即得。
实施例七、一种大豆蛋白纤维面料染整加工工艺
S1、氧漂：在温度为95℃，将大豆蛋白纤维放入含30％双氧水15g/L、纯碱3g/L及硅酸钠3g/L、渗透剂ECP-2 2g/L的水中氧漂70min；
S2、预处理：将漂白大豆蛋白纤维置于温度为85℃的含有5g/L实施例2制备的玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒的水溶液中振荡处理8min，加入碳酸氢钠，浸渍10min，取出，水洗至中性，晾干；
S3、染色：在染缸中加入提前化好的2％owf的Megafix B，浴比为1:40，以1.0℃/min的升温速度升温至60℃，保温染色60min；往染缸中加入3g/L纯碱，在65℃下固色30min，降温，水洗，加入皂粉2g/L，90℃下皂煮20min，55℃下水洗10min，冷水洗5min；
S4、后处理：在温度为30℃的条件下，将大豆纤维放入含有5g/L柔软剂CWS，pH为5.0的水中浸轧30min，浸轧后经脱水、烘干和拉幅定型处理，即得。
实施例八、一种大豆蛋白纤维面料染整加工工艺
S1、氧漂：在温度为95℃，将大豆蛋白纤维放入含30％双氧水30g/L、纯碱1g/L及硅酸钠1g/L、渗透剂ECP-2 1g/L的水中氧漂80min；
S2、预处理：将漂白大豆蛋白纤维置于温度为85℃的含有1g/L实施例3制备的玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒的水溶液中振荡处理8min，加入碳酸氢钠，浸渍10min，取出，水洗至中性，晾干；
S3、染色：在染缸中加入提前化好的1％owf的Megafix B，浴比为1:45，以1.0℃/min的升温速度升温至60℃，保温染色60min；往染缸中加入3g/L纯碱，在50℃下固色30min，降温，水洗，加入皂粉2g/L，85℃下皂煮15min，60℃下水洗10min，冷水洗5min；
S4、后处理：在温度为40℃的条件下，将大豆纤维放入含有6g/L柔软剂CWS，pH为6.0的水中浸轧20min，浸轧后经脱水、烘干和拉幅定型处理，即得。
以实施例四和实施例五制备的玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒替换实施例六中的玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒分别制备得到实施例九～十大豆蛋白纤维面料。
对比例一
与实施例六区别在于，所述预处理步骤仅采用玉米朊对大豆玉米纤维进行改性处理，其余参数与实施例六相同。
对比例二
与实施例六区别在于，所述预处理步骤仅采用N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖对大豆玉米纤维进行改性处理，其余参数与实施例六相同。
对比例三
与实施例六区别在于，所述预处理步骤采用NMA-HTCC替代实施例1玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒对大豆纤维进行预处理，其余参数与实施例六相同。
试验例一、染色性能评价
1.1上染百分率测试：采用722型光栅分光光度计分别测定染色前后染液吸光度，按下式计算上染百分率(E％)。
Figure BDA0002468372520000061
1.2K/S值及固色率测试
染色试样的表观色深度K/S值在UltraScan XE测试仪(美国HunterLab公司)上测定，测色光源为D65光源，10°视角，试样折叠四层，每个试样测试4点，取4点的平均值。
固色率按下式计算：
Figure BDA0002468372520000062
1.3耐洗色牢度测试
按照CB/T 251-2008/ISO 105-A03:1993《纺织品色牢度试验》：耐家庭和商业洗涤的色牢度方法测试。
1.4面料光泽度及柔软度测评价
邀请12名专业检验人员采用一捏、二摸、三抓、四看方法对织物的光泽度及柔软度作出判断，将不同检验员对同一织物的评分相加取平均值即为该样品的评分，根据评分评价各织物的优劣，评分结果如下表4。
1.5抗菌性
按照CB/T20944.1-2007《纺织品抗菌性能的评价》中的琼脂平皿扩散法测定试样的抗菌性，试验菌种采用金黄色葡萄球菌ATCC25923和大肠杆菌ATCC 25922。
2.结果
表1上染率测试结果
试样 上染率(％)
实施例六 72.61
实施例七 69.24
实施例八 68.32
实施例九 61.85
实施例十 60.59
对比例一 30.17
对比例二 56.48
对比例三 66.94
传统加盐染色工艺 66.08
注：传统加盐染色工艺，其中，大豆纤维未经改性元明粉用量为50g/L。
由表1可知，经玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒改性后提高了大豆纤维面料对活性染料的吸附效果，在无盐情况下上染料依然高于传统加盐染色工艺和NMA-HTCC。从对比例一～三实验结果看出，由于醇溶蛋白存在疏水部分，一定程度上增大了染料与纤维面料之间的排斥作用，因此如果单独通过玉米朊改性无法产生较明显的促染效果；其次如果仅仅加入N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖，上染率与传统加盐染色加工工艺有所降低；如果采用NMA-HTCC对大豆纤维进行改性，在不含无机盐的情况下，上染率与传统加盐染色工艺相当，表现出良好的促染效果。
表2 K/S值及固色率测试结果
试样 皂洗前K/S值 皂洗后K/S值 ΔK/S 固色率/％
实施例六 15.848 15.637 0.211 98.67
实施例七 15.727 15.425 0.302 98.08
实施例八 15.506 15.168 0.338 97.82
实施例九 15.225 14.283 0.942 93.81
实施例十 15.189 14.035 1.154 92.40
对比例一 6.562 3.690 2.872 56.23
对比例二 13.435 9.581 3.854 71.31
对比例三 14.893 13.133 1.760 88.18
传统加盐染色工艺 14.152 13.195 0.957 93.24
由上表2可知，经玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒改性后的大豆纤维在不加入无机盐促染的前提下皂洗前K/S值仍然略高于传统加盐染色加工工艺，说明玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒对大豆纤维染色有显著的增深效果；同时，在低碱浓度下，仍然表现出较高的固色率(固色率高于传统加盐染色工艺)。而对比例一试样皂洗前K/S值低于传统加盐染色工艺，未表现出增深的效果；对比例二和三同样没有加入中性盐进行促染，但是皂洗前K/S值与传统加盐染色工艺相当，说明经N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖或者NMA-HTCC改性亦能实现增深效果；但是在固色率方面，对比例一～三均与实施例六表现出较大的差异，可能需要加入少量的纯碱进行固色才能达到与传统加盐染色工艺相当的固色效果。
表3耐洗色牢度测试结果
Figure BDA0002468372520000081
Figure BDA0002468372520000091
由上表3可知，皂洗牢度的效果玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒改性＞传统加盐染色工艺＞NMA-HTCC改性＞N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖改性＞玉米朊改性。
表4面料光泽度及柔软度测评价结果
试样 柔软度(分) 光泽度(分)
实施例六 4.42±0.67 4.33±0.65
实施例七 4.08±0.99 4.00±0.60
实施例八 4.17±0.83 4.25±0.62
实施例九 4.03±0.57 4.14±0.39
实施例十 3.92±0.90 4.05±0.51
对比例一 3.85±0.48 4.03±0.73
对比例二 3.24±0.31<sup>*</sup> 3.18±0.55<sup>*</sup>
对比例三 2.86±0.84<sup>**</sup> 2.67±0.71<sup>**</sup>
与实施例六组相比，*P＜0.05；**P＜0.01。
注：分档评分一共分为6档，0分表示最差，1分表示很差，2分表示合格，3分表示中等，4分表示良好，5分表示最优，按照上述分档得出试样的风格值。
由上表可看出，经玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒改性后的大豆蛋白纤维具有良好的柔软感和光泽度，其柔软感和光泽度评分显著高于经N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖改性(P＜0.05)，且极显著高于经NMA-HTCC改性。
表5抗菌性能测试结果
Figure BDA0002468372520000101
由上表5可看出，本发明实施例六～十织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有良好的抑菌效果。
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，举凡所述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)

1.一种大豆蛋白纤维面料染整加工工艺，包括漂白、染色及后整理步骤，其特征在于，所述染色步骤包括：
S1、预处理：将大豆蛋白纤维置于温度为80～85℃的含有1～5g/L玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒的水溶液中振荡处理5～10min，加入碳酸氢钠，浸渍1～10min，取出，水洗至中性，晾干；
S2、染色：对上述改性大豆蛋白纤维采用活性染料进行染色。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述水溶液中玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒的浓度为3g/L。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒制备方法包括以下步骤：
将玉米朊溶于80～90％(v/v)的乙醇溶液中，在保持剪切速度为300～500rpm，pH为3.0～4.0的条件下，将上述溶液缓慢滴加到含有1～5％N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的水溶液中，充分搅拌后，除去乙醇，离心，上清液冷冻干燥，得到玉米朊/N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖复合颗粒。
4.如权利要求3所述的工艺，其特征在于，按玉米朊：N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖为30～55:1的重量比将玉米朊乙醇溶液滴加到含有2～4％N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的水溶液中。
5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述玉米朊和N-2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的重量比为52:1。
6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述染色具体步骤为：把化好的染料在室温下加入染缸中，浴比为1:40～50，以1～2℃/min升温至50～60℃，保温染色40～60min；在温度为65～80℃的条件下加入1～3g/L纯碱，固色10～30min，降温，水洗后在80～90℃下皂煮10～20min，在50～60℃下水洗5～10min，冷水洗1～5min。
7.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述漂白工艺选自氧漂法、还原漂法及氧漂-还原漂复合法中的一种。
8.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，所述漂白工艺为氧漂-法，所述氧漂是在温度为90～95℃，在含30％双氧水10～30g/L、纯碱1～3g/L、硅酸钠1～5g/L及渗透剂ECP-2 1～2g/L的水中氧漂50～80min。
9.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述后整理步骤包括：在温度为25～40℃的条件下，将大豆蛋白纤维放入3～6g/L含有柔软剂，且pH为4～6的水中浸轧10～30min，浸轧后经脱水、烘干和定型处理，即得。
10.如权利要求1～9任一所述工艺制备得到的大豆蛋白纤维面料。
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