蚕丝蛋白涂复涤纶织物的研究

论文摘要

本研究利用丝素、丝胶和壳聚糖等生物资源高分子溶液涂复涤纶织物，把涤纶织物的高强度、高弹性与蚕丝蛋白等天然高分子的人体亲和性、舒适性进行有机结合，通过涂复整合成蚕丝蛋白涂复涤纶织物的新功能面料，对合成纤维的天然化研究具有重要意义。丝素蛋白的制备及丝素溶液特性的研究发现，中性盐制备的丝素分子量呈连续分布，不同方法制取的丝素蛋白分子量大小变化不大，大部分集中在20.1kD以上。不同条件下的H2SO4制备的丝素分子量为4kD的肽段最多。丝素溶液是不稳定的，在室温条件下存放时，容易降解为分子量更小的多肽或者氨基酸。随着H2SO4浓度的升高，水解时间的延长及水解温度的提高，水解丝素的含氮量、粗蛋白含量、氨基态氮含量、水解度都随之升高。硫酸水解丝素过程中一些氨基酸被破坏，随着水解温度的升高，酪氨酸含量逐渐减少，甘氨酸含量少于丙氨酸。水解温度、硫酸浓度及水解时间对水解度、丝素粉的回收率和总氨基酸含量的影响极显著，对平均肽链长度影响不显著。水解温度和硫酸浓度在丝素的制备中是重要因素。120℃高温条件下制备的丝胶溶液的分子量主要集中在97～40kD之间，100℃温度条件下制备的丝胶溶液的分子量主要集中在50kD以上。化学刻蚀减量处理方法条件直接关系到涤纶织物的涂复整理效果。本研究中选择确定化学减量率为8％左右的处理条件。即NaOH、乙二胺浓度、1227的浓度分别为：0.8％（w／w）、20％（v／v）、0.4％（v／v）、70℃水浴、处理1h。通过化学刻蚀减量处理，在涤纶纤维上引入-NH2、-COOH和-OH等活性基团，并在纤维表面形成裂缝和凹槽，使丝素等生物资源高分子与涤纶产生化学交联和物理吸附作用，为涤纶织物面料的涂复整理创造条件。丝素、丝素／壳聚糖、丝胶、丝胶／丝素4种溶液涂复整理涤纶织物，并用EH（多胺多醇低分子缩合物）作为交联剂：（1）平均涂复增重率在8％以上。（2）用丝素、丝素／壳聚糖混合液涂复整理涤纶织物的热水溶失保持率达到80％以上；而丝胶涂复整理涤纶织物的热水保持率平均为70％左右；丝胶／丝素混合液涂复整理涤纶织物的热水溶失保持率在75％左右。（3）涂复整理涤纶织物的回潮率提高了2.2～3.8倍。（4）涂复整理涤纶织物的断裂强度和断裂伸长比化学刻蚀减量处理的涤纶织物有所提高，断裂强度与原织物（CK）相比有所降低，但相差不大。（5）织物的硬挺度有明显提高。（6）织物的厚度提高了5.88％～17.65％。（7）织物透气性都有不同程度的降低。（8）涤纶织物经过涂复液整理后，其静电压峰值和静电压衰减时间都得到了明显的改善。（9）根据扫描电镜观察，织物形态有显著差异。（10）涂复整理涤纶织物的红外光谱图中，非常明显的出现了涂复液的特征吸收光谱。根据涂复整理涤纶织物的理化性能、形态特征和分子结构的变化，揭示了蚕丝蛋白涂复整理涤纶织物的机理：一是物理的机械吸附作用，使涂复液固定在涤纶织物上；二是涂复液与涤纶织物纤维之间存在较强的分子间作用力，蚕丝蛋白的结晶度高，分子结构由无定形向β-折叠结构转化。为进一步利用蚕丝蛋白等生物资源高分子涂复整理涤纶织物，研制新服用功能织物材料，提供了科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1 丝绸——蚕丝的组成
• 1.1 丝素的组成、结构和性能
• 1.2 丝胶的组成、结构和性能
• 2 蚕丝的应用
• 2.1 传统的优良服饰材料
• 2.2 蚕丝蛋白共混膜
• 2.2.1 丝素共混膜
• 2.2.2 丝胶共混膜
• 2.3 蚕丝蛋白的织物整理
• 2.3.1 丝素的织物整理
• 2.3.2 丝胶的织物整理
• 3 甲壳素/壳聚糖
• 3.1 织物的抗皱整理
• 3.1.1 棉织物的抗皱整理
• 3.1.2 真丝织物的抗皱整理
• 3.1.3 羊毛织物的抗皱整理
• 3.2 抗菌整理
• 3.3 抗静电整理
• 3.4 改善织物染色性能
• 3.5 其它应用
• 4 课题意义和研究内容
• 4.1 课题意义
• 4.2 研究内容
• 第二章 丝素蛋白溶液特性的研究
• 1 材料和方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 纤维状丝素的制备
• 1.2.2 不同中性盐溶液制备丝素蛋白
• 2SO₄制备丝素蛋白'>1.2.3 H₂SO₄制备丝素蛋白
• 1.2.4 丝胶溶液的制备
• 1.2.5 SDS-PAGE方法测定丝素的分子量
• 1.2.6 总氮含量的测定
• 1.2.7 多肽含量的测定
• 1.2.8 氨基态氮（-NH2）含量的测定
• 1.2.9 游离氨基酸含量的测定
• 1.2.10 水解度（DH）的测定
• 1.2.11 平均肽链长度的计算
• 1.2.12 数据分析
• 2 结果
• 2.1 中性盐制备丝素蛋白
• 2SO₄制备丝素蛋白'>2.2 H₂SO₄制备丝素蛋白
• 2.3 丝胶溶液
• 3 结果分析
• 4 结论
• 第三章 蚕丝蛋白在涤纶织物表面涂复整理效果的研究
• 1 材料方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 丝素溶液的制备
• 1.2.2 丝胶溶液的制备
• 1.2.3 壳聚糖溶液的制备
• 1.2.4 涤纶织物的化学处理
• 1.2.5 丝素溶液涂复整理涤纶织物
• 1.2.6 丝素/壳聚糖混合溶液涂复整理涤纶织物
• 1.2.7 丝胶溶液涂复整理涤纶织物
• 1.2.8 丝胶/丝素溶液涂复整理涤纶织物面料
• 1.2.9 正交试验结果的统计分析
• 2 结果与讨论
• 2.1 化学刻蚀减量处理
• 2.2 丝素溶液涂复整理涤纶织物面料
• 2.3 丝素/壳聚糖混合溶液涂复整理涤纶织物面料
• 2.4 丝胶溶液涂复整理涤纶织物面料
• 2.5 丝胶/丝素混合溶液涂复整理涤纶织物面料
• 3 结论
• 第四章 蚕丝蛋白涂复涤纶织物的结构特性研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 纤维状丝素的制备
• 1.2.2 丝素溶液的制备
• 1.2.3 丝胶溶液的制备
• 1.2.4 壳聚糖溶液的制备
• 1.2.5 涤纶织物面料的化学刻蚀减量处理
• 1.2.6 丝素溶液涂复整理涤纶织物
• 1.2.7 丝素/壳聚糖混合溶液涂复整理涤纶织物
• 1.2.8 丝胶溶液涂复整理涤纶织物
• 1.2.9 丝胶/丝素混合溶液涂复整理涤纶织物
• 1.2.10 涂复增重率
• 1.2.11 涂复整理涤纶织物耐热水洗涤性的测定
• 1.2.12 回潮率的测定
• 1.2.13 拉伸断裂强度和断裂伸长率的测定
• 1.2.14 斜面法测硬挺度
• 1.2.15 织物厚度测试
• 1.2.16 织物透气性测试
• 1.2.17 织物抗静电性测定
• 1.2.18 电镜测试
• 1.2.19 FTIR红外光谱分析
• 2 结果与讨论
• 2.1 涂复增重率
• 2.2 涂复整理涤纶织物耐热水洗涤性
• 2.3 回潮率
• 2.4 拉伸断裂强力和断裂伸长率
• 2.5 涂复涤纶织物的硬挺度
• 2.6 织物厚度变化
• 2.7 织物透气性
• 2.8 织物抗静电性
• 2.9 涂复整理涤纶织物形态的变化
• 2.10 涂复整理涤纶织物结构的变化
• 2.10.1 化学刻蚀减量处理对涤纶纤维结构的影响
• 2.10.2 丝胶涂复整理涤纶织物结构的变化
• 2.10.3 丝胶/丝素混合液对涤纶织物涂复整理的效果
• 2.10.4 丝素涂复整理涤纶织物的效果
• 2.10.5 丝素/壳聚糖混合溶液涂复整理涤纶织物的效果
• 3 结论
• 第五章 总结
• 1 主要结论
• 2 主要创新点
• 3 进一步研究方向
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表或待发表的文章
• 致谢