王利婭

（江西服裝學院，江西 南昌 330201）

絲素蛋白是一種具有良好生物相容性與可降解性的天然蛋白纖維，與皮膚具有良好的親和性[1-2]。納米二氧化硅當大量聚集時呈現(xiàn)網(wǎng)狀和絮狀的準顆粒結構，具有優(yōu)異耐化學腐蝕、抗紫外線性能與抗老化能力，且自身無毒、無味、無污染[3-4]。粘膠纖維具有吸濕透汗、色譜齊全等服用特點，還兼有產(chǎn)量高、成本低等的優(yōu)點，被廣泛用于服裝與家居用品[5-6]。目前利用絲素與納米二氧化硅復配對纖維素織物進行了功能整理研究非常少，大多集中單獨使用絲素或者納米二氧化硅對纖維素織物進行整理，如利用絲素對棉織物的整理改善了織物的力學、抗皺與耐熱水性能[7]，而納米二氧化硅對纖維素織物進行疏水、免燙、抗皺等功能整理[8-10]。

本研究利用絲素與納米二氧化硅復配對粘膠織物進行了功能整理，為功能性粘膠織物的設計提供了參考。

1 實驗

1.1 材料與試劑

粘膠織物（經(jīng)緯紗線細度為19.4 tex，經(jīng)緯紗線密度為320 根/10 cm×280 根/10 cm，1/1平紋組織，購自市場），桑蠶絲（購自市場）。

溴化鉀（壽光市元光化工有限公司）、正硅酸乙酯（湖北興銀河化工有限公司）、無水乙醇（新鄉(xiāng)市宏盛化工有限公司）、無水氯化鈣（嘉興市鑫嘯化工有限公司）、六水合氯化鎂（連云港巨佳化工科技有限公司）、戊二醛（廣州市遠增化工有限公司）、乙酰丙酮（國藥集團化學試劑有限公司），以上試劑均為分析純；此外還有鹽酸（西安鼎天化工有限公司）和濃氨水（深圳市志鑫?；び邢薰荆?。

1.2 儀器與設備

EX324-萬分之一電子分析天平（奧豪斯儀器(上海)有限公司）、DZF-6500真空干燥箱（上海齊欣科學儀器有限公司）、FR-1204可程式恒溫恒濕試箱（上海發(fā)瑞儀器科技有限公司）、JKR-SZ2500電子注液泵/計量泵（東莞市吉克爾自動化科技有限公司）、HB902紫外線透過率分析儀（蘇州市電子儀器有限公司）、OCA40Micro型全自動微觀液滴濕潤行測量儀器（德國Dataphysics公司）、YG026T 電子織物強力機（常州市第一紡織設備有限公司）、織物折皺回復性測試儀（標準集團（香港）有限公司）、JSM-6390LV鎢燈絲掃描電鏡（日本電子株式會社）。

1.3 整理劑的制備

取濃氨水20 g、無水乙醇654 g、去離子水180 g依次注入到玻璃三口瓶中，并在30℃的恒溫水浴中攪拌10 min；利用計量泵將870 g正硅酸乙酯與1 000 g無水乙醇混合均勻后注入到上述三口瓶混合液中，并持續(xù)在30℃恒溫水浴中攪拌12 h后升溫至80℃再回流4 h，待回流結束后冷卻室溫即制得納米二氧化硅膠體溶液[11]。

利用質(zhì)量濃度為0.5%的碳酸鈉溶液對桑蠶絲脫膠處理后，使用摩爾濃度比為2∶1∶8的無水乙醇/無水氯化鈣/蒸餾水混合溶液在浴比1∶15的條件下對脫膠后的桑蠶絲進行溶解、透析后與3 mol/L的鹽酸進行混合后在70℃的恒溫水浴中攪拌溶解，即制得桑蠶絲絲素蛋白溶液。

按一定體積比將乙酰丙酮、無水乙醇、納米二氧化硅膠體在持續(xù)攪拌條件下緩慢注入上述所制桑蠶絲絲素蛋白溶液，攪拌時間為300 min，在攪拌至290 min時根據(jù)絲素與戊二醛的質(zhì)量比為1∶1.2向混合液中加入戊二醛，在攪拌至290 min時根據(jù)絲素與六水合氯化鎂質(zhì)量比為1∶0.08向混合液中加入六水合氯化鎂。調(diào)整上述乙酰丙酮、無水乙醇、納米二氧化硅膠體配置納米二氧化硅含量分別為1%、2%、3%、4%、6%的納米二氧化硅/絲素整理液。

1.4 織物整理工藝

所購粘膠織物退漿后室溫條件下在上述納米二氧化硅/絲素整理液充分浸泡24 h后進行二浸二軋；浸軋后的織物在80℃條件下預烘5 min，在120℃條件下焙烘3 min；依次使用65℃與室溫蒸餾水對整理后粘膠織物進行清洗后，在60℃條件下烘至恒重待用。

1.5 微觀形貌觀察

利用JSM-6390LV鎢燈絲掃描電鏡對納米二氧化硅含量為4%的納米二氧化硅/絲素整理液整理的粘膠纖維進行圍觀形貌觀察，其中JSM-6390LV鎢燈絲掃描電鏡加速電壓為15 kV，放大倍數(shù)為5 000倍。

1.6 濕潤與折皺回復性能測試

利用 OCA40Micro型表面接觸角儀對納米二氧化硅/絲素整理液整理前后粘膠織物的瞬時接觸角進行測試，每種質(zhì)量濃度整理的粘膠織物測試10組，取10組瞬時接觸角測試結果的平均值。

采用水平法利用織物折皺回復性測試儀對納米二氧化硅/絲素整理液整理前后粘膠織物的折皺回復角進行測試，每種質(zhì)量濃度整理的粘膠織物測試10組，取10組折皺回復角測試結果的平均值。

1.7 紫外線防護性能測試

利用HB902紫外線透過率分析儀對納米二氧化硅/絲素整理液整理前后粘膠織物的UPF進行測試，以判斷粘膠織物整理前后紫外線的透射率，每種質(zhì)量濃度整理的粘膠織物測試30組，取30組UPF值測試結果的平均值。

1.8 力學性能測試

納米二氧化硅/絲素整理液整理前后粘膠織物沿經(jīng)紗方向裁剪成長度為150 mm、寬度為50 mm織物試樣，并將織物試樣在105℃條件下干燥至恒重后在標準環(huán)境（20℃，65%相對濕度）中調(diào)試24 h，利用YG026T電子織物強力機在夾持長度100 mm，拉伸速度為20 mm/min的條件下對粘膠織物整理前后的斷裂強力與斷裂伸長率進行測試，每種質(zhì)量濃度整理的粘膠織物測試30組，取30組斷裂強力與斷裂伸長率測試結果的平均值。

2 結果與討論

2.1 微觀形貌分析

納米二氧化硅含量4%整理液整理后粘膠織物的微觀形貌如圖1所示，從圖1可以看出，整理后的粘膠織物表面不規(guī)則分布納米二氧化硅，有些地方出現(xiàn)納米二氧化硅團聚現(xiàn)象，這是由于整理液中納米二氧化硅含量過高引起的，納米二氧化硅團聚會影響織物的諸如紫外線防護及力學等性能，因此在整理過程中應合理控制納米二氧化硅的含量，防止納米二氧化硅大量團聚現(xiàn)象的發(fā)生。

圖1 納米二氧化硅含量4%整理液整理后粘膠織物的微觀形貌

2.2 濕潤與折皺回復性能分析

納米二氧化硅/絲素整理液整理前后粘膠織物濕潤與折皺回復測試結果如表1所示，從表1可以看出，粘膠織物瞬時接觸角與180 s后接觸角均隨著納米二氧化硅/絲素整理液整中納米二氧化硅含量的增加而增大，當納米二氧化硅含量超過4%時，瞬時接觸角與180 s后接觸角增加幅度均有所降低，這是由于納米二氧化硅/絲素整理液整理液中的納米二氧化硅在整理后的粘膠織物表面形成了不同程度的凸起、凹槽與微納米微突等微小的疏水結構，等水珠與微小的疏水結構接觸時會在接觸面形成氣膜，從而增加了瞬間接觸角與180 s后接觸角，阻隔水珠與織物的接觸，起到一定的疏水效果[7]。當納米二氧化硅含量超過6%時，瞬時接觸角與180 s后接觸角增加幅度均有所降低是由于整理液中納米二氧化硅含量過高導致了團聚現(xiàn)象的發(fā)生減小了水珠與疏水結構接觸面氣膜的效果，因此導致接觸角增加幅度降低。納米二氧化硅含量 4%的整理液整理的粘膠織物經(jīng)180 s后接觸角仍能達到129.95°，由此可知經(jīng)納米二氧化硅/絲素整理液整理后的粘膠織物具有較好的疏水效果。

表中粘膠織物折皺回復角納米二氧化硅含量的增加而降低，這是由于納米二氧化硅/絲素整理液整理對粘膠織物整理起到增塑作用，使得粘膠織物硬度增加，折皺回復角較小。

表1 納米二氧化硅/絲素整理液整理前后粘膠織物濕潤與折皺回復測試結果

2.3 紫外線防護性能分析

納米二氧化硅含量與整理織物UPF值關系曲線如圖2所示，從圖2可以看出，整理后粘膠織物的UPF值隨著納米二氧化硅/絲素整理液整中納米二氧化硅含量的增加而增加，在含量為4%達到峰值后逐漸降低，這是由于當納米二氧化硅含量 4%時納米二氧化硅出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，使得對紫外線的吸收性能受到限制。相比未整理粘膠織物，納米二氧化硅含量4%時粘膠織物的紫外線防護性能提高了57.63%，可知納米二氧化硅/絲素整理對粘膠織物的紫外線防護性能有很大的改善。

圖2 納米二氧化硅含量與整理織物UPF值關系曲線

圖3 納米二氧化硅含量與整理織物力學性能關系曲線

2.4 力學性能分析

納米二氧化硅含量與整理織物力學性能關系曲線如圖3所示，從圖3可以看出，粘膠織物的經(jīng)向斷裂強力隨著納米二氧化硅/絲素整理液整中納米二氧化硅含量的增加而提高，斷裂伸長率則是隨著納米二氧化硅/絲素整理液整中納米二氧化硅含量的增加而降低，這是由于納米二氧化硅對粘膠織物具有較強的增塑性，使得織物變得硬且脆，這是由于粘膠織物上納米二氧化硅出現(xiàn)的團聚現(xiàn)象造成了強力弱環(huán)的增加，由此可知納米二氧化硅/絲素對粘膠織物的整理起到一定的增塑作用。

3 結論

納米二氧化硅含量在絲素與納米二氧化硅復配整理液達到 3.5%～4.5%之間時，整理液對粘膠織物的整理極大地改善了織物的疏水、防紫外線及力學性能，但使粘膠織物的折皺回復性能略有降低，很大程度上提高了服裝的功能性，且該工藝簡單環(huán)保，因此具有很強的操作性和市場前景。

[1]李大為, 何進, 何鳳利, 等. 絲素蛋白在骨組織工程中的應用研究進展[J]. 化學與生物工程, 2017, 34(9): 1-6.

[2]吳惠英. 脫膠工藝對蠶絲溶解及再生絲素蛋白纖維性能的影響[J]. 紡織學報, 2017, 38(8): 75-80.

[3]解玉玲, 林曉, 王銳, 等. 殼聚糖-二氧化硅納米多孔材料的制備及pH敏感性[J]. 廣州化工, 2017, 45(18): 57-59.

[4]陳博, 陳學琴, 任軍, 等. 納米二氧化硅表面改性研究進展[J]. 有機硅材料, 2017, 31(5): 396-400.

[5]趙艷芹, 于湖生, 韋紅蓮, 等. 消臭粘膠纖維的制備與性能研究[J]. 上海紡織科技, 2017, 45(7): 43-45.

[6]鄭向華. 抗菌除臭符合功能粘膠纖維的制備與研究[D]. 山東: 青島大學, 2015.

[7]李繼豐, 楊震, 彭鳳霞, 等. 羧基化棉織物的絲素蛋白接枝改性[J]. 印染, 2015 (7): 1-6.

[8]程洋, 徐麗慧, 李倩. 棉織物的改性納米二氧化硅超疏水整理[J]. 印染, 2015(18): 6-9.

[9]宋慧君, 韓冰, 張建麗, 等. 棉織物的免燙整理[J]. 紡織學報, 2010, 31(12): 84-88.

[10]趙海洋. 納米氧化物對純棉織物抗皺整理效果影響規(guī)律的研究[D]. 天津: 天津工業(yè)大學, 2007.

[11]闕永生, 楊輝, 汪海風, 等. 溶膠-凝膠法制備納米二氧化硅及原位改性[J]. 無機鹽工業(yè), 2015, 47(9): 13-16.

[12]王雪, 王少凱, 黃蕊, 等. 超疏水涂料的制備及性能研究[J]. 化學與黏合, 2017, 39(5): 313-324.