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甲壳素纤维因具有天然抗菌、可生物降解和绿色环保等特性得到了广泛的开发与应用。甲壳素纤维纯纺困难,一般与棉纤维进行混纺,但甲壳素纤维的上染速率快,上染百分率较高,而棉纤维的上染速率慢,上染百分率低,甲壳素/棉混纺织物在染色时常出现染色不匀现象。棉纤维的阳离子改性和甲壳素纤维的氨基封闭,对甲壳素/棉混纺织物的匀染性有一定效果,但是经济成本高、工艺复杂,且处理后织物常有难闻的气味,给织物的质量带来负面影响。碱处理可提高棉纤维的上染速率和上染百分率,是解决上述问题的途径之一。
本文通过扫描电子显微镜观察碱处理前后纤维截面的变化,采用红外光谱分析法和X-射线法研究碱处理棉纤维化学组成和结晶结构的变化,利用热重分析和差示扫描量热分析研究碱处理棉纤维的热学性能。结果显示:碱处理后棉纤维横截面由腰圆形变为近似圆形,中腔消失,纵向天然转曲消失,转变为光滑的近似圆柱体;而化学组成基本无变化,只是一部分纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ;结晶度下降了25%左右;碱处理棉纤维的热学性能稍差于棉纤维。
通过单因素分析法,优化棉纤维的碱处理工艺,测试碱处理棉纤维的染色K/S值、上染百分率、固色率、长度、细度、强度、断裂伸长率、平衡回潮率和质量比电阻的变化,确定最佳碱处理工艺为:NaOH浓度200 g/L、反应温度20℃、反应时间40s。结果显示:棉纤维的上染百分率提高了23%左右,上染速率显著提高,固色率提高了11%左右;纤维长度减小,细度增大,强度和断裂伸长率增大,平衡回潮率增大,质量比电阻减小。
选择甲壳素/碱处理棉和甲壳素/棉两种混纺原料、相同混纺比为(20:80)分别纺纱,进行对比试验。测试了两种混纺纱的实际混纺比、强伸性能、毛羽和纱线条干。结果表明:甲壳素/碱处理棉混纺纱强度提高了约18.69%、断裂伸长率提高了约15.5%、棉结、粗节、细节和条干CV%均小于甲壳素/棉混纺纱,但纱线毛羽较多,纺纱过程甲壳素纤维损失较大。
采用BES型活性染料分别染甲壳素/棉和甲壳素/碱处理棉混纺织物,利用单因素法对染色工艺进行优化。确定最佳染色工艺为:染色温度60℃,染料浓度2%owf,浴比1:30,NaCl15g/L,上染时间30min,固色时间40min。测试甲壳素/碱处理棉混纺织物的匀染性、染色牢度和染料节约量。甲壳素/碱处理棉混纺织物匀染性更好,染色牢度基本无变化,染料用量节约了60%左右。