柞蚕丝的改性研究及发展趋势

第27卷第2期苏　州　大　学　学　报(工　科　版)Vol.27No.2 2007年4月JOURNA L OF SUZH OU UNIVERSIT Y(ENGINEERING SCIENCE E DITION)Apr.2007文章编号:1673-047X(2007)02-0005-04

柞蚕丝的改性研究及发展趋势Ξ

路艳华1,2,林　红1,陈宇岳1

(1.苏州大学材料工程学院,江苏苏州215021;2.辽东材料与化工学院,辽宁丹东118000)

摘　要:综述了柞蚕丝纤维及织物改性技术的研究进展,介绍了近年来新技术在柞丝纤维及织物上的应用,分析了柞丝纤维及织物改性的发展趋势。

关键词:柞蚕丝;改性;发展趋势

中图分类号:TS102 文献标识码:A

0　引言

柞蚕丝起源于我国,距今已有三千多年的历史。我国柞蚕丝产量居世界首位,占世界总产量的90%,柞蚕丝绸业也是我国独有的资源产业和加工产业。但柞蚕丝总量只占世界纤维总量的万分之一点七,稀少而名贵。柞蚕丝具有天然的奶黄色、单纤粗、弹性好、抗紫外线,织物丰满、粗犷、华丽、服用舒适等特点。随着中国加入WTO,国际市场上中国柞蚕丝的商业用途看好。

柞蚕丝绸以“厚薄坚柔任卷舒”而闻名天下,具有其他纤维无法比拟的天然浅黄色彩和珠宝般的光泽,而且绸面平滑挺爽。它的吸水性强,耐酸耐碱,特别是具有其他织物所没有的粗犷的外观风格。但与桑蚕丝绸比,柞蚕丝在服用性能上存在许多弱点,尤其是在水渍、黄变、折皱等方面。为了克服其弱点,多年来许多专家进行了研究与试验,使柞蚕丝的弱点在一定程度上得到了解决,但相对于桑蚕丝依然有一定的差距。因此,对柞蚕丝内在的品质改造依然是丝绸研究者面临的一个重要课题。

1　柞蚕丝的结构与特点

与桑蚕丝一样,柞蚕丝素中也含有18种氨基酸,但含量有差别。桑蚕丝素的主要成分是乙氨酸,而柞蚕丝素的主要成分是丙氨酸。

柞蚕丝是由两根单丝构成的,每根单丝由芯部的丝素和外被的丝胶构成,其中丝素占70%～80%,丝胶占20%～30%,此外还含有少量蜡质、碳水化合物、色素和无机物。一根单丝丝素由900～1400根直径约012～014μm的细纤维构成;一根细纤维由1000根直径约0101～0%015μm的微纤维构成,纤维间有孔隙,微纤维内部是一种结晶区和非结晶区相间的构造。柞蚕丝中巨原纤的排列基本平行于纤维轴,具有层状排列结构,呈疏松状态,这是柞蚕丝绸织物吸湿、透气等性能良好的原因[1]。柞蚕丝比桑蚕丝粗,呈扁圆形,淡黄色。其纤维束内部有许多空隙,形成纤维的多孔性,它能吸收紫外线,抗日晒,不脆化。柞蚕丝湿润、干燥后还有卷曲性,成波浪形,精练也不消失,用作短纤维更有利于纤维混纺。与桑蚕丝相比,柞蚕丝的结晶度和取向度都较差,丝素中的残基较大,并且侧链中的活泼基团(如精氨酸、天门冬氨酸等)比桑蚕丝多,所以柞蚕丝素中肽链的弯曲和缠结程度较桑蚕丝大,以致其延伸度及弹性都高于桑蚕丝。柞蚕丝的强伸力较大,在干燥及湿润状态下,强力为3134～3148cN/dtex,伸度为2718%～5110%,比桑蚕丝、羊毛等天然纤维大。

Ξ收稿日期:2006-10-22

作者简介:路艳华(1963-),女,副教授,博士研究生,主要研究方向为纤维材料改性及染整技术。

基金项目:国家自然科学基金项目(编号50073013);国家教育部高等学校学科博士点专项科研基金(编号20060285004)。

6苏州大学学报(工科版) 第2期

2　柞蚕丝的研究进展

2.1　柞蚕丝纤维的微孔表征

Kawahara[2]等用锡酸对柞蚕丝和桑蚕丝纤维进行处理,证明柞蚕丝比桑蚕丝具有更多的内部孔隙。林红等[3]进一步研究了锡盐作用下的柞蚕丝的形态及应力特征,发现柞蚕丝的增重率较桑蚕丝高,说明柞蚕丝的微孔穴体积较桑蚕丝大。

2.2　柞蚕丝的接枝研究

Kawahara[4-6]用氢氧化钠水溶液将柞丝溶胀,然后对柞丝进行甲基丙烯酰胺接枝反应,接枝率增大。通过研究甲基丙烯酰胺对柞蚕丝纤维接枝的影响,发现接枝后的柞蚕丝的断裂强度几乎没有变化,而刚度则显著增大。Tsukada等[7]分别用乙二醇二缩水甘油醚和甘油二缩水甘油醚接枝柞蚕丝,其增重率约为140%。以上环氧化物处理对晶区无明显影响,但无定形区的取向度下降。

2.3　柞蚕丝的等离子体处理研究

陈宇岳等[8-9]研究了柞蚕丝经低温氧等离子体处理后的结构变化,发现经低温氧等离子体处理后,柞蚕丝纤维表面出现了纵向条纹沟槽,并指出柞蚕丝与桑蚕丝由于材料本身结构的不同,两种真丝纤维的巨原纤之间存在抗侵蚀耐性差,这使两种纤维在同一化学条件作用下,其反应特性会有明显不同,桑蚕丝的原纤剥离特征较柞蚕丝明显。

2.4　柞蚕丝的微波辐照研究

邹利云等[10]采用微波辐照的方法研究了柞蚕丝的结构和性能,发现经过微波处理后,柞蚕丝断裂伸长增大,急弹性和弹性变形在总体上呈下降的趋势,但短时间处理后弹性上升;微波短时间处理后,柞蚕丝会产生结晶化的趋向,而长时间微波处理后,会使得纤维的结晶化趋向遭到破坏。

2.5　柞蚕丝的变黄机理研究

日本学者清水与中国研究人员孙云嵩[11]系统考察了诱发黄变的原因,并采用乙酰化、金属离子处理、MMA接枝及环氧整理加工、紫外线吸收剂添加等方法,探讨了防止变黄的有效途径。首次利用黄光光谱,分析讨论柞蚕丝绸发生黄变的物质。

2.6　柞蚕丝织物水渍成因研究

一般认为柞丝织物水渍与柞蚕丝微观结构及氨基酸组成有很大关系。各种氨基酸由肽键连接形成肽链,再由肽链经副键连接形成纤维状蛋白质。氢键是最主要的副键,但它的键能很小,易被破坏。柞蚕丝丝素中存在很多极性的大侧基氨基酸,受大侧基影响,肽链间连接不紧,结构松散,本身的极性又使它易吸水,水分子进入后,分子溶胀,氢键被打破,放湿后肽链重组却不能归位,改变了原来的光线发射面,形成水渍。另一方面,对于柞蚕丝,纤维截面呈扁平的椭圆状态,且直径大(单根丝素纤维直径为18～30μm),肽链的重组意味着光线发射角度的大幅度改变,由此发生视觉改变。所以判定水渍是由纤维内部结构、化学组成及丝截面的微观形态共同作用的结果[12]。

刘今强[13]研究了柞丝绸水渍及色变成因,发现柞蚕丝纤维在充分润湿或微量吸水时,其表面光反射能力会发生不同的变化。柞丝织物经湿处理或汽蒸时发生的光泽变化,是纤维表面光反射特性变化的宏观结果,正是这种光泽变化导致了柞蚕丝绸颜色视觉的差异,产生水渍和色变。由此判定,对柞蚕丝进行疏水整理,可减轻水渍。

3　柞蚕丝绸的改性

3.1　柞蚕丝绸的抗皱

目前,真丝绸的抗皱整理有增重、接枝、交联、生物酶整理等类型。其中,接枝和树脂交联是国内外研究较集中的两种方法,尤其以树脂交联法更活跃。但关于柞蚕丝绸的抗皱整理研究较桑蚕丝绸少,主要有以下几个方面。

为了弥补真丝精练后的重量损失,人们曾采用锡盐对柞蚕丝进行增重处理。对增重后的真丝进行研究