β-環(huán)糊精在織物整理中的應(yīng)用研究.pdf

1、環(huán)糊精(cyclodextrins)簡稱CDs，是由淀粉在葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶催化下得到的六個以上D-吡喃葡萄糖單元以1，4-糖苷鍵連結(jié)的環(huán)狀低聚糖化合物。它具有特殊的內(nèi)部疏水空腔結(jié)構(gòu)，能包合合適的客體形成較穩(wěn)定的包合物。根據(jù)所含葡萄糖單元數(shù)的不同，常見的環(huán)糊精有三種：α-環(huán)糊精(α-CD)、β-環(huán)糊精(β-CD)和γ-環(huán)糊精(γ-CD)，分別是由6、7、8個葡萄糖單元連接而成。β-CD因其生產(chǎn)工藝簡單、價格低、空腔尺寸合適而受到人們的重視，

2、已在食品、化妝品、醫(yī)藥、分析及有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近年來，作為一種無毒、可降解、的綠色助劑，在紡織品上的應(yīng)用也越來越廣泛。
　　 本文通過接枝交聯(lián)、溶膠-凝膠和化學(xué)改性三種方法將β-CD固著到織物上，賦予紡織品芳香、抗菌、抗紫外等功能。接枝交聯(lián)采用的交聯(lián)劑有乙二醛和檸檬酸(CA)；溶膠-凝膠法采用了納米TiO2和納米ZnO兩種溶膠；對β-CD進(jìn)行的化學(xué)改性主要是磺化和羧甲基改性及預(yù)聚反應(yīng)。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　

3、　 研究了以30％的乙二醛為交聯(lián)劑，采用軋烘焙和冷軋堆兩種工藝，將β-CD接枝到棉織物上進(jìn)行芳香防皺整理的工藝。探討了乙二醛、β-CD和催化劑的用量及焙烘溫度等對整理效果的影響。通過正交實驗優(yōu)化的軋烘焙工藝條件為：β-CD的質(zhì)量濃度70g/L，30%乙二醛質(zhì)量濃度為50g/L，CA質(zhì)量濃度為2g/L，焙烘溫度為140℃。棉織物接枝β-CD后，吸香留香性能和折皺回復(fù)角明顯提高，強(qiáng)力保留率在75%以上，白度略有下降。通過正交實驗優(yōu)化的冷軋

4、堆工藝條件為：β-CD質(zhì)量濃度35g/L，30%乙二醛質(zhì)量濃度15g/L，催化劑MgCl2·6H2O質(zhì)量濃度17g/L，CA質(zhì)量濃度為2g/L。比較兩種工藝，采用軋烘焙法整理的織物上的香精含量比冷軋堆法整理的高，抗皺性能好，但白度下降。采用軋堆法時，β-CD、乙二醛的用量比軋烘焙法低得多，且節(jié)省能源。
　　 研究了羊毛、真絲織物以CA為交聯(lián)劑、次亞磷酸鈉(SHP)為催化劑，采用軋烘焙工藝接枝β-CD的工藝。探討了β-CD、CA、

5、SHP用量、焙烘溫度及焙烘時間對接枝效果的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，由于真絲、羊毛織物上所含的反應(yīng)性基團(tuán)數(shù)量不一樣，接枝β-CD的條件不完全一樣，接枝后對織物性能的影響也有差別。真絲最佳整理工藝為：β-CD質(zhì)量濃度80g/L，CA質(zhì)量濃度80g/L，SHP質(zhì)量濃度40g/L，焙烘溫度160℃，焙烘時間2min。經(jīng)過整理后的織物，增重率和吸香性能明顯提高，折皺回復(fù)角、白度和強(qiáng)力略有改善。羊毛最佳整理工藝為：β-CD質(zhì)量濃度80g/L，CA質(zhì)量濃度8

6、0g/L，焙烘溫度160℃，焙烘時間3min，不需加催化劑SHP。加入β-CD整理后的織物，增重率和吸香性能明顯提高，白度略有改善，折皺回復(fù)角和強(qiáng)力保留率比不加β-CD整理的織物低。
　　 研究了納米TiO2、納米ZnO溶膠的制備工藝，采用溶膠-凝膠法將納米TiO2/β-CD、納米ZnO/β-CD負(fù)載到棉織物上，探討了織物的性能。納米TiO2溶膠的合成工藝為：n[Ti(OC4H9)4]：n[HN(CH2CH2OH)2]：n(CH

7、3CH2OH)：n(H2O)為1:0.8:20:0.6，室溫反應(yīng)1h后，再80℃回流1h。制得的溶膠平均粒徑為14.3nm。納米ZnO溶膠的合成工藝為：n[Zn(Ac)2·2H2O]：n[HN(CH2CH2OH)2]：n(NaOH)：n(C2H5OH)為1：1.5:1:114，在80℃的溫度下反應(yīng)45min。制得的溶膠平均粒徑為73.7nm。在納米溶膠中加入β-CD，采用軋烘焙的方法整理到織物上，結(jié)果表明，整理織物具有優(yōu)良的抗紫外性、抗

8、菌性以及對甲醛的光催化降解性，而強(qiáng)力和白度變化不大。加入β-CD能提高織物的吸香性能，增強(qiáng)納米粒子光催化降解甲醛能力和抗菌性。但納米ZnO溶膠整理的織物耐洗性較差，加入粘合劑可得到一定程度的改善。
　　 采用共沉淀法制備了β-CD與苯甲酸、香蘭素的包合物，探討了主客體比例、溶劑的用量、包合時間、包合溫度等因素對包合物性能的影響。采用CA為交聯(lián)劑，以SHP作為催化劑將包合物固著到棉織物上。β-CD與香蘭素的最佳包合工藝是：n(β-

9、CD)：n(香蘭素)為1:1，包合溫度為50℃，包合時間是2h。香蘭素包合物與棉織物接枝工藝條件為：CA質(zhì)量濃度80g/L，包合物質(zhì)量濃度60g/L，SHP質(zhì)量濃度40g/L，焙烘溫度160℃，焙烘時間3min。β-CD與苯甲酸的最佳包合工藝是：n(β-CD)：n(苯甲酸)為1:2，v(水)：v(乙醇)為80:20，包合溫度為50℃，包合時間為2h。苯甲酸包合物與棉織物接枝工藝條件為：CA質(zhì)量濃度50g/L，包合物質(zhì)量濃度60g/L，S

10、HP質(zhì)量濃度40g/L，焙烘溫度160℃，焙烘時間4min。由于香蘭素與苯甲酸分子結(jié)構(gòu)上差異，β-CD對苯甲酸的包合率大于對香蘭素的包合率。
　　 分別用濃硫酸和氯乙酸對β-CD進(jìn)行磺化和羧甲基化改性。無需添加交聯(lián)劑，通過提高β-CD與羊毛、真絲纖維的結(jié)合力，將具有包絡(luò)作用的β-CD固著到織物上，使浸香整理后織物上的香精含量增加，且具有緩釋性。用磺化及羧甲基化β-CD與香精的包合物整理織物，隨著包合物濃度的增加，織物上香精的含量

11、增加，而且整理效果優(yōu)于直接用這兩種衍生物整理織物再進(jìn)行浸香整理的效果。但整理織物的耐水洗牢度較差。
　　 為了增加織物上β-CD的接枝量，用環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑，在堿性介質(zhì)中合成了水溶性的β-環(huán)糊精預(yù)聚體(β-CDP)。以CA為交聯(lián)劑，SHP為催化劑，采用軋烘焙的工藝將β-CDP接枝到棉織物上。研究了CA、β-CDP及SHP的濃度、焙烘溫度和時間等因素對織物性能的影響，確定了最佳接枝工藝為：β-CDP質(zhì)量濃度為30g/L，CA質(zhì)量

12、濃度為50g/L，SHP質(zhì)量濃度為30g/L，焙烘溫度為180℃，焙烘時間2.5min。結(jié)果表明，β-CDP既較好地保持了β-CD的包絡(luò)、緩釋的能力，又兼具聚合物良好的機(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定性和化學(xué)可調(diào)性。采用β-CDP比直接用β-CD的整理效果好，接枝后織物的吸香和緩釋性能明顯提高，白度、強(qiáng)力和折皺回復(fù)角略有改善。
　　 為了賦予棉織物多種特殊功能，利用β-CD和殼聚糖(CTS)對棉織物進(jìn)行整理，CTS質(zhì)量濃度為2g/L，β-CD的質(zhì)

13、量濃度為30g/L時，整理織物對香精和甲苯的吸附量最大。CTS分子量越大，整理織物對香精和甲苯的吸附量越大，而低分子量的CTS整理的棉織物抑菌性能好。加入交聯(lián)劑可提高β-CD在織物上的耐洗性。為了進(jìn)一步提高整理效果，合成了接枝β-CD的殼聚糖(CD-CTS)，發(fā)現(xiàn)在棉織物以CA為交聯(lián)劑的防皺整理中，添加CD-CTS比單獨添加CTS或CTS與β-CD的混合物整理后織物的防皺和吸香性能好。最佳整理工藝為：CA質(zhì)量濃度80g/L，SHP質(zhì)量濃