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羊毛织物的生物酶防毡缩整理的研究

作　者: 王菊花
导　师: 许海育
学　校: 东华大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 羊毛织物生物酶防毡缩氧化-蛋白酶冷压堆
分类号: TS136
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

为解决羊毛织物的毡缩问题，常进行羊毛织物的防毡缩整理，重点是对羊毛表面鳞片进行改性处理，包括氧化(氯化)和树脂防毡缩整理等技术。传统的羊毛防毡缩整理中常常使用氯及其衍生物，氯化过程中产生的AOX(absorbable organic halogen)造成严重的生态环境污染，逐步受到严格的限制。近年来，随着人们环保意识的增强，纺织行业的环保性也必不可少。因此，开发对环境污染小或无污染的整理工艺已成为羊毛织物防毡缩整理的一个主要方向，其中酶处理被认为是最有可能替代氯化的方法之一。酶是生物催化剂，具有作用条件温和、催化效率高、专一性强、无污染等优点，与传统的氯化法处理相比，一方面，酶处理能消除有机卤素(AOX)的污染，对毛织物防毡缩起到同样的处理效果，加上酶本身是蛋白质，可被生物降解；另一方面，酶处理的反应条件温和，与树脂整理相比所需能源少，可作为一种极具发展前景的处理方法。不远的将来，用生物酶进行毛织物的防毡缩处理一定会代替其它的化学(防毡缩)处理方法。羊毛属蛋白质纤维，其鳞片层中胱氨酸含量较高，根据这一特点，选择适当的蛋白质分解酶，它能高效催化胱氨酸肽键的水解，即蛋白酶与羊毛鳞片层中的胱氨酸作用，把部分二硫键转变成硫氨酸，局部鳞片层受到破坏，使经蛋白酶处理后的纯毛织品的防毡缩性能得到极大提高，扫描电镜照片也证实了这一作用。本文以酶反应的特点和酶的作用机制为理论基础、以影响酶反应的因素为控制条件、以正交试验为主要的研究方法，从选择原料、试验设计、确定工艺条件、分析指标等方面进行了较为全面的研究。本文分析了酶处理对织物染色性能的影响，分析了酶处理后羊毛纤维表面形态的变化，为提高纯羊毛产品质量，开发羊毛织物防毡缩产品提供一种全新的加工方法和合理的加工工艺。本文通过蛋白酶酶活力的测试，选用蛋白酶YL-1进行羊毛织物的防毡缩处理，并且讨论了不同表面活性剂和钠盐对该蛋白酶活力的影响，确定用平平加O作为加工时的表面活性剂。本文还选用双氧水作为氧化剂，并且以甲酸或尿素与双氧水联合使用，研究预处理对羊毛织物以蛋白酶处理的织物毡缩率的影响。结果表明，羊毛仅用蛋白酶处理，很难达到对其外角质层有效降解和防毡缩的目的，氧化前处理对于随后进行的蛋白酶防毡缩处理效果具有明显的影响。在生物酶防毡缩处理中加入一定的添加剂可以提高处理效果。进一步的研究表明，加入添加剂后，由于其对羊毛表面以及对蛋白酶结构的作用，织物毡缩率得到了。比较明显的改善。运用多因素正交试验对蛋白酶防毡缩处理工艺参数的分析表明，影响羊毛织物毡缩率的因素由大到小依次为pH值、酶添加剂N、温度和蛋白酶浓度，这一结果对合理确定蛋白酶处理工艺条件具有重要的意义，得出了浸渍法处理的优化工艺(蛋白酶YL-1：1mL／L，酶添加剂N：12g／L，平平加O：2g／L，浴比：1：20，pH值：8，温度：40℃，处理时间：30min)。为了降低生产成本、节约能源，对毛织物的蛋白酶防毡缩处理以冷压堆工艺进行试验，初步得到了较为合适的工艺(蛋白酶YL-1：8mL／L，酶添加剂N：20g／L，pH值：8，轧液率80％，温度：室温，堆置时间：10小时)。本文也讨论了氧化-蛋白酶处理对织物染色性能的影响，结果证明经蛋白酶处理后织物的染色速率增加，染色K／S值的明显增大，而湿摩擦色牢度和耐汗渍色牢度略有下降。本文还研究了氧化—蛋白酶防毡缩和柔软剂联合处理工艺，处理后毛织物毡缩率明显下降，可由原布的17.8％降低到5％以下，另外织物的手感也明显改善，可以达到实际应用要求。

全文目录

摘要  5-8
ABSTRACT  8-15
第一章前言  15-22
  1.1 羊毛防毡缩的由来和发展  15-18
    1.1.1 羊毛防毡缩的一些处理方法  15-17
    1.1.2 羊毛生物酶法防毡缩的意义  17-18
  1.2 纺织用酶的发展  18-19
  1.3 羊毛生物酶法防毡缩的概况  19-20
  1.3 本文研究的内容和目的  20-22
第二章基本原理  22-36
  2.1 羊毛结构  22-24
  2.2 羊毛的毡缩与防毡缩  24-26
    2.2.1 羊毛的毡缩  24-25
    2.2.2 羊毛防毡缩机理  25-26
  2.3 羊毛的主要化学性质  26-27
    2.3.1 羊毛的水解性质  26
    2.3.2 羊毛的氧化性质  26
    2.3.3 羊毛的还原性质  26-27
  2.4 酶的作用  27-32
    2.4.1 酶的定义  27
    2.4.2 酶的作用机制  27-29
    2.4.3 酶的作用过程  29
    2.4.4 酶的特性  29-30
    2.4.5 酶的专一性  30
    2.4.6 酶催化反应原理  30
    2.4.7 影响酶反应的因素  30-32
  2.5 蛋白酶与羊毛的作用原理和过程  32-35
  2.6 羊毛的染色机理  35-36
第三章试验材料、仪器设备和试验方法  36-44
  3.1 试验材料  36-37
    3.1.1 试验材料  36
    3.1.2 主要染化药剂  36-37
  3.2 主要仪器及设备  37-38
  3.3 试验方法  38-40
    3.3.1 双氧水处理  38
    3.3.2 氯化—树脂工艺  38-39
    3.3.3 表面活性剂预处理  39
    3.3.4 浸渍法生物酶防毡缩处理工艺  39-40
    3.3.5 冷轧堆生物酶防毡缩工艺  40
    3.3.6 染色工艺  40
    3.3.7 柔软整理工艺  40
  3.4 测试方法  40-44
    3.4.1 羊毛织物的毡缩率试验  40-41
    3.4.2 织物白度的测定  41
    3.4.3 织物染色K/S值的测定  41
    3.4.4 织物耐摩擦色牢度的试验  41
    3.4.5 织物耐汗渍色牢度的试验  41-42
    3.4.6 耐光色牢度的测定  42
    3.4.7 织物拉伸性能的测定  42
    3.4.8 色光变化的测定  42
    3.4.9 蛋白酶活力的试验  42
    3.4.10 双氧水分解率的测定  42-43
    3.4.11 SEM(扫描电镜)分析测试  43-44
第四章试验结果和讨论  44-79
  4.1 酶种的选择  44-46
    4.1.1 蛋白酶活力的测定-酪氨酸标准曲线及吸光常数  44-45
    4.1.2 不同蛋白酶活力的测定  45-46
    4.1.3 不同蛋白酶对羊毛织物毡缩率的影响  46
  4.2 表面活性剂对蛋白酶活力和羊毛织物毡缩率的影响  46-50
    4.2.1 阴离子表面活性剂对酶活力的影响  46-47
    4.2.2 阳离子表面活性剂对酶活力的影响  47-48
    4.2.3 非离子表面活性剂对酶活力的影响  48
    4.2.4 钠盐对酶活力的影响  48-49
    4.2.5 表面活性剂对羊毛织物毡缩率的影响  49-50
  4.3 氧化工艺的确认  50-60
    4.3.1 常规双氧水氧化处理  50-53
      4.3.1.1 双氧水浓度对处理羊毛织物的影响  50-51
      4.3.1.2 pH值对双氧水处理羊毛织物的影响  51-52
      4.3.1.3 双氧水处理时间对羊毛织物的影响  52-53
    4.3.2 甲酸-双氧水氧化处理  53-56
      4.3.2.1 甲酸用量对羊毛织物的影响  53-54
      4.3.2.2 双氧水用量对羊毛织物的影响  54-55
      4.3.2.3 处理温度对羊毛织物的影响  55
      4.3.2.4 处理时间对羊毛织物的影响  55-56
    4.3.3 尿素-双氧水氧化处理  56-60
      4.3.3.1 尿素用量对羊毛织物的影响  56-57
      4.3.3.2 双氧水用量对羊毛织物的影响  57-58
      4.3.3.3 pH值对羊毛织物的影响  58-59
      4.3.3.4 处理温度对羊毛织物的影响  59
      4.3.3.5 处理时间对羊毛织物的影响  59-60
  4.4 氧化-蛋白酶联合处理工艺的确定  60-70
    4.4.1 浸渍工艺(无添加剂)  60-61
      4.4.1.1 酶浓度的影响  60-61
      4.4.1.2 处理时间的影响  61
    4.4.2 浸渍工艺(添加助剂)  61-67
      4.4.2.1 添加剂用量对羊毛织物的影响  61-62
      4.4.2.2 pH值对羊毛织物的影响  62-63
      4.4.2.3 处理温度的影响  63-64
      4.4.2.4 时间对羊毛织物的影响  64-65
      4.4.2.5 浸渍工艺条件的确定  65-67
    4.4.3 冷轧堆酶处理工艺的确定  67-70
      4.4.3.1 酶的筛选  67-68
      4.4.3.2 生物酶浓度对羊毛织物的影响  68-69
      4.4.3.3 添加剂对羊毛织物的影响  69
      4.4.3.4 pH值对羊毛织物的影响  69-70
  4.5 氧化-蛋白酶处理对羊毛各项性能的影响  70-76
    4.5.1 对织物毡缩率的影响  70-72
    4.5.2 对拉伸强力的影响  72-73
    4.5.3 对白度的影响  73-74
    4.5.4 对染色性能的影响  74-76
  4.6 柔软剂对羊毛织物性能的影响  76-79
    4.6.1 柔软剂对羊毛织物毡缩率的影响  76-77
    4.6.2 整理加工对羊毛织物色光的影响  77-79
第五章结论  79-81
参考文献  81-85
附录  85-86
在校期间发表论文情况  86-87
致谢  87

羊毛织物的生物酶防毡缩整理的研究

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