阳离子羽毛蛋白助剂对棉纤维吸附机理的研究

第３２卷第２期　２０ｌ５年２月　印染助剂　

ＴＥＸＴＩＬＥ　ＡＵＸＩＩ　ＩＡＲＩＥＳ　ＶｏＩ－３２　Ｎｏ．２　

Ｆｅ１）．２０ｌ５　

阳离子羽毛蛋白助剂对棉纤维吸附机理的研究　刘元军　，赵晓明　，王雪燕　（１．天津工业大学纺织学部，天津３００３８７；２．西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安７１００４８）　

摘　要：研究了阳离子羽毛蛋白助剂ＷＬＳ一２０在棉织物上的吸附性能．探究了ＷＩ　Ｓ一２０助剂在棉织物上的吸附动力学性能、　热力学性能以及吸附牢度童吉果表明，ＷＬＳ一２０在棉织物上吸附速率快；ＷＬＳ一２０的最大吸收波长是１　９５｜Ｉｎｌ，此波长下Ｗ　Ｉ　Ｓ一２０的浓度与　吸光度成良好的线性关系；ＷＬＳ一２０的最佳吸附温度为４０℃；准二级动力学方程能很好地描述ＷＬＳ一２０在棉织物上的吸附过程；　ＷＩ　Ｓ一２０在棉织物上的吸附属于朗格缪尔（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）￣＝Ｕ，为化学定位吸附．碳酸钠作为催化剂，有利于ＷＬＳ一２０与染料和织物发生交联　反应，使得助剂在织物上的吸附量显著提升，吸咐牢度显著提高．　关键词：棉织物；阳离子羽毛蛋白助剂；吸附动力学；热力学　中图分类号：ＴＱ６１０．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—０４３９（２０１５）０２—００２４—０５　

Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｃａｔｉｏｎｉｃ　ｆｅａｔｈｅｒ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ａｄｄｉｔｉｖｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｔｔｏｎ　ｆａｂｒｉｃｓ　

ＬＩＵ　Ｙｕａｎ－ｊｕｎ１，ＺＨＡ０　Ｘｉａｏ—ｍｉｎｇ｜，ＷＡＮＧ　Ｘｕｅ—ｙａｎ２　（１．Ｃｅｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｔｅｘｔｉｌｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３８７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌ，Ｘｉ　ａｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ　ａｎ　７１００４８，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ＷＬＳ－２０　ａｄｄｉｔｉｖｅｓ　ｏｎ　ｃｏｔｔｏｎ　ｆａｂｒｉｃ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｋｉ—　ｎｅｔｉｃｓ，ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｆａｓｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＷＬＳ－２０　ｗｅｒｅ　ｅｘｐｌｏｒｅｄ　Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ＷＬＳ一２Ｏ　ｏｎ　ｃｏｔｔｏｎ　ｆａｂｒｉｃ　ｈａｄ　ｆａｓｔｅｒ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｒａｔｅ．Ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ＷＬＳ一２０　ｉｓ　１　９５　ｎｍ　Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｉｓ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ＷＬＳ一２Ｏ　ａｄｄｉｔｉｖｅｓ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｄｓｏｒｂａｎｃｅ　ｈａｓ　ｇｏｏｄ　Ｉｉｎｅａ　ｒ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ＷＬＳ一２０　ｗａｓ　４０℃．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｎ　ｃｏｔｔｏｎ　ｆａｂｒｉｃ　ｏｆ　ＷＬＳ－２０　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｗｅｌｌ　ｂｙ　ｑｕａｓｉ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　Ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ＷＬＳ一２０　ｏｎ　ｃｏｔ—　ｔｏｎ　ｆａｂｒｉｃ　ｂｅｌｏｎｇｅｄ　ｔｏ　Ｌａｎｇｍｕｉｒ　ｔｙｐｅ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ．Ｓｏｄｉｕｍ　ｃａ　ｒｂｏｎａｔｅ　ｃａｔａｌｙｓｔ　ｗａｓ　ｂｅｎ—　ｅｆｉｃｉａＩ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＷＬＳ一２０　ｏｎ　ｄｙｅｓ　ａｎｄ　ｆａｂｒｉｃ．ｗｈｉｃｈ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｍｏｕｎｔｓ　ａｎｄ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｆａｓｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ａｄｄｉｔｉｖｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆａｂｒｉｃ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｔｔｏｎ　ｆａｂｒｉｃ；ｃａｔｉｏｎｉｃ　ｆｅａｔｈｅｒ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ａｄｄｉｔｉｖｅｓ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｄｙｎａｍｉｃｓ；ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ　

随着人们对高色牢度染色产品的需求，研发性能　优良的环保型同色剂是一项重要的研究课题．作者曾　以废弃羽毛蛋白和自制的反应型阳离子交联改性剂　ＷＬＳ为原料，制备了一种季铵型阳离子生物蛋白衍生　物同色￣ｆｌＪ（ＷＬＳ一２０），将其应用于阴离子染料染色棉织　物固色后处理中，达到了固色的目的”　Ｊ．ＷＬＳ是自制　的含有多个环氧乙烷活性基的阳离子季铵盐类交联　改性剂，为淡黄色粘稠液体，其环氧乙烷基具有很高　的反应活性，可以与氨基（一ＮＨ　）、羧基（～Ｃ００　Ｈ１、羟　基（－ＯＨ）、巯基（一ｓＨ）等极性基团发生化学反应．而　废弃蛋白质含有大量的一ＮＨ　、一Ｃ００Ｈ、一０Ｈ、一ｓＨ　等极性基团，主链上还含有大量的肽键（一Ｃ０ＮＨ一）；　棉纤维中含有大量羟基，这些基团都能和环氧乙烷基　反应，因此，在适当条件下，羽毛蛋白助剂可以与含有　

收稿日期：２０ｌ３—０９—２ｌ　作者简介：刘元军（１９８６一），女，山东青岛人，博上，主要从事环保型助剂的研制及其在纺织晶染色中的应用性能研究　通信作者：赵晓明（１９６３一），教授，博导，邮箱：ｔｅｘｚｈａｏ＠１６３．ｃｏｒｎ．　塑　刘元军，等：阳离子羽毛蛋［Ｌ】助剂对棉纤维吸附机理的研究　２５　多个环氧乙烷基的阳离子季铵盐类交联改性剂ＷＬＳ　反应，将蛋向助剂阳离子化改性，制备出多肽链的混　合物，含有大量一ＮＨ：、一Ｃ００Ｈ、一０Ｈ、一ｓＨ、环氧乙　

烷等基团．其反应式如下：　

，Ｃ２Ｈ４ＯＣ［－Ｉ＋／－．　，－Ｃ＼Ｈ一／ＣＨ２　Ｈ　占　Ｈ２旭　一　

Ｕ　本文固色剂是以废弃羽毛蛋白为原料制备的　该　助剂不仅有效利用废弃羽毛角蛋白资源，提高染色产　品色牢度，变废为宝，而且利用蛋白助剂的结构特点，　可改善产品的服用性能，提高产品档次　．因此，该助　剂符合建设资源节约型和环境友好型社会的理念，有　利于减少环境污染，达到环保和清洁生产的目的．为　了进一步确定该助剂的作用机理，本文探讨了阳离子　羽毛蛋门助剂对棉纤维的吸附机理．　

１试验　１．１材料和仪器　平纹纯棉织物：３２￣３２，６８￣５４，３７．５　．药品：ＷＬＳ一２０　（自制），氯化钠（分析纯，天津市红岩化学试剂厂），无水　碳酸钠ｆ分析纯，天津市恒兴化学试剂制造有限公司），　活性艳红Ｋ　ＢＰ（工业品，佛山市山龙纺织印染有限公司）．　仪器：ＵＶ一１８００ＰＣ紫外分光光度仪ｆ上海美普达　固碳　色酸　棉　齐Ｉｌ　钠　前　仪器厂），ＨＨＳ一２６电热恒温水浴锅（上海东星建材实验　设备有限公司），７２２Ｓ分光光度计ｆ上海第三分析仪器　厂），ＦＡ１００５电子天平（上海良平仪器仪表有限公司），　Ｘ—Ｒｉｔｅ　Ｃｏｌｏｒｉ７爱色丽分光测色仪ｆ上海嘉恩科技有限　公司１．　１．２　ＷＬＳ一２０助剂吸附动力学和热力学性能测定　工艺过程：配制一定浓度的ＷＬＳ一２０助剂溶液一　测定助剂ＷＬＳ一２０溶液的吸收光谱曲线，确定最大吸　收波长一绘制标准曲线一测定ＷＬＳ一２０助剂在棉织　物上的吸附动力学性能和热力学性能等．　１．２．１动力学性能测定　ＷＬＳ一２０　１０％（ｏｍｆ），在２０、４０、６０和８０　对棉布采　用恒温工艺处理，处理过程中加入２　ｇ／Ｌ无水碳酸钠　作为催化剂，浴比为１：３０．每隔一段时间取样　测定残　液的吸光度，并计算吸附量，以时间为横坐标，吸附量　为纵坐标绘制上染速率曲线．取样的时间点如图１所示．　

①　②　③　④　⑤　⑥　⑦　⑧　⑨　⑩　图１　染色动力学性能的取样点　

１．２．２碱用量对吸附量的影响　阳离子羽毛蛋白助剂ＷＬＳ一２０用量１０％（ｏｍｆ），无　水碳酸钠分别为２、４、６、８、１０和１２　ｇ／Ｌ，浴比１：３０，时　间４０　ｍｉｎ，温度４０℃，测定残液的吸光度，计算吸附量，　探讨碱用量对吸附量的影响．　１．２．３热力学性能测定　改变阳离子羽毛蛋白助剂ＷＬＳ一２０用量，分别为　５％、１０％、１５％、２０％、２５％（ｏｍｆ），在２０、４０、６０、８０℃下，　对棉布采用恒温工艺处理，处理过程中加２　ｇ／Ｌ无水　碳酸钠作催化剂，浴比１：３０，时间２０　ｒａｉｎ．吸附达到平　衡时，测定ＷＬＳ一２０各残液的吸光度，计算残液中的　ＷＬＳ一２０质量浓度ｆＤ１　（ｍｇ／Ｌ）和织物上的ＷＬＳ一２０质量　分数［Ｄｌ￣（ｍｇ／ｇ）．以［Ｄ】　为横坐标，　】ｒ为纵坐标，绘制吸　附等温线，通过吸附等温线的线性拟合度判断吸附类型．　１．３测试　１．３．１　最大吸收波长测定和标准工作曲线制作　在紫外分光光度仪上测定不同波长时的吸光度　值，要求范围在０．４～２．０．以波长为横坐标，吸光度为纵　坐标作图，得　该浓度下ＷＬＳ一２０助剂的吸收光谱曲　线，确定最大吸收波长　分别测定不同浓度的助剂　在Ａ　下的吸光度值，以浓度为横坐标，测定的吸光度　值为纵坐标制图，得　该助剂的标准丁作曲线．　１．３．２吸附速率曲线　用蒸馏水配制助剂ＷＬＳ一２０　ｌＯ％（ｏｍｆ）溶液，棉织　物１　ｇ，浴比１：３０，将配好的溶液放入电热恒温水浴锅，　加热至恒定温度（２０、４０、６０、８０℃），将已经标记好的　白布用蒸馏水润湿，投入到已经配制好的溶液中，记　录开始时间．白布分别处理５、ｌ０、１５、２０、３０、５０、８０、　１２０　ｒａｉｎ后　将残液稀释至一定浓度．按照工艺配方配　制参比液和空白溶液，空白溶液的配制同助剂的配　制，在同样温度下处理相同时间，但不加入白布，用紫　外分光光度仪在Ａ…下测定吸光度Ａ。．参比液的浴比　同助剂，用３０　ｍＬ蒸馏水处理１　ｇ白布，在同样温度下　处理相同时间，结束后，均将残液定容至一定体积．将　

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