基于微波预处理的脂肪酶对涤纶织物进行表面改性的方法

摘要

本发明提出了一种基于微波预处理的脂肪酶对涤纶织物进行表面改性的方法，包括如下步骤：S1、将1份涤纶织物置于25份乙二醇溶液中，于微波发生器中对涤纶织物进行预处理；S2、将S1中所得涤纶织物以浸轧工艺采用脂肪酶进行表面改性。本发明通过采用基于微波预处理的脂肪酶整理工艺对涤纶织物进行改性，此项工艺具有产业化可行性，在工艺中采用微波预处理织物120s，脂肪酶用量达到2％，涤纶织物改性效果最佳，已经基本接近目前传统的碱减量工艺；可见该项工艺具有替代性，可以达到环境友好的目的，大大降低高碱性废水排放，节能降耗，具有极好的经济和社会效益。

说明书

技术领域

本发明涉及表面改性处理技术领域，尤其涉及一种基于微波预处理的脂肪酶对涤纶织物进行表面改性的方法。

背景技术

涤纶(PET)纤维具有良好的物理机械性能及化学稳定性，但其作为服用纤维，存在着透气性差、吸水性弱、易产生静电、染色性能较差、且穿着有沉闷感等不足。为了克服涤纶纤维的上述缺点，使其具有较好的亲水性和抗静电性，人们对涤纶纤维进行改性。截止目前，许多学者和研究机构进行了大量的研究工作，应用的方法可以归纳为化学改性、物理改性和生物改性三大类方法。常用的化学改性法即碱处理法，该方法形成的处理废水，碱浓度较高，且含有大量的低聚物及单体，对环境存在较大破坏性；物理改性方法主要为等离子体处理技术，其成本较高，处理效果尚不够明显，处于实验室研究阶段，不能大规模生产；生物改性方法处理研究广泛，主要是采用各种商品化的脂肪酶或采用微生物诱导产生脂肪酶，打开PET大分子中的酯键，从而产生适量的羟基和羧基，改善织物的亲水性，抗静电性，起毛起球等性能。但由于PET紧密的化学结构，较高的结晶度和玻璃化温度，微生物与酶很难深入到纤维或织物内部，因此，生物改性效果有待进一步提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种基于微波预处理的脂肪酶对涤纶织物进行表面改性的方法，降低高碱性废水排放，节能降耗。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于微波预处理的脂肪酶对涤纶织物进行表面改性的方法，包括如下步骤：

S1、将1份涤纶织物置于25份乙二醇溶液中，于微波发生器中对涤纶织物进行预处理；

S2、将S1中所得涤纶织物以浸轧工艺采用脂肪酶进行表面改性。

进一步地，向所述乙二醇溶液中滴加氢氧化钠溶液以促进醇解反应。

进一步地，所述微波发生器包括温度控制模块、搅拌模块以及旋转装置，所述温度控制模块、搅拌模块以及旋转装置均由控制中心控制；所述微波预处理时间为60-120s。

进一步地，所述预处理后的涤纶织物以1％醋酸溶液调整pH至中性。

进一步地，所述S2中浸轧过程具体如下：将15-20g/L整理剂、3-5g/L耐洗树脂乳液以及0.3-3wt％脂肪酶溶于水，保证轧余率为70-80％的情况下，将浸轧过的涤纶织物于120℃下干燥2min后转移至180℃环境下定形1.5min。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过采用基于微波预处理的脂肪酶整理工艺对涤纶织物进行改性，此项工艺具有产业化可行性，在工艺中采用微波预处理织物120s，脂肪酶用量达到2％，涤纶织物改性效果最佳，已经基本接近目前传统的碱减量工艺。可见该项工艺具有替代性，可以达到环境友好的目的，大大降低高碱性废水排放，节能降耗，具有极好的经济和社会效益。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为醇解原理图。

图2为醇解示意图。

图3为基于微波预处理的脂肪酶整理工艺前后涤纶纤维表面形貌图。

具体实施方式

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

一种基于微波预处理的脂肪酶对涤纶织物进行表面改性的方法，包括如下步骤：

S1、将涤纶织物浸于乙二醇溶液后置于微波发生器进行预处理，设置浴比为1:25，微波时间为60-120s；

S2、将S1中所得涤纶织物以浸轧工艺采用脂肪酶进行表面改性。

上述S1过程结合图1至图2，将涤纶织物置于微波发生器内预处理之前向乙二醇溶液中滴加NaOH溶液，于微波发生器中预处理过程中，涤纶织物与乙二醇发生醇解反应，乙二醇中氧原子的孤对电子首先攻击涤纶织物中的碳基，随后乙二醇中的羟乙基和涤纶中的碳基结合，涤纶长链被局部破坏形成低聚物，而滴加的NaOH溶液于醇解反应中作为催化剂存在，使得涤纶织物在预处理中呈现了碱性，故于预处理结束后，向处理后的涤纶织物用1％醋酸溶液调整pH至中性，后用大量去离子水清洗，晾干备用。

预处理过程中采用的微波发生器为青岛迈威微波化学设备有限公司的MKJ-J1-3微波发生器，装有热电偶传感器测温，测量范围为0-300℃，控制精度±0.1℃，显示精度±1℃，可实时监测和控制反应温度，标配仪器最高工作温度为300℃。微波发生器标配有机械搅拌装置，搅拌速度可进行调整；标配标准接口烧瓶(容积50-500ml，可根据实验要求自由选择)。可接冷凝回流、滴加、补液和分水等装置，满足苛刻条件化学反应要求。

上述S2过程中，所述S2中浸轧过程具体如下：将15-20g/L整理剂、3-5g/L耐洗树脂乳液以及0.3-3wt％脂肪酶溶于水，保证轧余率为70-80％的情况下，将浸轧过的涤纶织物于120℃下干燥2min后转移至180℃环境下定形1.5min。

以下对于上述制备方法所制得的涤纶织物进行一系列的性能分析。

表面形貌分析

在微波预处理后，采用浸轧工艺经工业脂肪酶处理后，涤纶织物纤维表面形貌如图3所示。可以看出未处理涤纶纤维表面光滑平整，粗细均匀且结构紧密(图3(a))。当脂肪酶用量为0.3％-0.5％时，涤纶纤维表面形貌发生略微变化。当脂肪酶用量为1％-2％时，涤纶纤维表面粗糙，伴随出现凹槽，且纤维表面溶胀，变得疏松，易于提高其亲水性。但继续增大脂肪酶用量(3％)涤纶纤维表面形貌恶化严重，纤维明显变细，丧失织物固有性能。故脂肪酶用量控制在2％为宜。

亲水性分析

由下表1所示，可以看出，采用基于微波预处理的脂肪酶整理工艺处理涤纶纤维，其亲水性和抗静电性得到了较为明显的改善，尤其是脂肪酶的加入量达到2％的时候，效果最佳。

表1基于微波预处理的脂肪酶整理工艺后涤纶织物性能对比

力学性能(与碱减量工艺对比)

由表2所示，可以看出，采用基于微波预处理的脂肪酶整理工艺后涤纶织物的力学性能基本接近传统碱减量的工艺，失重率达到了4.4％，强力损失达到了7.3％，分别达到了碱减量工艺的86.27％和89.02％，达到了较好的整理效果。

表2基于微波预处理的脂肪酶及碱减量整理工艺后涤纶织物力学性能对比

综上所述，采用基于微波预处理的脂肪酶整理工艺对涤纶织物进行改性，此项工艺具有产业化可行性，在工艺中采用微波预处理织物120s，脂肪酶用量达到2％，涤纶织物改性效果最佳，已经基本接近目前传统的碱减量工艺。可见该项工艺具有替代性，可以达到环境友好的目的，大大降低高碱性废水排放，节能降耗，具有极好的经济和社会效益。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。