超临界CO2流体中棉的酶退浆技术研究
作者单位:苏州大学
学位级别:硕士
导师姓名:龙家杰
授予年度:2015年
学科分类:0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 082103[工学-纺织化学与染整工程]
主 题:超临界CO2流体 棉织物 酶 退浆 微乳液 纤维结构
摘 要:本课题以超临界CO2流体技术为基础研发了一种绿色、新型退浆方法,从而可以有效减少常规有毒有害化学品的大量使用,降低能源及水资源消耗,对实现纺织印染企业的节能减排具有重要意义。本文探讨了超临界CO2流体温度、压力、时间因素对α-淀粉酶活性的影响。然后将α-淀粉酶按一定配比与纤维素酶、果胶酶、脂肪酶混合,在超临界CO2流体中对棉坯布进行酶退浆。通过2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠(AOT)/水/乙醇/酶在超临界CO2流体中形成微乳液,解决了酶在非极性介质中活性较低的问题。实验研究了超临界CO2流体温度、压力、时间对退浆效果的影响,并优选了退浆工作液中AOT与水的量、酶浓度、pH值。还通过正交实验设计分析,讨论了各组分酶在退浆中所起的作用。此外,在超临界CO2流体中对退浆后的织物进行漆酶漂白提高织物白度,并讨论了漆酶量、温度、压力、时间对超临界CO2流体漆酶漂白工艺的影响。然后探讨了超临界CO2流体清洗工艺对织物处理的效果。最后,对经超临界CO2流体酶退浆与超临界CO2流体漆酶漂白及流体清洗后的棉织物,采用FT-IR红外光谱研究了其纤维化学大分子结构的变化,并且利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(WAXS)、接触角测试及织物风格测试分析了处理后棉纤维表面形态、聚集态结构、浸润性能及织物抗弯刚度的的变化。研究表明,α-淀粉酶经超临界CO2流体处理活性活性有所增加。而通过对温度、压力、时间因素优选出的工艺条件为温度50℃、压力15MPa、时间150min。流体处理温度对酶活性影响最大,低温下升温能够增加酶活性,但高温会导致酶活性下降失活。流体压力对酶活性的影响较小,但压力过高也会导致活性略有降低。流体处理时间增长会使酶活性有所增加,达到极值后略有下降。超临界CO2流体酶退浆实验结果证明了超临界CO2流体酶退浆的可行性,但退浆后织物白度较低,仍需进一步漂白处理。超临界CO2流体酶退浆优选工艺条件是:温度为50℃,压力为13MPa,时间为90min,退浆工作液中AOT的量为0.6g,水为40ml,酶浓度为2.5%,pH值为7。而组合酶正交实验得出纤维素酶对失重率影响较大,脂肪酶可以水解纤维表面的蜡质从而提高亲水性,但α-淀粉酶仍是退浆工艺中最重要的酶。退浆后织物漆酶漂白能在一定程度上提高退浆后织物的白度,但与其他常规方法漂白后的织物相比,白度仍较低,还需进一步研究。而超临界CO2流体清洗工艺能够很好去除退浆及漂白后织物上的残留物,但清洗温度过高时,白度下降较多。经过超临界流体酶退浆及清洗后,棉织物的红外光谱图表明纤维大分子官能团结构没有明显变化,SEM图显示棉纤维表面变得光滑,纤维纹路清晰,X-射线衍射(WAXS)显示纤维的结晶度提高,接触角测试表明织物润湿性能增加,抗弯刚度测试显示手感变好。