壳聚糖在印染工业中的应用

信息来源：纺织服装周刊

壳聚糖作为天然可再生的资源因其具有良好的生物活性、生物可降解性、生物可相容性、无毒性等引起了广大学者的关注。研究表明,壳聚糖在纺织印染行业方面的应用具有广阔的前景。

壳聚糖在印染助剂上的使用
提高上染速率作用
由于壳聚糖与纤维素有相似的结构，很容易吸附到织物表面上，并且在稀酸溶液中，壳聚糖带有正电荷可以提高阴离子染料上染速率。研究发现：羊毛织物经壳聚糖酸性溶液处理后，羊毛纤维上所带的电荷电量减少，从而减少染色过程中纤维上的负电荷对染色素阴离子的库仑斥力， 使染料的上染速率提高，上染率增大；壳聚糖在织物上均匀分布，使毛纤维表面的氨基正离子( - NH+3) 密印染染料度增加，表面的极性基团数量大大增加，亲水性大大提高，壳聚糖上的氨基对染料阴离子的吸附也增加，染料迅速吸附到壳聚糖的吸附层上，显著提高了羊毛表面相对于内部的染料浓度梯度，使染料更易向纤维内部扩散，扩散速度和上染率均得到提高。

固色作用
壳聚糖分子中含有大量的- NH2或- OH，与纤维的亲和性能好，可以溶入到纤维内部与纤维活性基团- OH与- NH2以氢键或共价键结合。且因其是含氮的阳离子型聚合物，可与阴离子型染料发生反应，因此，被认为是阴离子型染料的理想固色剂。
作为天然印花糊料
壳聚糖可溶于醋酸中，其水溶液可形成粘稠胶体溶液，与酸性染料、直接染料有很好的相容性。壳聚糖醋酸溶液作为印花糊印在织物上，在烘干、汽蒸时，醋酸挥发后形成不溶性的膜层，具有良好的披覆性。

壳聚糖在印染废水处理上的应用
纺织工业产生的废水，通常含有盐类、有机表面活性剂和染料，对人体健康及环境危害极大。壳聚糖含有氨基和羟基，对染料有极强的吸附作用。这种吸附作用包括：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附，主要是通过氢键、静电吸引、离子交换、范德华力等产生的吸附作用。同时，由于壳聚糖分子结构上含有大量的伯氨基，通过配位键结合，形成极好的高分子鳌合剂，因此它可凝集废水中的染料，无毒，不产生二次污染，在印染工业环保方面应用前景广阔。

壳聚糖在后整理上的应用
壳聚糖用于纺织印染另一个很重要的方面就是将壳聚糖做为后整理剂进行纺织品的高档化和高附加值加工，使织物的物化性能得到改善。据目前的报道显示，壳聚糖可分别用于以下几种整理。
防皱整理
壳聚糖的防皱整理主要应用于抗皱性不好的棉类织物、真丝织物、麻类织物等。由于壳聚糖成膜性强，且与纤维素化学结构相似，对棉纤维具有很好的吸附和相容性。在壳聚糖整理棉织物、涤棉混纺织物的抗皱性能的研究中发现，织物的弹性回复角都有所增加，而且壳聚糖处理液浓度越高，弹性回复角越大，提高了抗皱性。壳聚糖还可有效提印染染料高亚麻织物的回弹恢复能力，其回弹性恢复率可稳定在60 %～70 %之间。将酒石酸、柠檬酸溶液复配以及壳聚糖一起应用于真丝绸的抗皱整理时发现，真丝绸的抗印染染料折皱回复角提高，同时整理液中酒石酸的量增加，织物的白度也增加。
印染染料抗菌整理
经壳聚糖整理的织物具有抗菌能力，采用戊二醛作交联剂整理的棉织物对大肠杆菌、肺炎杆菌、白色念珠菌的抗菌率为100 %，对枯草杆菌的抗菌率大于75 %，皂洗50次后的抗菌率仍达50 %以上。经壳聚糖和柠檬酸的混合液处理的棉织物在抗菌抑菌试验中表明产品有明显的广谱抑菌效果。

抗静电整理
采用壳聚糖对聚酯织物作抗静电整理，通常的作法是先将聚酯织物进行碱减量处理, 一方面使纤维表面产生裂纹及可发生反应的羟基基团，有利于壳聚糖涂层的附着；另一方面旨在使表层聚酯纤维分子中的酯基发生一定程度的水解而产生一定数量的羧基负离子，便于阳荷性的壳聚糖分子与聚酯纤维的结合。然后通过轧- 烘- 焙工艺将壳聚糖醋酸溶液附着在聚酯织物上，于是壳聚糖薄膜就会通过物理嵌附作用以及离子键和分子间力与聚酯纤维结合在一起。测试表明: 经整理后织物的回潮率可增加数倍；拉伸强力提高；具有一定的抗静电耐久性。此外织物经壳聚糖处理后同时可改善织物的不吸湿、带静电等缺点,而且还附加了抗菌、防霉等功能。
目前地球上甲壳素年产量很大，然而利用很少。究其原因，主要是该物质必须从动物外壳或骨骼中提取，成本较高。然而在大力开发绿色资源的时代要求下，借助突飞猛进的科学技术，人们对壳聚糖及其衍生物应用研究将会越来越深入和广泛。我国不仅是纺织大国，而且江河湖泊众多，甲壳素资源丰富，因此为了使废物资源化、提高纺织品附加值及开创环保产品，积极开发壳聚糖在印染工业的应用，不仅十分迫切而且具有深远意义。