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棉织物的纤维素酶整理及其服用性能的模糊评判

李昕  
【摘要】: 随着社会进步和文明的发展,人类对于环境和自身健康的关注程度在不断提高,而纺织品作为衣食住行四宗之首,对于其制造过程及穿着过程中所带来的污染和危害也有了一定认识。传统的棉织物柔软整理中,常常使用柔软剂等化学药品,危害人体健康,并对环境造成严重的污染。随着人们环保、健康意识的增强,这种化学整理的方法将会受到严格的限制。因此,开发生态纺织品及研制绿色整理技术具有重要意义,酶处理被认为是有可能替代传统化学整理方法的有效途径之一。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。酶在纺织工业中的应用由来已久,应用的范围涉及前处理、后整理和染色等工序,并且在纺织工业中发挥着愈来愈重要的作用。本文主要研究了纤维素酶对棉织物的整理工艺,对整理后棉织物的物理机械性能、热湿舒适性能等综合服用性能的影响情况进行了探讨,对纤维素酶对棉织物的作用机理进行分析和进一步验证,并采用模糊数学和专家系统相结合的方法,对织物服用性能的综合评价提出了自己的看法。 本文首先对来自不同产地的纤维素酶进行筛选,优选出两种纤维素酶,分别是液体纤维素酶Cellusoft L和固体纤维素酶WM,作为实验用酶对棉织物进行处理;对整理工艺进行优化,纤维素酶Cellusoft L的最佳整工艺为:pH值=5.0 温度(T)=50℃ 时间(t)=50min 酶用量(owf)=4% 浴比L.R=1:20;纤维素酶WM的最佳整理工艺为:pH值=5.5 温度(T)=50℃时间(t)=60min 酶用量(owf)=4% 浴比L.R=1:20;运用灰色关联理论对纤维素酶处理的工艺参数进行分析,结果表明,影响棉织物减量率的因素由大到小依次为处理时间、酶处理液的pH值、温度和纤维素酶的用量,这一结果对合理制定纤维素酶处理的工艺条件具有重要意义。 本文对纤维素酶整理后棉织物的物理机械性能、热湿舒适性能等综合服用性能的变化情况进行了较系统、较全面的研究。实验结果表明,棉织物经纤维素酶处理后,可以明显改善手感风格,使织物结构清晰,布面光洁,柔软度和悬垂性提高,吸湿、散湿性能增加,并且,在适当的酶处理工艺条件下,减量率控制在3%—5%,织物的强力损失一般均小于10%,仍能保持织物应有的使用性能。 棉织物经纤维素酶处理后,纤维素大分子链断裂,潜在醛基增多,铜值随 天滓工六大曹二零零一吸硕士研究生毕弃恰我 之升高,说明纤维素酶处理使棉纤维受到明显的化学损伤,这与红外谱图定性 分析的结果相一致,并且与纤维素酶处理对棉的机械性能的影响结果相符合。 X一射线衍射图像表明,纤维素酶水解反应也涉及到纤维的晶区,且按照对微晶 表面纤维素大分子链和链端的水解机理进行,酶水解对纤维的晶区和无定形区 的水解是同步进行的,并没有显著产生可及的、低侧序度区域的增加。扫描电 子显微镜(s EM)观察的结果表明,纤维素酶处理会使棉纤维横截面溶胀,表面被 剥蚀,并且产生沿纤维轴向的裂缝和孔洞,从而能赋予酶处理后的棉织物一系 列有价值的服用性能。紫外谱图和高效液相色谱分析法,进一步验证了纤维素 酶的作用方式是切断纤维素大分子链,催化水解生成纤维素二糖等低聚糖,最 终水解生成葡萄糖的结论。 本文还运用模糊数学和专家系统的有关知识,开发了一种新型的用于织物 服用性能综合评价的模糊专家系统。本系统是一类智能性的计算机程序,具有 很大的灵活性,可以不断进行知识的更新和系统参数的调整,以适应不同的需 求;模糊专家综合评判系统,解决了用单一性能指标进行评价时所产生的分散 性及可比性差的问题,具有很好的实用价值,使之成为纺织专家和普通用户进 行织物评判的有利助手,并且促进数学和计算机科学在纺织工业中的应用。


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