关键词：
大豆分离蛋白
羧甲基壳聚糖
纺织浆料
力学性能
摘要：
上浆是提升经纱强力和耐磨性的核心工艺,通过纺织浆料可以在纱线表面形成有一定坚韧性的保护膜,该膜层不仅具备良好的粘结性与延伸性,还能有效贴伏毛羽、增加耐磨性。此工艺通过增强纤维间的抱合力（提升断裂强度10%-30%）和优化纱线表面形态,显著降低织造断头率,同时提升织物纹路清晰度与生产效率。浆纱质量对织造生产的品质与经济效益具有决定性作用,经纱上浆作为纺织工序的核心环节不可或缺。当前,变性淀粉与聚乙烯醇（石油基材料）占据纺织浆料市场主导地位,分别约占经纱浆料总用量的68%、20%。然而,淀粉由于其分子量刚性大,形成的浆膜较为硬脆,在织造过程中易破碎。而聚乙烯醇的生物降解性差,退浆废水化学需氧量高,退浆易残留,导致纺织工业生产过程中产生的废水含有大量难降解有机物（如PVA）等,其COD浓度可达2000-3000 mg/L,不仅直接导致水体溶解氧耗竭、生物多样性丧失,还会通过灌溉污染土壤并引发重金属累积,对生态环境造成了极大的负担,已被欧盟限制或禁止使用。因此制备出一种绿色环保且能兼顾高质量上浆、退浆要求的浆料十分重要。
大豆蛋白是一种质量优质、成本低、来源广的蛋白质,由于其成膜性优、粘附性好、生物降解性高,已成为取代聚乙烯醇浆料热点研究对象。然而,由于大豆蛋白浆膜脆性大、延展性和韧性较差,浆膜在受到外力作用下易碎裂,阻碍了其在绿色纺织浆料领域的实际应用。
（1）羧甲基壳聚糖增效大豆蛋白基浆料的制备及浆液性能研究:通过改变羧甲基壳聚糖在体系中的浓度制备一系列含有不同浓度的羧甲基壳聚糖的大豆分离蛋白-羧甲基壳聚糖浆料,研究加入羧甲基壳聚糖浓度对浆液粘度、浆膜的红外以及浆膜的力学性能的影响。研究发现:（1）浆液的粘度随着羧甲基壳聚糖浓度的增加而增加,随着搅拌温度和搅拌时间的增加而降低,在羧甲基壳聚糖浓度为0.6%、搅拌温度为90℃、搅拌时间为120 min时,粘度为2.966 cP;（2）羧甲基壳聚糖与大豆分离蛋白之间之发生了物理结合,未发生化学反应;（3）羧甲基壳聚糖的加入改善了大豆分离蛋白浆膜的力学性能,在羧甲基壳聚糖浓度为0.6%、搅拌温度为90℃、搅拌时间为90 min时大豆分离蛋白-羧甲基壳聚糖浆膜的力学性能最佳,此时浆膜的断裂强度为9.4406 MPa,断裂伸长率为123.8054%,断裂功为0.5958 N/m。
（2）羧甲基壳聚糖增效大豆蛋白基浆料的应用性能研究:以制备出的一系列含有不同浓度的羧甲基壳聚糖的大豆分离蛋白-羧甲基壳聚糖浆料为研究对象,探究其对上浆后的粗纱断裂强度的影响,从上述浆液、浆膜的综合性能确定出该浆料体系中羧甲基壳聚糖的最佳浓度。再将综合性能最佳的浆液对纯棉细纱、涤棉细纱、涤纶细纱进行上浆实验,研究浆纱的毛羽降低率以及浆纱的力学性能。研究表明:（1）大豆分离蛋白-羧甲基壳聚糖的最佳制备方法:羧甲基壳聚糖浓度为0.6%,搅拌温度为90℃,搅拌时间为90 min;（2）上浆后的棉、涤棉和涤纶的断裂强度分别提高34.98%、35.85%、20.41%;棉、涤棉、涤纶毛羽降低率分别提高71.42%、59.72%、137.89%。
（3）羧甲基壳聚糖增效大豆蛋白基浆料的退浆性能及LCA生命周期评价分析:探究大豆分离蛋白-羧甲基壳聚糖浆料上浆后的纱线上浆率,以及浆纱进行小样试织后的纯棉机织布、涤棉机织布和涤纶机织布的退浆率以及水洗温度对退浆率的影响,并利用LCA生命周期评价软件对大豆分离蛋白-羧甲基壳聚糖浆料的生产、上浆退浆时能量的消耗以及CO2的排放进行理论化分析。研究发现,利用大豆分离蛋白-羧甲基浆料上浆的上浆率可以达到棉-12.078%、涤棉-13.504%、涤纶8.426%;在退浆工序中,常温下棉、涤棉、涤纶的退浆率分别达到94.97%、97.8%、95.52%。
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