【文章內(nèi)容簡介】 ........................................70致 謝 ..............................................................................................................................71蘆薈/納米銀對真絲（綢）的功能化改性研究 第 1 章 緒論1第 1 章 緒論 引言我國是世界蠶絲的發(fā)祥地，古稱“絲國” 。據(jù)考古發(fā)現(xiàn)推測，在距今五六千年前的新石器時代中期，中國便開始了養(yǎng)蠶、繅絲、織綢。到了商代，絲綢生產(chǎn)已經(jīng)初具規(guī)模，具有較高的工藝水平，有了復(fù)雜的織機和織造手藝 [1]。兩千多年以前，漢朝著名的外交家張騫打通了“ 絲綢之路 ”，從此華美的中國絲綢就開始源源不斷地輸往西亞和歐洲各國，同時也帶去了中國燦爛的歷史文化。蠶絲纖維作為一種蛋白質(zhì)纖維，是天然纖維中唯一能大量生產(chǎn)的長絲纖維，自古以來具有“ 纖維皇后” 的美稱。真絲纖維作為一種珍貴的紡織原料，其織物具有優(yōu)良的服用性能和特殊的風(fēng)格，質(zhì)地輕柔飄逸，外觀華麗，透氣吸濕，滑爽舒適等，倍受人們的青睞，尤其是桑蠶絲從栽桑養(yǎng)蠶至繅絲織綢過程中受到污染較少，因此是消費者推崇的綠色產(chǎn)品，順應(yīng)了全球性“回歸自然 ”、“綠色消費”的浪潮，符合了當(dāng)代人們的生態(tài)環(huán)保意識。然而，從上個世紀(jì)五十年代起，隨著現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)化的崛起，新型纖維如仿真絲、仿麻、仿毛纖維，以及 Tencel、大豆纖維等綠色環(huán)保纖維的問世，給真絲纖維造成了巨大的沖擊。普通真絲纖維制品的彈性小、易起皺、抗菌性差、易泛黃等缺陷凸顯了出來，洗滌和熨燙等使用上的不便也不能滿足消費者的要求，絲綢產(chǎn)品漸漸失去了它應(yīng)有的市場。為了改善真絲纖維的性能，提高附加值，有效地對真絲纖維材料進(jìn)行改性，賦予普通真絲纖維新的功能性，促進(jìn)真絲纖維向其他消費領(lǐng)域滲透，是目前絲綢研究的方向 [2]。 蠶絲的結(jié)構(gòu)及性能蠶絲是一種天然蛋白質(zhì)纖維，屬于長絲纖維,主要是由絲素(Silk Fibroin)和絲膠(Silk Sericin)兩部分組成，絲素蛋白是蠶絲中主要的組成部分,位于蠶絲的內(nèi)層，約占重量的 70%；絲膠作為保護(hù)物和膠粘劑包覆在絲素纖維的外部,約占重量的 25%；另外還有蠟質(zhì)、脂肪和灰分等雜質(zhì)。每根繭絲是由兩根單絲平行粘合而成，每根單絲的中間是絲素纖維，外圍為絲膠。絲素纖維的橫截面積平均約為 80μm2，斷面形狀蘆薈/納米銀對真絲（綢）的功能化改性研究 第 1 章 緒論2近似于三角形，愈是繭的內(nèi)層，斷面愈細(xì)而扁平。絲素蛋白是纖維狀蛋白，每根絲素纖維是由大約 50～100 根平均粗細(xì)約為 1μm的原纖組成，原纖又是由平均約 10nm 的微原纖組合而成，這些微原纖由更小的蛋白質(zhì)分子肽鏈構(gòu)成。絲素蛋白大分子由 18 種氨基酸組成, 各氨基酸由肽鍵連結(jié)而成肽鏈，再由許多 肽 鏈 連 接 構(gòu) 成 蛋 白 質(zhì) ， 即 稱 為 “絲 蛋 白 ”。 其 中 甘 氨 酸 (Gly)、 丙 氨 酸(Ala)和 絲 氨 酸 (Ser)為 多 ， 約 占 總 組 成 重 量 的 79%,三 者 的 摩 爾 比 為 3:2:1[3],并 且 按 一定 的 序 列 結(jié) 構(gòu) 排 列 成 較 為 規(guī) 整 的 鏈 段 ,這 些 鏈 段 大 多 位 于 絲 素 蛋 白 的 結(jié) 晶 區(qū) 域 ； 而帶 有 較 大 側(cè) 基 的 苯 丙 氨 酸 (Phe)、 酪 氨 酸 (Tyr)、 色 氨 酸 (Try)等 主 要 存 在 于 非 晶 區(qū) 域 ?，F(xiàn) 在 一 般 認(rèn) 為 絲 素 蛋 白 分 子 的 構(gòu) 象 可 分 為 二 類 ， 即 SilkⅠ 和 SilkⅡ 結(jié) 構(gòu) ， SilkⅠ 結(jié)構(gòu) 包 括 無 規(guī) 線 團(tuán) (random coil)和 α 螺 旋 (αhelix)， SilkⅡ 結(jié)構(gòu)呈反平行 β 折疊(βsheet)[45]。絲素肽鏈上有許多親水基因(－OH、－COOH 等)，都處于分子的空間表面，這些親水基團(tuán)可以吸水并保持一定的水分,如同人體內(nèi)的調(diào)濕因子，因而真絲織物具有優(yōu)良的吸濕性，其在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率為 11％，比棉紗大 3～4％，就是吸水率較好的錦綸、維綸也只有蠶絲的 30～40％。蠶絲由許多微細(xì)單纖維組成，微細(xì)單纖維間存在許多孔網(wǎng)和縫隙，使得真絲織物質(zhì)輕、柔軟，且具有良好的保暖、隔熱能力和透濕性。組成絲素的 18 種氨基酸中有 11 種是人體必須的，所以絲蛋白是對人適應(yīng)性很強的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，具有優(yōu)良的對人體生理需要的適應(yīng)性和一定的保健功效，故絲蛋白還被科學(xué)家譽為“仿生材料” [67]。作為一種天然蛋白質(zhì)纖維，酸和堿均會促使絲素發(fā)生水解而使其破壞，其對酸的抵抗力比堿強，這是因為在堿溶液中絲素更易于水解。絲素在酸液或堿液中的水解程度，不僅受到 H+、OH 的濃度（即 pH 值）的影響、還會受到處理溫度和處理時間等因素的影響,通常 H+、OH 的濃度越大，處理溫度越高，處理時間越長，絲素的的損傷就越大 [6]。 紡織品的抗紫外整理 紫外線的分類及其兩面性紫外線是一種電磁波輻射線(Ultraviolet radiation—UVR)，國際照明委員會(CIE)將其劃分為近紫外線、遠(yuǎn)紫外線和超短紫外線三種，如表 1－1 所示 [89]。 正常情況下，UVC 能被大氣層中臭氧層吸收無法到達(dá)地面；部分 UVA 及 UVB也會被臭氧層吸收，只有很少一部分能到達(dá)地球表面。但近幾十年來，由于人類社蘆薈/納米銀對真絲（綢）的功能化改性研究 第 1 章 緒論3會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電冰箱、空調(diào)等制冷設(shè)備的大量使用釋放出氯氟碳化合物(即氟里昂)，發(fā)泡劑、洗凈劑等氣霧劑釋入大氣后升入高空平流層分解，并以 1 個氯原子破壞 10 萬個臭氧分子的速度破壞臭氧層，致使局部地區(qū)臭氧層變薄或出現(xiàn)臭氧層空洞。據(jù)相關(guān)資料顯示，1989 年在北極上空出現(xiàn)了面積相當(dāng)于格陵蘭島那么大的臭氧層空洞、1998 年德國人發(fā)現(xiàn)在歐洲上空也有一個小的臭氧層空洞、2022 年英國南極考察隊報告“ 南極臭氧洞”面積達(dá) 2400 萬 km2，相當(dāng)于歐洲面積的兩倍。據(jù)測定，每破壞 10％臭氧層，到達(dá)地面的紫外線就增加 20％，皮膚癌患者增加 3％ [1013]。這些充分說明我們正在受到越來越嚴(yán)重的紫外線侵害。表 1－1 紫外線分類名稱 波長范圍（nm） 記號近紫外線 320～400 UVA遠(yuǎn)紫外線 280～320 UVB超短紫外線 180～280 UVC人類接受陽光中紫外線照射的有利作用是能夠促進(jìn)體內(nèi)維生素 D 的合成,防止佝僂病，并具有殺菌、保健的作用。但近年來由于大量的氟利昂等含鹵素化合物滯留在地球上空，使臭氧層遭到破壞，到達(dá)地面的紫外線越來越強烈，紫外線對人體的有害影響也越來越明顯。不同波段紫外線對人體的傷害分別為：UVA 能深入皮膚內(nèi)部(真皮 )，使皮膚色素沉淀，曬黑皮膚，稱“ 曬黑區(qū)” 。還能使皮膚失去彈性、老化、干燥和出現(xiàn)皺紋等。一旦受到大量 UVA 的照射，會損傷細(xì)胞中遺傳因子 DNA，導(dǎo)致突然變異，患皮膚癌。UVB 中的一部分被臭氧層吸收，另一部分到達(dá)地面。人體長時間照射后，能使血管擴(kuò)張，形成透過性亢進(jìn)，使皮膚變紅，出現(xiàn)皮炎紅斑，嚴(yán)重的還會生成水泡，稱“ 紅斑區(qū) ”。UVC 的能量大，穿透力強，對人類影響大，稱“殺菌區(qū)”。但大都已被大氣層中的臭氧層和云霧等吸收。紫外線對紡織品也有不良影響，不僅能使紡織品褪色,也能使尼龍和纖維素纖維等脆損，強力下降?；谝陨险J(rèn)識，人們逐漸形成了明確的防紫外線意識，各種防紫外線產(chǎn)品應(yīng)運而生，如防曬霜、防曬油、防紫外眼鏡、防紫外服飾等，并成為夏日熱銷產(chǎn)品，防紫外線產(chǎn)品逐漸形成了廣闊的市場空間。因此開發(fā)能夠避免人體皮膚受到長期過量的紫外線照射的防紫外線材料對于人體健康是非常必要的。 織物的防紫外線性能織物防紫外性能是多種因素的綜合體現(xiàn)，這些因素包括組成織物的纖維種類、蘆薈/納米銀對真絲（綢）的功能化改性研究 第 1 章 緒論4織物結(jié)構(gòu)以及顏色等 [1415]。（1） 纖維的抗紫外性能：任何織物均有一定的防紫外能力，這是因為構(gòu)成織物的纖維本身能吸收部分紫外線，這種能力的強弱與纖維的成分密切相關(guān)。羊毛、聚酯等纖維，由于分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)和芳香族氨基酸，對小于 300nm 的紫外線有較強的吸收能力，本身具有一定的防護(hù)作用；棉、粘膠、錦綸、腈綸等纖維分子對紫外線的吸收能力差，防護(hù)作用??；蠶絲的防護(hù)性能介于以上兩類纖維之間。（2） 織物結(jié)構(gòu)：織物通常具有比較復(fù)雜的表面，具有散射和反射紫外線的作用，散射和反射作用則因單纖維表面形態(tài)、織物組織規(guī)格的差異而有顯著的變化。 一般織物緊密度(孔隙率) 基本上決定了該織物防紫外線效率的最大限度。孔隙率越大防紫外線的效果越差，組織相同的織物，織物的平方米克重越大即織物越厚，則防紫外線輻射性能也越好。（3） 織物色澤：不同染色方法和未經(jīng)染色的高分子紡織材料對光譜的吸收是不同的。一方面，不同性質(zhì)的染料其分子結(jié)構(gòu)不同，對光譜的吸收也就不同。另一方面，即使同一性質(zhì)的染料，由于色系不同以及染料使用量的不同，被染織物對紫外線的屏蔽性能也是不同的。一般來說，同一種材料的紡織品經(jīng)同一種染料染色，顏色越深，對紫外線的屏蔽性能就越好。（4） 其他因素：紡織品抗紫外線輻射性能的一般規(guī)律為：短纖維織物優(yōu)于長絲織物；細(xì)纖維織物優(yōu)于粗纖維織物；扁平異形化纖織物優(yōu)于圓形截面化纖織物；微纖維織物優(yōu)于通常纖維織物；機織物優(yōu)于針織物。 紫外線屏蔽劑及機理 [16]從光學(xué)原理上講，紫外線照射到織物上，一部分被織物表面散射，一部分被織物吸收，其余的則透過織物，即透過率、散射率、吸收率三者之和。紫外線防護(hù)原理就是采用紫外線屏蔽劑對織物（或構(gòu)成織物的纖維）進(jìn)行處理，增大織物（或纖維）對紫外線的散射率和吸收率，減小透過率。紫外線屏蔽劑所指的就是這類具有散射或吸收紫外線性質(zhì)的物質(zhì)，可分為兩類，一類是紫外線反射劑，另一類是紫外線吸收劑。紫外線反射劑一般為無機類氧化物，它們沒有光能的轉(zhuǎn)化作用，主要是利用物質(zhì)物理性能促進(jìn)對入射紫外線的散射和反射來遮斷紫外線,常用的無機類紫外線屏蔽劑包括二氧化鈦、高嶺土、碳酸鈣、滑石粉、氧化鐵、氧化鋅、氧化亞鉛等。當(dāng)這些材料制成超細(xì)粉體時，由于粉體的比表面積極大，表面能很高，具有很高的化學(xué)蘆薈/納米銀對真絲（綢）的功能化改性研究 第 1 章 緒論5活性，導(dǎo)致光吸收等方面性能顯著增強，當(dāng)其摻入化纖高分子聚合物中，或通過染整或涂層，就會使織物的防紫外功能大大加強。紫外線吸收劑一般為有機類化合物，它們的分子結(jié)構(gòu)中大多含有能強烈地、有選擇地吸收紫外線的發(fā)色基團(tuán)（如 C=N、N=N 、C=O 等）或助色基團(tuán)（如NH OH、COOH 等），吸收紫外線后發(fā)生光物理或光化學(xué)過程，將紫外線能量轉(zhuǎn)化為低能量的熱能或波長較短的電磁波，使其對人體無害，主要產(chǎn)品有水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯并三唑類等。 防紫外線紡織產(chǎn)品加工方法目前國內(nèi)外防紫外線紡織產(chǎn)品加工方法大致有 3 種。一是涂層法：在織物表面涂一層具有防紫外線功能涂層劑薄膜。這種方法的優(yōu)點是具有較長時間的抗紫外線效果，缺點是織物彎曲性能差、不透氣、不適合作衣料；二是染整法：即對織物進(jìn)行防紫外線整理，將紫外線屏蔽劑附于織物上。這種方法的優(yōu)點是品種翻改比較方便靈活，缺點是耐光性和耐洗滌性能差；三是防紫外線纖維法：是將具有防紫外線功能的屏蔽劑，在聚合或熔融紡絲過程中加入其溶液中，經(jīng)過紡絲制成防紫外線纖維，然后將這種改性防紫外線纖維與普通纖維混紡成紗，織成織物。這種方法的特點是，具有良好的長效的防紫外線效果，織物耐洗滌、耐光性能好，是目前制造具有永久性防紫外線性能織物的最好的方法，但成本較高。 蘆薈及其應(yīng)用 蘆薈及其簡介蘆薈(aloe)又名奴會、訥會、象膽，屬百合科多年生植物 [17]。蘆薈原產(chǎn)于非洲熱帶干旱地區(qū)，已經(jīng)有幾千年的歷史。到目前為止，關(guān)于蘆薈的最早記載，是迄今3500 年前古代埃及的醫(yī)學(xué)書《艾帕努斯巴皮努斯》中所記錄的蘆薈的多種民間處方?？脊虐l(fā)現(xiàn)，在埃及金字塔中蘆薈被放置在木乃伊的膝蓋之間。艷名千古的埃及女王克利奧佩特拉美麗的肌膚就得益于蘆薈 [18]。亞歷山大大帝也曾令士兵攜帶大量蘆薈備用與戰(zhàn)場上，用來治療士兵化膿的傷口，療效很好 [19]。在第二次世界大戰(zhàn)中，美國在日本長崎和廣島投下兩顆原子彈后，大量的幸存者被原子同位素輻射灼傷，眾多的藥物醫(yī)治均 告 無 效 。 后 來 有 人 試 用 蘆 薈 汁 涂 抹 于 傷 口 ， 驚 人 的 奇 跡 出 現(xiàn) 了 ， 傷口 愈 合 又 快 又 好 ， 比 其 它 藥 物 再 生 速 度 要 快 2 倍 ， 甚 至 不 留 痕 跡 。 近 幾 十 年 來 國 內(nèi) 外對 蘆 薈 的 研 究 都 處 于 火 熱 的 狀 態(tài) 。 總 之 ， 蘆 薈 是 集 醫(yī) 療 、 美 容 、 保 健 、 觀 賞 于 一 身蘆薈/納米銀對真絲（綢）的功能化改性研究 第 1 章 緒論6的 神 奇 植 物 ， 素 有 “植