【畢業(yè)學(xué)位論文】羊毛表面結(jié)構(gòu)改性及改善其親水性能的研究

目 錄1緒 論 纖維的結(jié)構(gòu)與形態(tài)特征 纖維的分子結(jié)構(gòu) 纖維的形態(tài)特征 表面改性的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 電 整 理 防 蛀 整 理 整 理 外 整 理 親水性及吸濕的研究發(fā)展 內(nèi) 容 及 意 義 的 目 的 和 意 義 的 主 要 內(nèi) 容 102蛋 白 酶 對(duì) 羊 毛 的 處 理 原 理 改 性 原 理 酶 羊 毛 改 性 原 理 試驗(yàn)原理及 的應(yīng)用 試 驗(yàn) 原 理 試劑及儀器 材 料 試 劑 儀 器 方 法 及 工 藝 理 酶 預(yù) 處 理 測(cè) 試 斷 裂 強(qiáng) 力 的 測(cè) 試 16目 減 量 率 的 測(cè) 試 電 鏡 觀 察 元 素 測(cè) 試 測(cè) 試 率 測(cè) 試 速 率 的 測(cè) 試 與 討 論 工 藝 濃 度 對(duì) 工 藝 效 果 的 影 響 工藝效果的影響 對(duì) 工 藝 效 果 的 影 響 對(duì) 工 藝 效 果 的 影 響 工 藝 酶 最 佳 工 藝 酶 濃 度 對(duì) 工 藝 效 果 的 影 響 工藝效果的影響 對(duì) 工 藝 效 果 的 影 響 對(duì) 工 藝 效 果 的 影 響 酶 最 佳 工 藝 酶 二 步 法 最 佳 工 藝 對(duì) 羊 毛 的 結(jié) 構(gòu) 與 性 能 的 影 響 電 鏡 觀 察 元 素 分 析 分 析 酶 處 理 對(duì) 白 度 的 影 響 酶 處 理 對(duì) 斷 裂 強(qiáng) 力 的 影 響 酶 處 理 對(duì) 吸 濕 性 能 的 影 響 酶 處 理 對(duì) 干 燥 速 率 的 影 響 363高 溫 熱 濕 處 理 材 料 儀 器 測(cè) 試 38目 與 討 論 熱 濕 處 理 最 佳 工 藝 對(duì)工藝效果的影響 對(duì)工藝效果的影響 對(duì)工藝效果的影響 熱 濕 處 理 最 優(yōu) 工 藝 工 藝 處 理 對(duì) 羊 毛 的 結(jié) 構(gòu) 與 性 能 的 影 響 電 鏡 觀 察 分 析 熱 濕 處 理 對(duì) 白 度 的 影 響 熱 濕 處 理 對(duì) 斷 裂 強(qiáng) 力 的 影 響 熱 濕 處 理 對(duì) 吸 濕 性 能 的 影 響 熱 濕 處 理 對(duì) 干 燥 速 率 的 影 響 454不 同 方 法 處 理 后 羊 毛 的 性 能 比 較 表 面 元 素 的 變 化 外 觀 的 變 化 斷 裂 強(qiáng) 力 的 變 化 吸 濕 性 能 的 改 善 干 燥 速 率 的 改 善 505結(jié) 論 51致 謝 52參 考 文 獻(xiàn) 53附 錄 561緒論11緒論隨著消費(fèi)需求向著多元化 、 個(gè)性化方向發(fā)展 ， 人們的服飾進(jìn)一步由低檔 、 耐穿型向高檔 、 輕薄型轉(zhuǎn)變 。 羊毛是一種天然的蛋白質(zhì)纖維材料 ， 它具有許多吸濕性好 ， 光澤柔和，手感好，保溫性好，耐磨有彈性等優(yōu)點(diǎn) 1。21世紀(jì)的面料正朝著舒適 、 健康和功能性的方向發(fā)展 ， 而具有吸濕快干功能的織物即是其中最重要的一類 。 羊毛作為一種珍貴的生態(tài)纖維 ， 歷來在高檔正式服裝及御寒服裝方面稱雄于市 ， 但隨著人民物質(zhì)文化生活水平的提高 ， 人們對(duì)以天然羊毛為原料的厚重的毛織物的要求不再是具有單純的保暖功能 ， 因此 ， 羊毛織物的吸濕快 、 環(huán)保 、 輕薄等性能已成為人們追求的時(shí)尚 2。羊 毛 纖 維 是 一 種 天 然 的 蛋 白 質(zhì) 纖 維 材 料 ， 由 彼 此 相 互 聯(lián) 結(jié) 的 表 面 鱗 片 及 皮 質(zhì) 層 組成 。 其優(yōu)點(diǎn)是吸濕性好 ， 光澤柔和 ， 手感好 ， 保溫性好 ， 耐磨有彈性 ， 但因鱗片表層性質(zhì)穩(wěn)定 ， 保護(hù)纖維內(nèi)部不易受到不同種類化學(xué)試劑的影響 ， 使得羊毛的服用性能受到了一定的限制。近幾十年 ， 羊毛織物的功能性后整理在國(guó)內(nèi)外已有了較深的研究 ， 后整理技術(shù)從最初的防氈縮整理，阻燃整理，拒水整理和抗皺整理等幾種，發(fā)展至現(xiàn)今的近二十種 。 功能 性后整理技術(shù)不僅有最基礎(chǔ)的物理化學(xué)整理，而且有諸如溶膠 技術(shù)和環(huán)保型生物技術(shù)的高新技術(shù) 3。 現(xiàn)如今 ， 功能性后整理的羊毛織物廣泛應(yīng)用于汽車 、 建筑 、 船舶 、家居用品以及服裝行業(yè) 。 向多元化領(lǐng)域開發(fā)新型的功能性羊毛紡織品 ， 提高毛紡織品的附加值，對(duì)于擴(kuò)大國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)和改革紡織行業(yè)的舊模式意義非凡。 以往的研究都主要側(cè)重于羊毛的防縮，阻燃等整理，對(duì)于改善羊毛織物的舒適性 ，也只局限消除羊毛織物穿著時(shí)產(chǎn)生的刺癢感的研究。而羊毛本身具有良好的吸濕性 ， 如果能對(duì)純羊毛織物進(jìn)行改性 ， 使其具有優(yōu)良的親水性和較快的潤(rùn)濕速率 ， 這樣不僅發(fā)揮了羊毛優(yōu)良的天然特性 ， 而且將功能性和大自然有機(jī)地結(jié)合起來 ， 大大拓寬了親水性材料的研究范圍，也會(huì)給羊毛織物的服用范圍帶來新的發(fā)展。 是 天 然 蛋 白 質(zhì) 纖 維 ， 其 纖 維 大 分 子 是 由 許 多 種 酸 以 肽 鍵 聯(lián) 結(jié) 構(gòu) 成 的 多縮 氨基酸鏈為主鏈。在組成羊毛的二十多種氨基酸中，二氨基酸 酸、松氨酸，二羧基酸 天冬門氨酸和含硫氨基酸 從而 ， 在羊毛角蛋白1緒論2大分子主鏈間能形成鹽式鍵 、 二硫交聯(lián)和氫鍵等空間橫向聯(lián)鍵 4（ 如圖 。 由于羊毛大分子的側(cè)鏈擁有大量的氨基和羧基，其纖維具有呈酸性又呈堿性的兩性性質(zhì)。圖 纖 維分 子間 的作 用力 示意 羊毛纖維是由許多細(xì)胞聚積而成 ， 根據(jù)性質(zhì)可分為 ： 鱗片層 （ 、 皮質(zhì)層 （ 髓質(zhì)層 (如圖 細(xì)胞間以細(xì)胞間質(zhì)聯(lián)接 ， 其厚度為 28 38具有三層結(jié)構(gòu) 5( 三明治 ” 結(jié)構(gòu) )。1緒論31旋 分子 組合 2蛋 白質(zhì) 3蛋 白質(zhì)4核 殘留 物 5皮 層 6皮 層 7皮 層 8圖 纖 維的 各層 次結(jié) 構(gòu)綜 合示 片層位于纖維的外層并包覆著整個(gè)皮質(zhì)層 ， 是毛發(fā)纖維所特有的結(jié)構(gòu) 。 其主要作用是保護(hù)羊毛不受外界條件的影響 ， 從而決定了羊毛的許多性能 ， 如特殊的光澤和縮絨性，染色困難，洗滌尺寸不穩(wěn)定性及穿著的刺癢感等6。 羊毛的鱗片層由鱗片表層、 鱗片外層 和 鱗片內(nèi)層 組成，約占羊毛總量的 10%7（如圖 1皮 層 2皮 層 皮 層 皮 層 5間 質(zhì)圖 構(gòu) 成示 1） 鱗片表層 （ 簡(jiǎn)稱 ， 又稱表皮細(xì)胞薄膜層 ， 厚度僅約為 5可能源于未成熟角質(zhì)細(xì)胞的原生膜 7。鱗片表皮大約由四分之三的蛋白質(zhì)和四分之一類脂物組成 ， 其中蛋白質(zhì)部分胱氨酸含量約為 12%， 甘氨酸 、 絲氨酸 、 谷氨酸和谷氨酰胺 的含量也較高 8。 類脂物部分為脂肪酸混合物，主要是 18二十烷酸，并可能通過胱氨酸殘基形成共價(jià)鍵結(jié)合 9。鱗片表層為單層脂類結(jié)構(gòu)，非極性基團(tuán)外露且結(jié)構(gòu)緊1緒論4密，因此具有極強(qiáng)的疏水性和良好的化學(xué)惰性。 （ 2） 鱗片外層 （ 簡(jiǎn)稱 ， 位于 厚度約為 100典型的角質(zhì)化蛋白 ， 含有豐富的氨基酸殘基 ， 大約每五個(gè)氨基酸殘基就有一個(gè)二硫鍵交聯(lián) 10。 結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬難以被膨化 ， 既是羊毛鱗片的主要部分 ， 也是羊毛結(jié)構(gòu)中含硫量最高的 部 位 。 它 可 被 細(xì) 分 為 ”（ 簡(jiǎn) 稱 外 和 ”（ 簡(jiǎn) 稱 外 兩 層1。 外 于 外 側(cè) ， 胱 氨 酸 殘 基 含 量 高 于 外 含 量 ， 可 達(dá) 35%（ 摩 爾 分 數(shù) ） ， 即 每 三 個(gè)氨基殘基中就會(huì)有一個(gè)難以被蛋白酶消化的胱氨酸殘基，結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。 （ 3） 鱗片內(nèi)層 （ 簡(jiǎn)稱 ， 位于鱗片層的最內(nèi)層 ， 在整個(gè)鱗片中的厚度分布不均，約為 100含硫量很低的非角質(zhì)蛋白質(zhì)構(gòu)成， 殘基含量低，約為 3%， 但極性氨基酸的含量相當(dāng)豐富，所以其化學(xué)性質(zhì)活潑，易于被膨化，也可被蛋白酶降解 12。皮質(zhì)層是羊毛纖維的主體部分 ， 其主要成分是 依靠分子引力 、 鹽式鍵 、 二硫鍵和氫鍵等相結(jié)合，呈較為穩(wěn)定的空間螺旋狀態(tài)的大分子，我們稱之為 的基本結(jié)構(gòu)是 3個(gè) 右手 彼此纏繞形成一個(gè)左手超螺旋的原纖維， 9個(gè) 原纖維圍繞其他 2個(gè)原纖維排列形成微纖維 ， 微纖維又組裝成巨原纖維 ， 若干個(gè)巨原纖維堆積排列形成皮質(zhì)細(xì)胞 13。 在一定條件下 ， 受到張力作用 ， 由于 大分子鏈伸展 ， 力撤去后，在一定條件下，它又可恢復(fù)為原來的彎曲狀態(tài)，即 14。細(xì)胞間質(zhì)是由細(xì)胞復(fù)合物 （ 簡(jiǎn)稱 組成 ， 存在于羊毛細(xì)胞 （ 包括鱗片細(xì)胞和皮質(zhì)細(xì)胞 ） 之間 ， 呈網(wǎng)狀分布在整個(gè)羊毛結(jié)構(gòu)中 ， 是羊毛纖維中唯一的連續(xù)相 ， 因此對(duì)羊毛的機(jī)械性能起著至關(guān)重要的作用 15。 細(xì)胞膜復(fù)合物能被酶或甲酸部分地溶解或破壞 ， 其主要由胞間粘結(jié)物 （ ， 類脂雙分子結(jié)構(gòu) 和 阻 抗 膜 （ 三 部 分 構(gòu) 成 。 胞 間 粘 結(jié) 物 由 低 交 聯(lián) 的 非 角 朊 蛋 白 質(zhì)組成 ， 易于溶脹和受到化學(xué)試劑和蛋白酶的攻擊16。 阻抗膜是化學(xué)惰性的 ， 具有耐蛋白水解，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑和還原劑作用的性能。 細(xì)胞核殘留物由高硫含量物質(zhì)、空穴、少量的色素和礦物質(zhì)組成 17。 的 表 面 改 性 是 通 過 對(duì) 羊 毛 表 層 的 化 學(xué) 物 理 改 性 賦 予 羊 毛 原 來 并 不 具 有 的 一 些特性，從而提高羊毛的附加值，擴(kuò)大羊毛的服用范圍。 目前，羊毛紡織面料生產(chǎn)所采用的改性整理工藝主要有防氈縮整理、抗靜電整理 、防菌防蛀整理、彈性整理、阻燃整理、遠(yuǎn)紅外整理以及抗紫外線整理等 18。 尖端伸出毛干的表面并指向毛尖 ， 由于滑動(dòng)方向的不同 ， 產(chǎn)生摩擦阻力的差異 ， 而逆鱗片摩擦系數(shù)總是大于順鱗片摩擦系數(shù) ， 這一現(xiàn)象稱為定向摩擦效應(yīng)19。 羊毛在受到濕熱及機(jī)械外力的反復(fù)作用條件下 ， 由于這種摩擦差異，纖維集合體逐漸收縮緊密，并相互穿插糾纏，交編氈化，從而產(chǎn)生氈縮現(xiàn)象 20。 由于羊毛結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 ， 其高度恢復(fù)彈性 、 卷曲及細(xì)度也會(huì)對(duì)羊毛的氈縮產(chǎn)生影響 。 目前 ，防氈縮的主要途徑是破壞鱗片層和用樹脂沉積于纖維表面兩種途徑。 從保護(hù)環(huán)境的角度來分 ， 防氈縮方法可分為氯化法和非氯化法 。 工業(yè)上最常用的是氯 化 一 赫 科 塞 特 （ 防 氈 縮 工 藝 。 通 過 氯 化 處 理 ， 破 壞 角 脘 中 的 二硫鍵 （ 結(jié)構(gòu) ， 將羊毛鱗片部分或者全部剝離以降低定向摩擦效應(yīng) ， 使得羊毛的氈縮性能降低 。 這種方法處理的織物雖然手感較好 ， 但容易泛黃 ， 更重要的是處理后的廢水含有有機(jī)鹵化物 氯化防氈縮法主要有四種：（ 1） 樹 脂 法 。 該 方 法 主 要 是 對(duì) 羊 毛 纖 維 表 面 的 改 性 處 理 。 高 聚 物 首 先 在 纖 維 表 面聚合成膜，通過覆蓋鱗片，減少纖維間的定向位移，改變纖維表面的定向摩擦性能 ， 同時(shí) ， 纖維表面上的活性基團(tuán)被高聚物大分子鏈上的活性基團(tuán)通過化學(xué)作用相結(jié)合 ， 纖維相互交聯(lián) ， 相互移動(dòng)受到阻礙 ， 從而達(dá)到防氈縮的目的 。 但研究發(fā)現(xiàn) ， 樹脂法雖然工藝簡(jiǎn)單 ， 成本較低 ， 適合工業(yè)化生產(chǎn) ， 但整理前與整理后的羊毛織物在手感上有著顯著的差異 ， 并且可能會(huì)由于水洗等因素使得防縮耐久性下降 21。 常用的樹脂類型有聚氨酯類樹脂、聚酰胺表氯醇類、聚醚類及有機(jī)硅類等。 （ 2） 生物酶法 。 蛋白酶作為一種天然的生物催化劑 ， 具有高度的專一性和高效性 。它的反應(yīng)機(jī)理是 ： 蛋白酶吸附到羊毛表面后 ， 與細(xì)胞膜復(fù)合物 （ 、 內(nèi)角質(zhì)層和皮質(zhì)層作用 ， 催化分解羊毛鱗片層中的胱氨酸 ， 把部分二硫鍵轉(zhuǎn)變成硫氨酸 ； 同時(shí)通過鱗片邊緣滲入到鱗片層內(nèi)部 ， 局部鱗片層受到破壞并脫落 ， 從而降低羊毛的定向摩擦效應(yīng) ，達(dá) 到防氈縮的目的 2。 早在 1941年 ， 先報(bào)導(dǎo)了用蛋白酶進(jìn)行羊毛氈縮處理的研究成果 ， 但是 ， 蛋白酶一步法難以達(dá)到機(jī)可洗的要求 ， 并且處理后羊毛的 白度和強(qiáng)力會(huì)受到較大的影響 23。 目前，所采用的多為先用雙氧水預(yù)處理，再用蛋白酶處理兩步法，能在一定程度上改善羊毛的防氈縮性能。（ 3） 等 離 子 體 法 。 在 紡 織 業(yè) ， 主 要 是 利 用 常 溫 或 低 溫 等 離 子 體 對(duì) 羊 毛 進(jìn) 行 整 理 。其作用機(jī)理是 ： 羊毛受到高能粒子的轟擊后 ， 其纖維表面的鱗片層因受到刻蝕作用而遭到破壞 ， 不僅降低了纖維的定向摩擦效應(yīng) ， 而且引進(jìn)了親水性基團(tuán) ， 使得羊毛纖維表面由中性轉(zhuǎn)為極性表面，從而提高了羊毛織物的防氈縮效果 24。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過等離子體防氈縮后整理的羊毛織物不僅可以達(dá)到機(jī)可洗的要求 ， 而1緒論6且毛織物的潤(rùn)濕性也得到了改善 。 其中 ， 羊毛表層的胱氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)榛腔彼?， 是增加對(duì)水的吸附作用的主要原因 ， 另外 ， 除了降低羊毛表層交聯(lián)密度 ， 增加磺基丙氨酸以外 ，內(nèi)表皮和鱗片層細(xì)胞膜的復(fù)合物也被改性，因而加快了水分子的擴(kuò)散 25。近年來 ， 也有將殼聚糖應(yīng)用于羊毛織物的防氈縮整理 ， 但是工業(yè)上通常會(huì)采用兩種或兩種以上的方法，聯(lián)合處理羊毛織物，以獲得更好的尺寸穩(wěn)定性。 塞默首先發(fā)現(xiàn)了不同纖維之間摩擦帶電現(xiàn)象 ， 在近二百六十年里 ，人 們 一 直 將 毛 紡 織 品 的 抗 靜 電 后 整 理 作 為 紡 織 行 業(yè) 的 研 究 重 點(diǎn) ， 其 整 理 技 術(shù) 已 相 對(duì) 成熟 。 羊毛纖維相互之間或與其他物體相互接觸并產(chǎn)生摩擦?xí)r ， 易引起電荷在纖維和物體表面的轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生靜電現(xiàn)象26。對(duì)于純羊毛織物的抗靜電整理有：（ 1） 通 過 具 有 親 水 性 的 非 離 子 表 面 活 性 劑 或 高 分 子 物 質(zhì) 對(duì) 羊 毛 紡 織 品 進(jìn) 行 整 理 ，提高纖維的吸濕性能 ， 改善電荷在纖維上的聚集 ， 降低毛織物的導(dǎo)電性 ， 從而獲得抗靜電的效果 27。（ 2） 利 用 纖 維 的 電 序 列 和 摩 擦 配 對(duì) 原 理 ， 將 與 羊 毛 纖 維 的 帶 電 序 列 表 對(duì) 稱 位 置 上的整理劑附著在羊毛纖維表面 ， 中和羊毛在摩擦過程產(chǎn)生的電荷 ， 從而消除或減弱靜電量 ， 獲得抗靜電的效果 28。 何天虹等研究發(fā)現(xiàn) ， 聚四氟乙烯對(duì)羊毛進(jìn)行后整理 ， 可以獲得良好的抗靜電效果。 極易受到蛀蟲和螨蟲的侵害 。 通過凝膠電泳法等對(duì)蛀蟲幼體的排泄物進(jìn)行分析 ， 結(jié)果表明大多數(shù)的排泄物中含有胱氨酸 、 甘氨酸 、 組氨酸 ,因 此防蛀整理主要是利用化學(xué)藥品阻礙羊毛分子上的二硫鍵變性或還原 ， 達(dá) 到抑制蛀蟲幼體消化酶的功能 ， 同時(shí)通過分析排泄物中胱氨酸等含量來判斷防蛀效果 29。此外 ， 由于羊毛制品不易經(jīng)常洗滌 ， 尤其是公共場(chǎng)所的羊毛制品 ， 更容易受到細(xì)菌和 霉菌的污染， 不 僅 對(duì) 人體健康有潛在危害 ,而 且會(huì)直接影響到毛織物的質(zhì)量。通過防菌防霉的后整理方法 ， 賦予纖維抑制細(xì)菌和霉菌的呼吸 ， 殺滅有害微生物的能力 ， 切斷傳播途徑，最終達(dá)到抗菌效果。 毛織物的抗菌整理劑主要有 3類：（ 1） 有機(jī)硅 這類整理劑是通過季銨鹽類中的陽(yáng)離子以化學(xué)鍵結(jié)合在纖維表面 ， 通過靜電吸引處于微生物表面的陰離子 ， 從而束縛細(xì)菌的活動(dòng)自由度 ， 抑制其呼吸功能，達(dá)到抗菌效果 30。蔡 祥 31等 研制出的一種新型抗菌劑 試驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，該整理劑不僅對(duì)革蘭1緒論7氏 陽(yáng) /陰 性菌、酵母菌都具有優(yōu)良的抗菌作用，而且處理后的羊毛織物耐洗性良好，手感柔軟。 （ 2） 殼聚糖 ,結(jié)構(gòu)式見圖 殼聚糖抗菌整理原理是 ： 殼聚糖在酸性溶液中轉(zhuǎn)化的銨鹽能夠與微生物中帶負(fù)電荷的細(xì)胞質(zhì)相結(jié)合 ， 從而達(dá)到殺滅有害微生物的效果 。 試驗(yàn)表明 ， 殼聚糖的抗菌活性會(huì)隨著其濃度的增加而增大 ， 且由其對(duì)白色念珠菌 、 大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有良好的抗菌作用 32。圖 糖 結(jié)構(gòu) 3等采用殼聚糖和檸檬酸對(duì)羊毛織物進(jìn)行抗菌整理 ， 研究結(jié)果發(fā)現(xiàn) ： 殼聚糖與檸檬酸相結(jié)合的方法 ， 使得羊毛織物的抗菌性有大幅度的提高 ， 同時(shí)改善了羊毛織物的折皺性能，而對(duì)斷裂強(qiáng)力和白度影響不大。4等人應(yīng)用殼聚糖和檸檬酸對(duì)羊毛織物進(jìn)行整理，發(fā)現(xiàn)經(jīng)高錳酸鉀氧化處理的羊毛織物經(jīng)殼聚糖和檸檬酸溶液處理后，與檸檬酸發(fā)生交聯(lián)反應(yīng) ，并具有良好的抗菌性能，但其抗菌性能、柔軟度、伸長(zhǎng)率均隨水洗次數(shù)的增加而下降 。（ 3）納米高科技整理技術(shù)。近年來，隨著微膠囊技術(shù)及納米技術(shù)的不斷發(fā)展，可將納米 通過其與細(xì)菌中的蛋白結(jié)合 ， 使細(xì)菌變性或失活，使織物達(dá)到一定的抗菌效果 35。 覆蓋作用 、 抑制連反應(yīng) 、 氣體稀釋作用以及凝聚相阻燃，從而達(dá)到阻燃的目的 36。根據(jù)耐水洗程度，羊毛的阻燃整理可分為 暫時(shí)性阻燃整理、半耐久性阻燃整理 、 耐久性阻燃整理 。目前，大多采用的是耐久阻燃整理，其整理方式主要兩種：（ 1） 金 屬 絡(luò) 合 物 阻 燃 整 理 。 它 主 要 采 用 鈦 、 鋯 和 羧 基 酸 等 絡(luò) 合 物 對(duì) 羊 毛 進(jìn) 行 阻 燃1緒論8整理 ， 是應(yīng)用最為廣泛且最為成熟的羊毛阻燃整理技術(shù) 。 該方法可 可耐 50次硬水洗滌和干洗 ， 能賦予織物良好的阻燃效果 ， 但研究發(fā)現(xiàn) ， 雖然鈦絡(luò)合物的阻燃整理效果優(yōu)于鋯絡(luò)合物的阻燃整理效果 ， 但易引起織物嚴(yán)重泛黃 ， 影響羊毛織物的服用效果 ， 因此在實(shí)際運(yùn)用中 ， 通常采用鋯絡(luò)合物進(jìn)行阻燃整理 ， 但經(jīng)該方法處理后的廢液中會(huì)含有大量的有毒重金屬，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重38。（ 2） 微 膠 囊 阻 燃 技 術(shù) 。 微 膠 囊 技 術(shù) 是 一 種 新 型 的 阻 燃 技 術(shù) ， 其 制 作 方 法 是 將 阻 燃劑通過物理方法分散成威力后 ， 采用物理或化學(xué)的方法進(jìn)行包裹 ， 形成直徑在 1 150 或者是以比表面積很大的無機(jī)物作為載體 ， 阻燃劑吸附在無機(jī)載體的空隙中 ， 細(xì)膩構(gòu)成蜂窩式微膠囊阻燃劑39。 該技術(shù)大大改善了阻燃劑的穩(wěn)定性及其與樹脂的相容性 ， 擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍 ， 而且通過 控制釋放技術(shù)使羊毛織物獲得長(zhǎng)久性的阻燃效果 。 但整理后手感較硬 ， 如何使毛織物既獲得阻燃效果 ， 又有柔軟的手感 ， 尚有待進(jìn)一步的研究。 在常溫下 ， 人體可以吸收由遠(yuǎn)紅外紡織品輻射的有效遠(yuǎn)紅外線，局部產(chǎn)生溫?zé)嵝?yīng)，促進(jìn)血液循環(huán)，對(duì)某些風(fēng)濕痛有明顯療效 ，并 且由于共振作用，改善了生物大分子的活性，起到調(diào)節(jié)肌體代謝 ,提 高免疫功能的作用 40。 目前 ， 羊毛的遠(yuǎn)紅外整理流程為 ： 首先對(duì)羊毛纖維的表面進(jìn)行改性 ， 其次通過物理化學(xué)方法 ， 使陶瓷微粒吸附在纖維表面 ， 最后通過樹脂將陶瓷纖維固著在羊毛纖維上 。 簡(jiǎn)稱 ， 若 羊毛表現(xiàn)為疏水性 ， 反之若 蛋白層的暴露 ， 羊毛將表現(xiàn)為親水性41。周 文 龍 ， 孫 鎧 42應(yīng) 用 對(duì) 羊 毛 表 面 的 親 水 性 能 進(jìn) 行 測(cè) 定 ， 由 于 羊 毛 ，特別是細(xì)絨毛直徑較小 ， 實(shí)驗(yàn)中采用多跟纖維同時(shí)測(cè)定的方法進(jìn)行 。 測(cè)試結(jié)果及數(shù)據(jù)處理表明 ， 該測(cè)試方法可以穩(wěn)定可靠地測(cè)定羊毛表面平衡接觸角 ， 較好的評(píng)價(jià)羊毛纖維表面的親水性能。官愛華 ， 張健飛 43將羊毛纖維和牛奶蛋白纖維的吸放濕性能進(jìn)行了比較 。 根據(jù)吸濕放濕曲線 ， 推導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下兩種纖維的吸濕放濕速率回歸方程 。 結(jié)果表明 ： 牛奶蛋白纖維與羊毛纖維達(dá)到吸濕放濕平衡的時(shí)間及吸濕放濕曲線基本相似 ， 但是吸濕能力卻小于 羊毛纖維 ,這 是因?yàn)榕Ｄ痰鞍桌w維所含有的蛋白質(zhì)分子低于羊毛纖維的緣故。在放濕1緒論9過 程中 ， 兩 者均需要較長(zhǎng)的時(shí)間 ,牛 奶蛋白纖維需要 400達(dá)到放濕平衡 ， 羊 毛纖維則需要更長(zhǎng)的時(shí)間。 如何改善羊毛纖維的親水性 ， 提高羊毛的吸濕性能 ， 對(duì)拓寬羊毛的服用范圍有著重大意義。通過查閱資料得知，人們探討了以下幾種方法對(duì)羊毛吸濕性能的影響： （ 1） 等 離子體處理（ 。 可通過有選擇性地改性纖維表面的原有特性來降低氈率、改善潤(rùn)濕性、纖維的抱合性、高聚物與纖維表面的粘合性 4。吳濟(jì)宏 ， 劉欣 45采用氦及氦與乙炔的混合氣體 ， 對(duì)羊毛織物進(jìn)行了 1 對(duì)氣體種類 、 處理時(shí)間及后處理染色對(duì)羊毛織物吸濕快干性能產(chǎn)生的影響進(jìn)行了研究 。 通過芯吸高度 、 潤(rùn)濕時(shí)間 、 干燥時(shí)間和接觸角進(jìn)行吸濕快干效果的評(píng)價(jià) 。 用掃描電子顯微鏡觀察了織物表面的形態(tài)變化 。 氦及氦與乙炔的混合氣體等離子體處理賦予了羊毛織物吸濕快干性能 ， 經(jīng)過短時(shí)間的處理獲得了十分明顯的吸濕快干效果 。 但經(jīng)過 6周的老化 ， 羊毛織物的親水性明顯降低 。 通過對(duì)等離子處理的羊毛織物經(jīng)活性染料染色，等離子體處理的羊毛織物的親水性得到改善并且削弱了老化影響。 唐琴 46在壓強(qiáng)為 25 對(duì)羊毛織物進(jìn)行低溫等離子體處理 ， 測(cè)定不同處理時(shí)間對(duì)潤(rùn)濕時(shí)間的影響 。 結(jié)果表明 ： 未處理羊毛的潤(rùn)濕時(shí)間為 10380s， 而經(jīng)過 3 是因?yàn)榈入x子體處理改變了羊毛纖維的表面結(jié)構(gòu) 和引入親水基團(tuán)。但等離子體處理 5再延長(zhǎng)處理時(shí)間 ,羊 毛的潤(rùn)濕時(shí)間未進(jìn)一步縮短，這可能是因?yàn)檠蛎砻嫘碌臉O性基團(tuán)已飽和所致。 李永強(qiáng)，劉今強(qiáng) 47運(yùn)用 用 采用熱重分析表征改性后熱穩(wěn)定性的變化 ， 應(yīng)用表面元 素分析及紅外光譜表征改性后織物表面分子結(jié)構(gòu)的變化。研究結(jié)果顯示： 子體處理 1 織物表面潤(rùn)濕性能變好 。 處理 5 但仍好于原樣 。 隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng) ， 羊毛表面可獲得較好的拒水性 ， 處理 10 從研究結(jié)果可以推斷 ， 種互相競(jìng)爭(zhēng)的反應(yīng) ： 基團(tuán)引入和蝕刻 ， 決定哪種作用起主導(dǎo)過程的因素是處理時(shí)間 。 短時(shí)間處理在纖維表面形成溝槽 ， 破壞了羊毛表面鱗片層 ， 從而改善羊毛表面的潤(rùn)濕性 ； 隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，纖維表面可能會(huì)引入疏水性的含氟基團(tuán)，又使織物表面具有良好的疏水效果 ， 甚至?xí)x予織物一定的拒油性。（ 2） 拉伸羊毛處理。張毅，李汝蓮 48通 過對(duì)拉伸羊毛吸濕性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析 ， 討 論其變化規(guī)律及影響因素 。 拉伸羊毛的吸濕機(jī)理具有一致性 ， 其吸濕規(guī)律為 ： 原始羊毛細(xì)度不同時(shí) ， 隨著細(xì)度的增大 ， 吸濕性下降 ； 原始羊毛細(xì)度相同時(shí) ， 隨著拉伸羊毛細(xì)度的增 大 ， 吸 濕性下降。羊毛經(jīng)拉伸后 ， 吸 濕性能變化主要受其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化影響 ,而 比表面積的改變影響較小。（ 3） 高溫?zé)釢裉幚?。李龍，宋?49對(duì) 羊毛纖維經(jīng)高溫蒸汽及高溫水煮處理后的吸1緒論10濕性能與拉伸性能的變化進(jìn)行了研究。采用掃描電子顯微鏡及 析了羊毛纖維經(jīng)高溫?zé)釢裉幚砗笪⒂^結(jié)構(gòu)形態(tài)及結(jié)晶度 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ： 經(jīng)過一定條件的高溫?zé)釢裉幚砗?， 羊毛纖維的吸濕性能會(huì)有所增加 。 這是因?yàn)槠茐牧搜蛎w維鱗片表層的憎水成分 （ 類脂層 ） ， 親水性的極性基團(tuán)外露 ， 使得處理后的羊毛纖維在自然狀態(tài)下的回潮率變大。另外，處理后的羊毛纖維的結(jié)晶度下降，也可使得纖維的吸濕能力增強(qiáng) 。 經(jīng)130 的水煮處理后羊毛纖維吸濕能力下降 ， 由掃描電鏡可以看出 ， 經(jīng) 130 ， 3 其鱗片層遭到嚴(yán)重破壞 ， 可能使得部分親水性基團(tuán)消失 ， 從而引起纖維吸濕能力下降。 羊毛纖維是一種吸濕性強(qiáng)的天然蛋白質(zhì)纖維 ， 用其做成的織物雖有良好的吸濕性能 ， 但潤(rùn)濕速率很慢 。 若能提高羊毛纖維的親水性 ， 賦予羊毛織物的快速吸濕功能 ， 將為它作為運(yùn)動(dòng)面料提供廣闊的發(fā)展空間 。 目前 ， 國(guó)內(nèi)外對(duì)羊毛的各種功能性改性研究已有很多，但較為成熟的技術(shù)主要局限于防氈縮整理、抗靜電整理 、防菌防蛀整理 、 彈性整理 、 阻燃整理 、 遠(yuǎn)紅外整理等 ， 對(duì)于提高羊毛織物的親水性能以及對(duì)毛條去除鱗片后 ， 對(duì)羊毛后續(xù)加工 （ 如紡紗 、 染色等 ） 帶來的影響 ， 國(guó)外報(bào)道相對(duì)較少 ， 因此是否可以通過其他方法來提高羊毛的 親水特性呢？本課題還試圖探索提高羊毛的放濕性能，使其在運(yùn)動(dòng)面料的應(yīng)用范圍更為廣闊。 選 用 了 二 氯 異 氰 尿 酸 鹽 （ 預(yù) 處 理 +蛋 白 酶 二 步 處 理 和 高 溫 熱 濕 處 理 兩種方法 ， 從宏觀和微觀上進(jìn)行詳細(xì)的研究 ， 通過正交試驗(yàn) ， 得出各自的提高羊毛親水性能的最優(yōu)工藝，并比較兩種最佳工藝對(duì)親水性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容有： （ 1）羊毛結(jié)構(gòu)與性能的研究掃描電鏡觀察羊毛纖維的表面形態(tài) 2） 對(duì) 原 毛 條 進(jìn) 行 氯 氧 化 預(yù) 處 理 和 蛋 白 酶 處 理 ， 對(duì) 這 兩 步 分 別 進(jìn) 行 正 交 試 驗(yàn) ， 通過測(cè)定毛條減量率 ， 毛紗斷裂強(qiáng)力得出最佳工藝并分析時(shí)間 、 溫度 、 濃度 、 運(yùn)用掃描電鏡 、 白度 、 芯吸高度和干燥速率1緒論1的改變等分析手段，研究氯氧化處理 +蛋白酶最優(yōu)工藝對(duì)毛條各物理化學(xué)性能的影響。（ 3） 對(duì) 原 毛 進(jìn) 行 高 溫 熱 濕 處 理 ， 并 設(shè) 計(jì) 正 交 試 驗(yàn) ， 通 過 測(cè) 定 毛 條 的 芯 吸 高 度 和 干燥速率得出最佳工藝并分析時(shí)間 、 溫度 、 含水率對(duì)高溫?zé)釢裉幚砉に嚨挠绊?。 運(yùn)用掃描電鏡 、 白度 、 芯吸高度和干燥速率的改變等分析手段 ， 研究高溫?zé)釢窆に噷?duì)毛條各物理化學(xué)性能的影響。（ 4） 從 宏 觀 和 微 觀 的 角 度 ， 分 析 比 較 經(jīng) 兩 種 最 優(yōu) 處 理 工 藝 后 ， 羊 毛 的 表 面 物 理 化學(xué)結(jié)構(gòu)、親水性的變化情況。 具有極好的化學(xué)惰性 ， 另一方面蛋白酶本身分子量較大 ， 滲透性差 ,因此首先采用 學(xué)名二氯異氰 尿酸鈉，是一種性能穩(wěn)定的強(qiáng)氧化劑和氯化劑。其作用機(jī)理是 50： 在合適的 液中， 過氯化氧化作用： （ 解鱗片次表層和內(nèi)表中的胱氨酸部位 ， 胱氨酸具有還原性 ， 它被氧化生成各種氧化過度產(chǎn)物 ， 最終二硫鍵被切斷 ， 纖維角質(zhì)層部分蛋白質(zhì)分子降解 ， 蛋白質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被打破 。 由于胱氨酸二硫鍵及部分蛋白質(zhì)肽鍵被切斷 ， 產(chǎn)生強(qiáng)親水性基團(tuán) ， 角質(zhì)細(xì)胞在水中易膨脹、軟化并脫落，從而達(dá)到預(yù)處理效果。 酶作為肽鍵在水中分解的催化劑 ， 作用發(fā)生在羊毛和蛋白酶液體的的界面上 。 因此 ， 從而使催化水解反應(yīng)的進(jìn)行成為可能 。 蛋白酶羊毛改性機(jī)理51： 由于細(xì)胞膜復(fù)合物 （ 中的細(xì)胞間粘合物柔軟 ， 易溶脹 ， 且為輕度交聯(lián)的球狀蛋白質(zhì) ， 當(dāng)?shù)鞍酌肝降窖蛎砻婧?，首先?huì)經(jīng)由貫通于整個(gè)纖維內(nèi)部、并延伸到表面的 且沿著 究發(fā)現(xiàn)， 狀 結(jié) 構(gòu) 存 在 于 整 個(gè) 羊 毛 結(jié) 構(gòu) 中 ， 羊 毛 在 水 解 時(shí) 并 非 由 表 及 里 地 逐 層 作 用 ， 部分蛋白酶分子同樣可以通過水解 此如何控制好處理?xiàng)l件確保羊毛內(nèi)層不受破壞是本實(shí)驗(yàn)的至關(guān)所在。 ,是用來科學(xué)設(shè)計(jì)多因素試驗(yàn)的一種方法 。 主要優(yōu)點(diǎn)是不僅可以獲得高質(zhì)量 、 高可靠性的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)產(chǎn)品 ， 而且在2蛋白酶對(duì)羊毛的處理13試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中，我們更有利于掌握試驗(yàn)對(duì)象之間的內(nèi)在聯(lián)系、最佳摻量及