電霧化技術(shù)在羊毛織物整理中的應(yīng)用

電霧化技術(shù)在羊毛織物整理中的應(yīng)用

毛纖維表面有特殊的鱗片結(jié)構(gòu)，在外部影響下容易產(chǎn)生方向摩擦。因此，毛羽織物容易受到摩擦的影響，從而影響織物的外觀和服用。電霧化技術(shù)可產(chǎn)生高質(zhì)量、單分散、直徑在微/納米尺度的液滴1實(shí)驗(yàn)部分1.1化學(xué)試劑、試劑100%精紡羊毛針織物，浙江新澳紡織股份有限公司，羊毛紗線線密度為33tex，針號(hào)為12針，緯平針，本白色，未經(jīng)過染整處理。過氧化氫，5%，廣州格林沃爾生物醫(yī)藥技術(shù)有限公司;殼聚糖，生化試劑BR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;稀醋酸，5%，廣州臻萃質(zhì)檢技術(shù)服務(wù)有限公司。1.2靜電發(fā)生系統(tǒng)電霧化實(shí)驗(yàn)裝置由課題組自行搭建，裝置示意圖如圖1所示。具體包括:高壓電源裝置，電壓量程為0～10kV;推進(jìn)供液系統(tǒng)，由注射器和推進(jìn)泵組成;靜電發(fā)生系統(tǒng)，由金屬毛細(xì)針尖和金屬圓板組成。高壓電源的正負(fù)極分別與金屬圓板和金屬毛細(xì)針尖相連接，金屬圓板中間十字鏤空，推進(jìn)泵推動(dòng)注射器，整理劑從與注射器相連的金屬毛細(xì)針尖處流出，通電后毛細(xì)針尖和金屬圓板之間形成電場(chǎng)，在電場(chǎng)力、重力、表面張力以及空氣阻力等多種力的作用下，毛細(xì)針尖處的液體會(huì)破碎成微小的液滴，并通過金屬圓板中心鏤空處沉積在織物表面。1.3殼聚糖溶液的配制溶液配制:稀釋5%過氧化氫溶液配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%和3%的溶液，利用量筒量取1%、3%、5%過氧化氫溶液各50mL分別放入棕色塑料瓶中待用;利用電子天平分別稱取0.1、0.4、0.7、1.0g殼聚糖放入圓底燒瓶中，再分別加入99.9、99.6、99.3、99.0g的1.0%稀醋酸，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.1%、0.4%、0.7%、1.0%的殼聚糖溶液，攪拌溶解至澄清溶液待用。電霧化處理:每次實(shí)驗(yàn)使用注射器吸取4mL整理劑，放置于推進(jìn)泵中固定，設(shè)定殼聚糖溶液的施加電壓為7.5kV，液體流速為4μL/min，過氧化氫溶液的施加電壓為6.5kV，液體流速為4μL/min，金屬毛細(xì)針尖至圓片距離為0.5cm，接收距離為5cm，處理時(shí)間分別為10、60和240min。經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn)觀察，電霧化產(chǎn)生的微粒作用面積約為直徑12cm的圓形區(qū)域，且逐漸遠(yuǎn)離中心處接收的液滴量越少，因此裁剪樣品大小為4cm×4cm，每次處理3塊試樣，為保證樣品整理的均勻性，每過1/3處理時(shí)間將試樣調(diào)換一次中心位置(即毛細(xì)針尖正下方)，電霧化殼聚糖溶液整理后試樣放置在110℃恒溫烘箱中烘干5min，以便殼聚糖溶劑更好地在織物上固定，電霧化過氧化氫溶液整理后，試樣放置室溫下至少16h，自然干燥并充分發(fā)揮其氧化性。1.4性能試驗(yàn)和表現(xiàn)1.4.1抗起毛起球性能參考GB/T4802.2—2008《紡織品織物起毛起球性能的測(cè)定第2部分:改型馬丁代爾法》，采用YG502型圓軌跡起球儀測(cè)試羊毛織物的抗起毛起球性能。評(píng)級(jí)所用燈箱為標(biāo)準(zhǔn)光源箱，對(duì)比起毛起球等級(jí)樣卡，由3人進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，取平均值，結(jié)果數(shù)值越高，表明織物抗起毛起球性能越好。1.4.2表面形貌觀察采用Phenom掃描電子顯微鏡觀察電霧化技術(shù)處理后的羊毛織物和纖維表面形貌，從而確定經(jīng)過電霧化過氧化氫和殼聚糖溶液整理后對(duì)羊毛纖維表面鱗片的影響作用，并觀察殼聚糖在羊毛表面的附著情況。2結(jié)果與討論2.1電霧化處理抗起毛起球性圖2示出殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和處理時(shí)間對(duì)羊毛織物抗起毛起球性能的影響。可以看出:殼聚糖溶液經(jīng)電霧化處理在羊毛織物上后，隨著殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，抗起毛起球性能提升效果越好;同時(shí)，隨著整理時(shí)間增長(zhǎng)，抗起毛起球性能大體也逐漸提升，抗起毛起球等級(jí)較整理前最高可提升1級(jí)以上。圖3示出未處理樣和電霧化殼聚糖溶液處理樣的羊毛織物起毛起球情況對(duì)比。但對(duì)于較高濃度殼聚糖溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%)，電霧化處理時(shí)間為60min和240min對(duì)羊毛織物的抗起毛起球性能改善效果區(qū)別不大。圖4示出不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)殼聚糖溶液整理后的纖維表面形貌。低質(zhì)量分?jǐn)?shù)殼聚糖溶液經(jīng)電霧化處理后產(chǎn)生的微粒中溶質(zhì)含量少，因此在織物上不能很好地包裹羊毛纖維(見圖4(b))，質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的殼聚糖溶液溶質(zhì)含量高，具有較高的黏度，因此在相同的施加電壓和液體流速下，電霧化產(chǎn)生的微粒粒徑大，能包裹更多的羊毛纖維(見圖4(c))。圖5示出殼聚糖溶液整理前后的羊毛織物表面形貌。較短時(shí)間內(nèi)電霧化處理產(chǎn)生的殼聚糖微粒較少，織物上微粒附著量少(見圖5(b));隨著電霧化處理時(shí)間增長(zhǎng)，織物上接收到的殼聚糖微粒越來越多，對(duì)羊毛纖維的包裹也增多(見圖5(c))，但電霧化產(chǎn)生的微粒主要附著在織物的表面，當(dāng)殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)過大，附著量過多后，可能會(huì)增加織物表面的摩擦因數(shù)，使得較長(zhǎng)處理時(shí)間的抗起毛起球性能提升效果與短時(shí)間處理效果相比區(qū)別并不顯著。另外，質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，處理時(shí)間長(zhǎng)易降低織物柔軟感。2.2電霧化處理羊毛織物抗起毛起球性過氧化氫溶液具有強(qiáng)氧化性，可對(duì)羊毛纖維表面鱗片進(jìn)行腐蝕破壞，但過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高，整理過度會(huì)破壞織物本身的優(yōu)異性能，而電霧化技術(shù)處理可以極大地減少整理劑使用量。圖6示出過氧化氫溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)和處理時(shí)間對(duì)羊毛織物抗起毛起球性能的影響。圖7示出未處理樣和過氧化氫處理樣的起毛起球情況。從圖6、7可以看出，電霧化較低質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1%,3%)的過氧化氫溶液對(duì)羊毛織物進(jìn)行整理后，羊毛織物的抗起毛起球性能都有一定的提升，其中電霧化3%過氧化氫溶液整理織物60min效果最顯著，抗起毛起球等級(jí)提升了0.5級(jí)以上，但較長(zhǎng)時(shí)間(240min)的電霧化處理后，羊毛織物的抗起毛起球性能反而下降。另外電霧化5%過氧化氫溶液整理織物60min后，織物抗起毛起球性能提升效果低于10min處理樣品;電霧化處理240min后，羊毛織物的抗起毛起球性能比原樣差，且織物變薄變?nèi)彳?，羊毛織物有較明顯的發(fā)黃現(xiàn)象。原因可能是過氧化氫溶液對(duì)羊毛纖維表面鱗片的氧化作用隨整理時(shí)間和溶液濃度的增加而增強(qiáng)，在適當(dāng)氧化條件下，羊毛纖維表面鱗片變鈍、變薄(見圖8(b))，纖維的定向摩擦作用逐漸減弱，而長(zhǎng)時(shí)間的電霧化處理(240min)對(duì)羊毛纖維氧化破壞嚴(yán)重(見圖8(c))，造成纖維表面粗糙度增加，摩擦因數(shù)變大。2.32種溶液協(xié)同整理效果對(duì)比利用電霧化3%過氧化氫溶液和0.4%殼聚糖溶液協(xié)同對(duì)織物進(jìn)行整理，處理時(shí)間分別為10、60和240min，抗起毛起球性能對(duì)比結(jié)果見圖9、10。結(jié)果顯示，不同的電霧化處理時(shí)間下，過氧化氫溶液與殼聚糖溶液協(xié)同整理后的試樣抗起毛起球性能都優(yōu)于0.4%殼聚糖溶液?jiǎn)为?dú)電霧化整理樣品。圖11示出3%過氧化氫和0.4%殼聚糖溶液協(xié)同整理240min后的羊毛纖維表面形貌?？梢钥闯觯瑓f(xié)同處理后殼聚糖微粒能更好地包裹住羊毛纖維，并且通過圖11(b)可以看到，電霧化過程中產(chǎn)生的次級(jí)粒子3電霧化整理羊毛織物，探索起毛起球生長(zhǎng)中心電霧化技術(shù)整理羊毛織物后，織物抗起毛起球性能的提升和整理劑類型、溶液濃度和電霧化處理時(shí)間相關(guān)。殼聚糖溶液?jiǎn)为?dú)電霧化整理羊毛織物，織物的抗起毛起球性能隨著溶液濃度的增加而提升，等級(jí)可提升1級(jí)以上。過氧化氫溶液?jiǎn)为?dú)電霧化整理羊毛織物后，織物的抗起毛起球性能提升可達(dá)到0.5級(jí)以上，但需要控制過氧化氫溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和電霧化處理時(shí)間