羊毛作為一種天然蛋白質纖維,在紡織材料中一直占有重要位置。但羊毛原料有限,價格昂貴,其產品成本高,市場范圍狹窄,缺少競爭力。許多“下腳毛”即低檔羊毛雖然價格較便宜,但其光澤差、手感硬、易氈縮、而造成利用率不高。所以如何提高低檔羊毛檔次,增加其產品附加值,多創(chuàng)利稅,已成為各毛紡廠很想解決的問題。近年來,一些大型毛紡廠對毛條絲光工藝作了嘗試并已取得成功,但迄今為止,關于散毛絲光未見文獻報道。為此,我們經反復實驗,終于初步摸索出了一種用化學方法絲光低檔散毛的工藝技術,該課題既有理論意義又有實用價值。
1 實驗部分
1.1 材料
國產低檔炭凈毛;多種漂白劑,重金屬鹽,碳酸鈉,亞硫酸氫鈉,尿素,各類表面活性劑,各類柔軟劑,pH調節(jié)劑。
1.2 方法和條件
我們采取正交設計以優(yōu)化工藝。實驗中zui關鍵的是定形劑和漂白劑的確定以及它們對羊毛的處理時間、溫度和介質的pH范圍的選擇。在研究分析了大量實驗數據后確定了化學絲光低檔散毛的工藝條件。表1列舉了在不同化學條件下低檔羊毛絲光較為典型的情況。
表1 羊毛在不同條件下絲光的情況
2 結果與討論
2.1 化學絲光*工藝流程
2.2 H2O2的作用
2.2.1 漂白作用
H2O2是一種二元弱酸,在水溶液中可發(fā)生以下電離:
H2O2——H++HO-2
HO-2——H++O2-2
其中HO-2是不穩(wěn)定的,要按下式分解:
HO-2——OH-+[O]
反應中釋放的新生態(tài)[O]具有較強的氧化作用,使羊毛色素中發(fā)色體的共軛雙鍵結構遭到破壞而失去顏色,達到漂白的目的。
而HO2-也是一種親核基,可按游離基反應過程引發(fā)釋放出氧化活性點:
HO-2+H2O2——HOO.+HO.+OH-
HO.+H2O2——HOO.+H2O
特別要指出的是,在絲光過程,介質中存在有金屬離子(M+),能使游離基反應加?。?br /> M++H2O2——M2++HO.+OH-
HO.能進一步發(fā)出HO-2,而M2+同時與其產物HOO*反應生成活性氧:
M++HOO.——H++M++2[O]
2.2.2 氧化作用
羊毛纖維是由多種氨基酸縮合而成的大分子,在這些分子鏈間還在著二硫鍵、鹽式鍵、氫鍵的交聯而使大分子具有網狀結構,因而化學性質較為穩(wěn)定,且比其它大多數蛋白質難于溶解。羊毛的鱗片層中*的含量較高,氧化劑的作用是破壞二硫鍵,使其生成磺酸基(-SO3)。磺酸基團能溶解已降解的蛋白質,使大分子原纖維中的結晶度降低,結晶區(qū)減少,無定形區(qū)增加。吸濕性提高,促使水中溶質向纖維內部的滲透膨脹,因此分子鍵間的空隙被膨化,也導致纖維胞壁的膨脹。這樣纖維就變得更為肥圓,具有彈性和光滑的表面。但若處理時間過長或使用氧化性較強的氧化劑,如NaClO等,或者H2O2的濃度過高,都會使纖維表皮層受到嚴重破壞,不僅使所有的二硫鍵都氧化成-SO3。而且還導致許多肽鍵斷裂,使蛋白質降解過于迅速,產生大量自由基把大量有機質卷入其中,導致羊毛纖維嚴重損傷而不能發(fā)生膨脹失去彈性,顏色發(fā)黃。或者蛋白質降解成低分子量的片段并擴散到纖維外部,使纖維表面出現彼此氈合糾纏的現象,因此氧化劑的作用只能限于纖維表皮。
2.3 定形劑的作用
在此絲光工藝中,我們選用了尿素和NaHSO3的混合液作為定形劑。首先NaHSO3作用于已遭受一定破壞的鱗片層繼而進入羊毛纖維內部,使羊毛纖維大分子獲得某種活動性,在此過程中纖維得以膨化;然后在氫拆散劑尿素的影響下,拆散了原來分子鍵間的引力,大量氫鍵得以重排,形成新的分子間作用力。使原來彎曲的分子鍵變得比較挺直,經烘干后,這種引力又重新產生,分子鍵結合得比以前更加牢固,zui終使羊毛纖維過渡成為*定形纖維。此時,鱗片層對光線的反射也變得具有一定的規(guī)則性,所以經該定形劑處理后,羊毛纖維變得有光澤且氈化程度進一步降低。
NaHSO3和尿素的濃度以我們選定的為宜,若過低,效果不明顯;濃度過高,羊毛纖維變硬,彈性降低。該絲光工藝中,定形劑可回收重復使用,但每次應適當提高NaHSO3和尿素的濃度。提高的幅度視不同情況由用戶自行決定。
2.4 陽離子表面活性劑的作用
在此絲光工藝中,我們分別用各種類型表面活性劑處理羊毛以提高其柔軟性,從實驗情況看,以主要成分為有機胺類鹽的陽離子表面活性劑效果為*。由此推測羊毛纖維鱗片層中的羧基(-COOH)與有機胺(-NH2)發(fā)生酯化反應,在纖維大分子間形成穩(wěn)定的交聯結構,從而大大提高了羊毛纖維的彈性,手感也變得柔軟并易于梳毛;另外,我們還認為陽離子表面活性劑的作用與羊毛表面的電性能有關。因為在羊毛與溶液的界面,電荷分布是不均勻的,而且還有一定的電位差。羊毛纖維由于本身含有解離基而發(fā)生電離,而且,這種離解隨著所處溶液的pH值的變化而帶正電荷、負電荷或不帶電荷。因此,帶電荷的羊毛纖維表面要選擇吸附溶液中帶異種電荷的離子。比如在羊毛纖維等電點(pH=3.5~4.8)以上,纖維表面帶負電荷。在該步驟中,因介質的pH=6~7,故羊毛纖維表面更容易吸附陽離子。隨著氧化劑作用的進行,纖維外表層非晶區(qū)增加,陽離子表面活性劑帶著水分子向纖維內部擴散,使大分子結構有規(guī)則的重排從而使羊毛纖維獲得光滑柔軟的特性。
3 結束語
由于經絲光處理后的羊毛氈縮性能大大降低,故此類羊毛經紡紗后適合設計輕縮絨或不縮絨的品種,如市場上的編織物。另外,此絲光處理具有操作簡單、污染少的特點。
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