关键词: 防缩整理#羊毛#生态 中图分类号:TS195.56 文献标识码:A 文章编号:1005-9350( 2006) 07-0012-04
作为天然蛋白质纤维, 羊毛具有其它纤维无法 比拟的许多优良特性, 比如: 弹性好, 光泽柔和, 吸湿性强, 不易玷污, 保暖性好等, 因此一直受到 消费者的青睐[1]。 但是,表面结构的特殊性,导致羊毛 纤维具有毡缩倾向,极大地影响了毛织物的风格和尺 寸稳定,一定程度上限制了毛织物服装不能方便地使 用水洗涤,增加了消费者在服用时的负担[2]。
有报道 羊 [1C] 毛 用一定压力 的液氨处理876D s,
未处理羊毛
液氨处理后
图Q 羊毛液氨处理前后电镜照片
经水洗,也可以得到防缩效果。 经液氨处理后,羊毛的
另一个明显特点是, 本来1 E染料的染色原样很浅,
当液氨处理后,相当于原样用2 E78 E(owI)染料后
的得色量。 但是,液氨处理后纤维手感粗糙且整理设
等离子体处理有几个缺点: 只能处理织物,不 能处理毛条、散纤维;被处理织物重现性差;等离子 体在碱性条件下处理效果好, 对羊毛容易造成损 伤; 设备投资高。 但是等离子体技术节约能源、用 水、人力等优点使其开发前景广阔。 2.3 壳聚糖处理
壳聚糖是甲壳素经浓碱处理脱去大部分乙酰 基形成的,是甲壳素最为重要的衍生物。 壳聚糖是 天然聚阳离子型生物化合物,具有亲水的活性氨基 和羟基,在酸性条件下具有很高的电荷密度,对羊 毛纤维有着天然的亲和力。 甲壳质在自然界中大量 存在,将壳聚糖作为一种阳离子高分子化合物对羊 毛进行防缩整理, 既可保持羊毛纤维的天然性,还 可给羊毛在染色、抗菌等方面带来较好的效果 。 [12]
研究开发有利于环保的羊毛防缩加工技术、寻 找合适的无污染的整理剂成为羊毛防毡缩研究的热 点。 解决目前羊毛防缩整理中AOX污染的根本方法 是采用无氯加工技术。生态化学方法处理和无害物理 加工技术无疑将是羊毛防缩整理的重要发展方向。
1 羊毛毡缩机理
羊毛通常由鳞片层、皮质层和髓质层三部分组
收 稿 日 期 :2006-02-22 作者简介:侯学峰$男$在读硕士研究生
性,使纳米粒子和丝光毛绒纤维上的部分自由基团
相结合,牢固、均匀、永久地结合在毛绒纤维表层,
可修补毛绒纤维因剥鳞片引起的损伤,利用纳米微
粒的表面效应降低了纤维的定向摩擦系数,使得纳
米毛绒表面光滑柔顺,其织物手感滑软、光泽柔和。
纳米技术和纳米材料在纺织领域的应用,给传
统的纺织行业带来了新的发展平台和机遇。 但在毛
酶处理有很多优点,温度低,能耗少,不会引起 环境污染等,用酶对羊毛进行防毡缩处理是最有希 望代替氯化技术的工艺手段之一,将其应用于纺织 染整工业,顺应了纺织品环保加工的要求。 但由于 羊毛结构的特殊,目前单用生物酶的防缩整理还存 在一些问题,有待进一步探索和提高。 2.2 等离子体处理
等离子体技术是一种干态生产技术,处理过程 不会产生污水 ,无AOX排放,不 会影响纤维 的机械 性能及品质。 由于其放电特性,可节约能源,是一种 符合环保要求的新工艺。 在纺织染整加工领域,主 要应用的是低温等离子体处理技术。
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生部分溶解,去除鳞片或削去用酶处理羊毛,作 用很小。 其原因是蛋白酶与羊毛反应时受羊毛鳞片 层结构的影响,不仅不易进入纤维内部,而且难以 消化分解表面表层以及高硫蛋白,因此,酶处理法 必须先对鳞片结构进行改性。
目前,研究工作者多采用氧化法、还原法对鳞 片进行预处理。 氧化法主要是用双氧水、过一硫酸 和过醋酸等氧化剂处理羊毛织物,促进蛋白酶对羊 毛的减量活性[7]。 氧化剂预处理可去除羊毛表面长 碳链类脂,使得鳞片疏松、膨胀、柔软,蛋白酶处理 时,蛋白酶分子容易进入内部,水解羊毛鳞片,整理 后的防缩效果更好。 还原法是通过羊毛改性,增加 酶的反应位点,提高酶减量效率的一种方法。 研究 发 现 [8],使 用 胰 酶 处 理 羊 毛 时 ,首 先 用NaHSO3预 处 理使双硫键断裂, 再利用分解产物半胱氨酸残基 中-SH基 的 化 学 活 泼 性 , 使 之 与 乙 撑 亚 胺 反 应 引 入 氨 基 。 因 为 胰 酶 是 内 切 酶 ,反 应 位 点 是-NH2含 量 多 、 碱性强的部位,氨基的引入会使胰酶充分水解鳞片 层,达到减量目的,提高防缩效果。
2 防缩整理
2.1 蛋白酶处理 酶作为一种生物催化剂,具有专一性强、催化
效率高和反应条件温和等显著特点,在医药、食品、 能源等多个领域得到了广泛的应用。
蛋白酶对羊毛防缩整理是利用蛋白酶对羊毛 肽键的水解作用使羊毛的鳞片、细胞膜复合物等产
第 28 卷第 7 期
2006 年 7 月
侯学锋等:羊毛织物的生态防缩整理
Vol.28 No.7
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染整技术
Jul.2006
羊毛织物的生态防缩整理
侯学锋,姚金波,修 建 ( 天津工业大学,天津 300160)
摘要: 研究和开发有利于环保的羊毛防缩加工技术、 寻找无污染的整理剂成为羊毛防毡缩研究的发 展趋势" 文章就蛋白酶处理、等离子体技术、天然聚合物壳聚糖的应用、臭氧处理、液氨整理、纳米材料的应 用进行了阐述和展望"
备投资大,维修费用高,工业化推广有一定的难度。
2.6 纳米材料在防毡缩整理中的应用!2D"
纳米材料在羊毛或羊绒织物防缩整理中的应
用,是比较新颖的方法。 山西品德羊毛有限公司[21]
将 复 合 纳 米JKH 和 LMH2粒 子 混 合 制 成 乳 液 状 整 理 剂 处理羊绒纤维,纳米粒子有很强的吸附性,牢固地
为了使毛织物像合成纤维一样,能够经一般的手 洗或家用洗衣机洗涤,需要进行防缩整理。 传统的最 成功方法是氯化/赫科塞特毛条加工工艺[3]。 目前90 % 以上的防缩羊毛是经过氯及其衍生物处理。 该工艺具 有成本低,防缩效果好的优点。 但氯化加工过程中,会 产生可吸收的有机卤化物AOX (Absorbable organic halogen compounds)。 研究表明,羊毛氯化-赫科塞特 防缩处理过程的污水中AOX质量浓度高达39 mg/L[4]。
目前, 臭氧气体防缩处理的加工成本相对较 高,成为其工业化推广的制约因素,并且臭氧加工 也会造成毛纤维的强力降低、伸长量下降等问题。 2.9 液氨处理法
液氨处理一般都是指针对棉织物的整理,它可 以彻底消除棉纤维中的内应力, 使织物减少缩水、 增加回弹性、 尺寸稳定、 抗皱性强、吸湿性好。 在 羊 毛 上 的 应 用 却 不 是 很 顺 利 , 田 俊 莹 等 [18]用 液 氨 在-88.4 +处理羊毛纤维, 发现染色速率和染料吸 尽率都有提高,鳞片对染色的影响明显减弱。 说明 液氨处理对羊毛纤维的鳞片具有损伤作用。 处理前 后的电镜照片(图1)也证明了这一点。
成。 羊毛的表面被一层层重叠的鳞片所覆盖,鳞片 所暴露的部分指向纤维的尖部。 羊毛鳞片层的结构 也不均匀,自外向里分布鳞片表层、外层、内层,各 层差异很大,湿态时呈现不同的膨胀系数,内层质 地较软,易于膨化。 鳞片的这种结构,使羊毛具有特 殊的定向摩擦效应,即纤维摩擦时逆鳞片方向的摩 擦力总大于顺鳞片方向的摩擦力。 当洗涤时,在外 力的作用下,纤维只能做单向移动,即沿根部方向 移动,引起纤维和纱线的逐渐缠结,造成毡化,这是 造成羊毛加工洗涤时缩绒的主要原因。 另外,羊毛 的弹性特点也是造成毛织物毡缩的原因,当对羊毛 团或织物反复施加外力时,由于羊毛的伸缩而传递 外力,会引起纤维的蠕动位移,而游动纤维本身的 弹性和运动能牵制、组合压缩变形,最终会导致毛 团 或 织 物 密 集 [5],因 此 ,防 止 毛 织 物 毡 缩 就 要 减 小 定向摩擦效应和改变羊毛固有弹性。 但是,后者会 严重影响羊毛织物的固有特性,所以通过改变羊毛 固有弹性来达到防毡缩效果根本不可取。
在没有改变羊毛织物机械性能的同时使羊毛表层 发生改性。 虽然鳞片状态没有明显的变化,但顺逆 摩擦系数的差值降低, 即减小了定向摩擦效应,从 而达到防毡缩的效果。 低温氧等离子体处理可以破 坏羊毛鳞片层中的胱氨酸二硫键,改善纤维在染液 中的膨化性能, 从而强化了羊毛对染料的吸附能 力,提高上染速率及染料的吸附量 。 [11]
用低温等离子体处理羊毛时,通过活化成等离 子态的激发气体分子的氧化反应,以及被加速气体 粒子的溅射作用,使羊毛表面鳞片层破坏,在羊毛 的浅表层发生刻蚀作用以及引入某些极性基团。 研 究 表 明 [9],羊 毛 纤 维 织 物 经 低 温 等 离 子 体 处 理 后 , 面积收缩率为6 %～7 %, 显示出较好的防缩效果。 C.W.Kan[1 ]等通过 扫 描 电 镜 发 现 ,经 低 温 等 离 子 体 处理后,纤维表面有一些凹槽存在,显示出羊毛纤 维的表面形态有所改变。 这表明低温等离子体处理
吸附在羊绒纤维上,同时结合柔软剂整理,充分全
面包覆纤维鳞片表面,从而消弱定向摩擦,使纤维
润滑、柔软,达到防毡缩、抗起球的整理效果。 经国
家毛纺织产品质量监督检验中心及NLG测试, 完全
达到国际羊毛局LOPQ机可洗标准。 方景芳 运 [22] 用
纳米技术研究开发了抗菌、防缩、抗起球的纳米毛
绒产品。 它是利用纳米粒子很强的化学活性和吸附
权衡等 研 [14] 究过氧化氢－壳聚糖防缩整理,发 现过氧化氢预处理后,再用壳聚糖处理,防缩效果得 到明显提高。可能原因是碱性过氧化氢的预处理,促 进了磺酸丙氨酸的生成, 增加了纤维表面的阴离子 特性,使壳聚糖能更好地结合到纤维上。等离子体处
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染整技术
Jul.2006
理和脱乙酰甲壳素(即壳聚糖)整理相结合,也是一 种新的生态防缩整理技术。研究发现 空 [15] 气等离子 体处理促进了脱乙酰甲壳素在羊毛纤维上的铺展和 粘附,处理过的羊毛纤维具有很好的防缩效果。
壳聚糖防缩整理会导致织物硬实, 手感粗糙, 容易泛黄,整理效果耐久性差等,这些不足值得进 一步研究和改进。 2.4 臭氧气体防缩法