散毛絲光工藝中化學(xué)問(wèn)題的研究

　　羊毛作為一種天然蛋白質(zhì)纖維，在紡織材料中一直占有重要位置。但羊毛原料有限，價(jià)格昂貴，其產(chǎn)品成本高，市場(chǎng)范圍狹窄，缺少競(jìng)爭(zhēng)力。許多“下腳毛”即低檔羊毛雖然價(jià)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(chǎn)品附加值，多創(chuàng)利稅，已成為各毛紡廠很想解決的問(wèn)題。近年來(lái)，一些大型毛紡廠對(duì)毛條絲光工藝作了嘗試并已取得成功，但迄今為止，關(guān)于散毛絲光未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。為此，我們經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于初步摸索出了一種用化學(xué)方法絲光低檔散毛的工藝技術(shù)，該課題既有理論意義又有實(shí)用價(jià)值。

1　實(shí)驗(yàn)部分
1.1　材料
　　國(guó)產(chǎn)低檔炭?jī)裘欢喾N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(diào)節(jié)劑。
1.2　方法和條件
　　我們采取正交設(shè)計(jì)以優(yōu)化工藝。實(shí)驗(yàn)中zui關(guān)鍵的是定形劑和漂白劑的確定以及它們對(duì)羊毛的處理時(shí)間、溫度和介質(zhì)的pH范圍的選擇。在研究分析了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后確定了化學(xué)絲光低檔散毛的工藝條件。表1列舉了在不同化學(xué)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(jié)果與討論
2.1　化學(xué)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(yīng)中釋放的新生態(tài)［O］具有較強(qiáng)的氧化作用，使羊毛色素中發(fā)色體的共軛雙鍵結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去顏色，達(dá)到漂白的目的。
　　而HO2-也是一種親核基，可按游離基反應(yīng)過(guò)程引發(fā)釋放出氧化活性點(diǎn)：
　　HO-2+H2O2——HOO.+HO.+OH-
　　HO.+H2O2——HOO.+H2O
　　特別要指出的是，在絲光過(guò)程，介質(zhì)中存在有金屬離子（M＋），能使游離基反應(yīng)加?。?br />　　M++H2O2——M2++HO.+OH-
　　HO.能進(jìn)一步發(fā)出HO-2，而M2+同時(shí)與其產(chǎn)物HOO*反應(yīng)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(lián)而使大分子具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，且比其它大多數(shù)蛋白質(zhì)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）?；撬峄鶊F(tuán)能溶解已降解的蛋白質(zhì)，使大分子原纖維中的結(jié)晶度降低，結(jié)晶區(qū)減少，無(wú)定形區(qū)增加。吸濕性提高，促使水中溶質(zhì)向纖維內(nèi)部的滲透膨脹，因此分子鍵間的空隙被膨化，也導(dǎo)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)或使用氧化性較強(qiáng)的氧化劑，如NaClO等，或者H2O2的濃度過(guò)高，都會(huì)使纖維表皮層受到嚴(yán)重破壞，不僅使所有的二硫鍵都氧化成-SO3。而且還導(dǎo)致許多肽鍵斷裂，使蛋白質(zhì)降解過(guò)于迅速，產(chǎn)生大量自由基把大量有機(jī)質(zhì)卷入其中，導(dǎo)致羊毛纖維嚴(yán)重?fù)p傷而不能發(fā)生膨脹失去彈性，顏色發(fā)黃?；蛘叩鞍踪|(zhì)降解成低分子量的片段并擴(kuò)散到纖維外部，使纖維表面出現(xiàn)彼此氈合糾纏的現(xiàn)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(jìn)入羊毛纖維內(nèi)部，使羊毛纖維大分子獲得某種活動(dòng)性，在此過(guò)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(lái)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(lái)彎曲的分子鍵變得比較挺直，經(jīng)烘干后，這種引力又重新產(chǎn)生，分子鍵結(jié)合得比以前更加牢固，zui終使羊毛纖維過(guò)渡成為*定形纖維。此時(shí)，鱗片層對(duì)光線的反射也變得具有一定的規(guī)則性，所以經(jīng)該定形劑處理后，羊毛纖維變得有光澤且氈化程度進(jìn)一步降低。
　　NaHSO3和尿素的濃度以我們選定的為宜，若過(guò)低，效果不明顯；濃度過(guò)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(fù)使用，但每次應(yīng)適當(dāng)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(yáng)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(shí)驗(yàn)情況看，以主要成分為有機(jī)胺類鹽的陽(yáng)離子表面活性劑效果為*。由此推測(cè)羊毛纖維鱗片層中的羧基（-COOH）與有機(jī)胺（-NH2）發(fā)生酯化反應(yīng)，在纖維大分子間形成穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，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(rèn)為陽(yáng)離子表面活性劑的作用與羊毛表面的電性能有關(guān)。因?yàn)樵谘蛎c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(fù)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(diǎn)（pH=3.5～4.8）以上，纖維表面帶負(fù)電荷。在該步驟中，因介質(zhì)的pH=6～7，故羊毛纖維表面更容易吸附陽(yáng)離子。隨著氧化劑作用的進(jìn)行，纖維外表層非晶區(qū)增加，陽(yáng)離子表面活性劑帶著水分子向纖維內(nèi)部擴(kuò)散，使大分子結(jié)構(gòu)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(jié)束語(yǔ)
　　由于經(jīng)絲光處理后的羊毛氈縮性能大大降低，故此類羊毛經(jīng)紡紗后適合設(shè)計(jì)輕縮絨或不縮絨的品種，如市場(chǎng)上的編織物。另外，此絲光處理具有操作簡(jiǎn)單、污染少的特點(diǎn)。