羊毛防毡缩等离子体整理

羊毛防毡缩等离子体整理

摘要：论述了羊毛防毡缩整理中的等离子体处理技术，结合等离子体对羊毛进行生物防缩整理探求一种绿色生产加工方法。羊毛经等离子预处理后上染率和防缩性提高，经过壳聚糖和蛋白酶的进一步处理，不仅防缩效果很好，而且羊毛损伤小，达到了相同防缩效果处理时间缩短，弹性和悬垂性等性能有所改善的目的。

关键词：等离子体防毡缩羊毛织物染色

羊毛织物属高档面料，具有优良

的弹性及保暖性和耐磨性，但由于纤维表面的一层结构致密且呈定向排列

的鳞片层，使得毛织物在水洗和熨烫

加工等处理时易产生收缩现象，影响

其服用性能。生产中普遍采用氯化／

树脂法对羊毛进行防毡缩处理，但其污染环境，影响人体健康。自20世纪90年代以来，人们探求绿色处理方法，主要是蛋白酶等生物处理方法的究。

由于羊毛表面的鳞片层的存在，使用

单纯蛋白酶处理效果不是十分理想，

因此一般先用氧化剂(如双氧水、次氯酸钠)氧化破坏鳞片层结构，以提高蛋白酶的作用效果。

1羊毛防毡缩机理

羊毛通常由鳞片层、皮质层和髓

质层3部分组成。由于表层鳞片的存在，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。当纤维

受到外力作用时，纤维向根部不断移动，由于鳞片之间的棘锁和纤维体的弹性，纤维相互交错缠结，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，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。目前，所采用的方法是以降低定向摩

擦效应为主，通常是将鳞片部分或完

全软化和剥除，使毛纤维在受到外力

作用时，向根部运动的趋势减少，从

而改善其抗缩性能，或使用树脂聚合

物使其沉积在纤维表面以减少纤维的

定向移动，从而达到防毡缩的目的。

2环保防缩整理

用蛋白酶对羊毛进行减量处理，

使其获得防毡缩性能的研究由来已久。蛋白酶对羊毛进行处理，是通过羊毛

获得合理的减量，而达到我们所需的

改性效果，从而可以改善织物的防缩性、手感和光泽等。1941年，

w ． R ． Middlebrook

等首先报导了用蛋白酶进行羊毛防毡

缩处理的研究成果，发现单独使用酶

处理羊毛，作用很小，其原因是蛋白

酶与羊毛反应时受羊毛结构的影响，

不易进入纤维内部，反应一般发生在

羊毛的表面层，主要是蛋白质肽链的

水解反应。由酶本身是分子量较大的

蛋白质，渗透性差，而羊毛鳞片层是

复杂的蛋白质混合物，含有大量的二硫键，结构坚固，抗酶能力极强，

所以直接用蛋白酶处理羊毛获得的防

毡缩效果非常有限。在随后的羊毛防

毡缩研究中，研究工作者多采用过氧

化物一酶工艺和氯化一酶工艺。通常

使用氧化剂或还原剂进行预处理，双

氧水、含氯氧化剂、过一硫酸和过醋

酸等氧化剂处理均可极大地促进蛋白

酶对羊毛的减量活性。氧化剂的预处

理可去除羊毛表面长碳链类脂，从而

使羊毛表面蛋白外露，为蛋白酶攻击

羊毛表面蛋白提供了可能，同时，可

以使羊毛蛋白中的二硫键打开，有利

于酶分子和纤维发生亲核作用和催化

水解反应。

3低温等离子体处理

等离子体技术是一种干态生产技术，因此染整过程不会产生污水，无AOX 排放，并且这一处理不会影响纤

维的机械性能及品质。同时，由于其

放电特性，还能节约大量能耗，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，其中电子温度较高，

而分子或原子类粒子的温度较低，

通常采用电晕放电和辉光放电的方法

产生。用低温等离子体进行纤维材料

的表面改性有着独特的效果，在改善

羊毛织物防毡缩性方面也取得了较大

的进展。用低温等离子体处理羊毛时，产生的高能粒子轰击纤维表面，这些

活性粒子能对羊毛表面产生复杂的物

理化学作用，主要是在羊毛的浅表层

发生刻蚀作用以及引入某些极性基团。研究表明，纤维材料经低温等离子体

处理后，收缩率为 6％～7％，显示

出良好的防缩效果。常用的化学防缩

加工，主要是通过各种氧化剂剥除鳞

片来达到防毡缩效果，但在功率300 W、气体压力 170 Pa、处理3 min的低温等离子体条件下，羊毛纤维表面几乎

看不见损伤，处理后纤维表面的鳞片

几乎未发生变化。C． W． Kan 1 o]

等通过扫描电镜的观察发现经低温等

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

在没有改变羊毛织物原始性质的同

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，即定向摩擦效应减弱了，从而减少了毡缩。试验发现处理温度

的改变对防毡缩效果并没有直接的影响，而且使用不同的气体，(如0、N、H和CO等)对处理效果的影响也不明显。Molina R ．等研究了辉光放电处理中气体类型及处理时间对羊毛防缩性能

的影响，结果表明空气和氮气等离子

体处理都能改善羊毛织物的防缩性能，2者差别很小，而且即使在辉光放电

中处理很短时间，仍可显著减小接触角，改善可润湿性，从而提高防毡缩

效果。

4等离子体的不同处理方法对羊毛防缩性的影响

将等离子体处理10min的羊毛和

未经等离子体处理的羊毛2 块试样分

别用sz蛋白酶、壳聚糖和先用壳聚糖再用蛋白酶处理，测定它们的防缩效

果及减量率大小，经等离子体处理羊

毛的收缩率为13.6 ％，比未处理的原布降低了4 ．7％，说明等离子体处理对羊毛防缩有一定的作用。等离子处

理后的羊毛经蛋白酶处理，收缩率为0．85 ％，经壳聚糖处理，收缩率为1．03％，两者防缩效果均较好，但

等离子处理后直接用蛋白酶处理减量

率( 10 ．1％ )较大，比壳聚糖处理

的减量率(3 ．4％ )大6． 7％。先后用等离子体、壳聚糖、蛋白酶处理的羊毛织物收缩率最小，为0 ．24 ％，而减量率介于蛋白酶处理和壳聚糖处

理之间，为4 ．9％，说明壳聚糖对

羊毛有保护作用。因为蛋白酶对羊毛

的防缩是通过对羊毛鳞片二硫键( 一S— S一)的破坏来达到效果的，自然