羊毛织物的生态防缩整理

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有研究表明羊毛的防毡缩性能与壳聚糖吸附 量有关, 吸附量越高防缩性越好。陈维国等〔13〕的研 究发现, 壳聚糖在羊毛纤维上的吸附率受壳聚糖溶 液 的 浓 度 、pH值 、 处 理 时 间 以 及 羊 毛 的 表 面 状 况 等 因素的影响。当吸附率增高到一定程度时, 羊毛缩 绒时不成球, 即达到了很好的防毡缩效果。羊毛表 面具有一定疏水性, 壳聚糖是亲水性的, 所以羊毛 的表面性能对壳聚糖吸附性有很大程度的影响。
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〔20〕
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ZnO和 TiO2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
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
有报道〔19〕羊毛 用一定压力 的液氨处理3 ̄60 s,
未处理羊毛
液氨处理后
图1 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 %染料的染色原样很浅,
当液氨处理后, 相当于原样用2 % ̄3 %( owf) 染料后
的得色量。但是, 液氨处理后纤维手感粗糙且整理设
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〕。
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
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
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〔15〕空 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
收稿日期: 2006- 02- 22 作者简介: 侯学峰, 男, ห้องสมุดไป่ตู้读硕士研究生
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。
美国农业部WRR中心也正在研究利用臭 氧对 毛 纺 织 品 进 行 防 缩 处 理 。 将1 ̄3块 毛 纺 织 品 相 互 间 隔2 ̄5 cm,置 于 一 容 器 内 , 在 常 温 下 通 入 蒸 汽 和 臭 氧, 容器上部呈屋顶状, 蒸汽冷凝不会沾污织物。处 理后的羊毛织物具有均一、良好的防缩性能。
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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。
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〕。
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〕。
壳聚糖处理羊毛使其具有防缩效果的可能原 因是, 一方面, 壳聚糖具有一定的成膜性, 可在羊毛 鳞片的表面形成一层薄膜, 从而阻止相邻纤维间的 相互咬合, 使纤维定向摩擦效应减弱; 另一方面, 壳 聚糖可填充在鳞片夹角内或某些损伤处, 使鳞片相 互隔离而失去作用, 从而使顺逆摩擦系数均降低, 定向摩擦效应减小, 缩绒性降低。
2006 年 7 月
侯学锋等: 羊毛织物的生态防缩整理
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生部分溶解, 去除鳞片或削去鳞片棱角, 达到防缩 的目地。但是研究表明〔6〕, 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。
R.H.Bradley等〔17〕用 紫 外 线 和 臭 氧 对 羊 毛 的 表 面氧化改性, 结果发现紫外线诱发下的臭氧氧化反 应, 可以把羊毛表面氨基酸中90 %的二硫键转化为 酸性硫酸基( - SO3H) 。角朊部分肽 键断裂, 生成 羧 基。能达到氯化防缩处理羊毛的效果, 使羊毛纤维 具有了良好的防毡缩性能。
权衡等〔14〕研究过氧化氢—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
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。
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〔10〕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
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〕。
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。 2.5 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- 33.4 ℃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。
臭氧处理法是随着人们环保意识的逐渐增强 而研究开发的一种新型羊毛防缩处理方法。防缩效 果好、无环境污染、对羊毛 纤维自然特 性损伤小的 优点使其成为研究热点之一。
日本开发了臭氧处理羊毛防缩法〔16〕, 即“Ecow- ash zl”法。羊毛与臭氧接触时, 羊毛纤维皮质层发 生改性, 羊毛各层构造趋向均一化, 羊毛纤维即使 在湿润条件下也是均匀膨胀, 鳞片不再竖起, 纤维 也就不会相互交缠发生毡缩。
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