散毛丝光工艺中化学问题的研究

　　羊毛作为一种天然蛋白质纤维，在纺织材料中一直占有重要位置。但羊毛原料有限，价格昂贵，其产品成本高，市场范围狭窄，缺少竞争力。许多“下脚毛”即低档羊毛虽然价格较便宜，但其光泽差、手感硬、易毡缩、而造成利用率不高。所以如何提高低档羊毛档次，增加其产品附加值，多创利税，已成为各毛纺厂很想解决的问题。近年来，一些大型毛纺厂对毛条丝光工艺作了尝试并已取得成功，但迄今为止，关于散毛丝光未见文献报道。为此，我们经反复实验，终于初步摸索出了一种用化学方法丝光低档散毛的工艺技术，该课题既有理论意义又有实用价值。

1　实验部分
1.1　材料
　　国产低档炭净毛；多种漂白剂，重金属盐，碳酸钠，亚硫酸氢钠，尿素，各类表面活性剂，各类柔软剂，pH调节剂。
1.2　方法和条件
　　我们采取正交设计以优化工艺。实验中zui关键的是定形剂和漂白剂的确定以及它们对羊毛的处理时间、温度和介质的pH范围的选择。在研究分析了大量实验数据后确定了化学丝光低档散毛的工艺条件。表1列举了在不同化学条件下低档羊毛丝光较为典型的情况。
表1　羊毛在不同条件下丝光的情况2　结果与讨论
2.1　化学丝光*工艺流程2.2　H2O2的作用
2.2.1　漂白作用
　　H2O2是一种二元弱酸，在水溶液中可发生以下电离：
　　H2O2——H++HO-2
　　HO-2——H＋+O2-2
其中HO-2是不稳定的，要按下式分解：
　　HO-2——OH-+［O］
　　反应中释放的新生态［O］具有较强的氧化作用，使羊毛色素中发色体的共轭双键结构遭到破坏而失去颜色，达到漂白的目的。
　　而HO2-也是一种亲核基，可按游离基反应过程引发释放出氧化活性点：
　　HO-2+H2O2——HOO.+HO.+OH-
　　HO.+H2O2——HOO.+H2O
　　特别要指出的是，在丝光过程，介质中存在有金属离子（M＋），能使游离基反应加剧：
　　M++H2O2——M2++HO.+OH-
　　HO.能进一步发出HO-2，而M2+同时与其产物HOO*反应生成活性氧：
　　M++HOO.——H++M＋+2［O］
　　2.2.2　氧化作用
　　羊毛纤维是由多种氨基酸缩合而成的大分子，在这些分子链间还在着二硫键、盐式键、氢键的交联而使大分子具有网状结构，因而化学性质较为稳定，且比其它大多数蛋白质难于溶解。羊毛的鳞片层中*的含量较高，氧化剂的作用是破坏二硫键，使其生成磺酸基（-SO3）。磺酸基团能溶解已降解的蛋白质，使大分子原纤维中的结晶度降低，结晶区减少，无定形区增加。吸湿性提高，促使水中溶质向纤维内部的渗透膨胀，因此分子键间的空隙被膨化，也导致纤维胞壁的膨胀。这样纤维就变得更为肥圆，具有弹性和光滑的表面。但若处理时间过长或使用氧化性较强的氧化剂，如NaClO等，或者H2O2的浓度过高，都会使纤维表皮层受到严重破坏，不仅使所有的二硫键都氧化成-SO3。而且还导致许多肽键断裂，使蛋白质降解过于迅速，产生大量自由基把大量有机质卷入其中，导致羊毛纤维严重损伤而不能发生膨胀失去弹性，颜色发黄。或者蛋白质降解成低分子量的片段并扩散到纤维外部，使纤维表面出现彼此毡合纠缠的现象，因此氧化剂的作用只能限于纤维表皮。
2.3　定形剂的作用
　　在此丝光工艺中，我们选用了尿素和NaHSO3的混合液作为定形剂。首先NaHSO3作用于已遭受一定破坏的鳞片层继而进入羊毛纤维内部，使羊毛纤维大分子获得某种活动性，在此过程中纤维得以膨化；然后在氢拆散剂尿素的影响下，拆散了原来分子键间的引力，大量氢键得以重排，形成新的分子间作用力。使原来弯曲的分子键变得比较挺直，经烘干后，这种引力又重新产生，分子键结合得比以前更加牢固，zui终使羊毛纤维过渡成为*定形纤维。此时，鳞片层对光线的反射也变得具有一定的规则性，所以经该定形剂处理后，羊毛纤维变得有光泽且毡化程度进一步降低。
　　NaHSO3和尿素的浓度以我们选定的为宜，若过低，效果不明显；浓度过高，羊毛纤维变硬，弹性降低。该丝光工艺中，定形剂可回收重复使用，但每次应适当提高NaHSO3和尿素的浓度。提高的幅度视不同情况由用户自行决定。
2.4　阳离子表面活性剂的作用
　　在此丝光工艺中，我们分别用各种类型表面活性剂处理羊毛以提高其柔软性，从实验情况看，以主要成分为有机胺类盐的阳离子表面活性剂效果为*。由此推测羊毛纤维鳞片层中的羧基（-COOH）与有机胺（-NH2）发生酯化反应，在纤维大分子间形成稳定的交联结构，从而大大提高了羊毛纤维的弹性，手感也变得柔软并易于梳毛；另外，我们还认为阳离子表面活性剂的作用与羊毛表面的电性能有关。因为在羊毛与溶液的界面，电荷分布是不均匀的，而且还有一定的电位差。羊毛纤维由于本身含有解离基而发生电离，而且，这种离解随着所处溶液的pH值的变化而带正电荷、负电荷或不带电荷。因此，带电荷的羊毛纤维表面要选择吸附溶液中带异种电荷的离子。比如在羊毛纤维等电点（pH=3.5～4.8）以上，纤维表面带负电荷。在该步骤中，因介质的pH=6～7，故羊毛纤维表面更容易吸附阳离子。随着氧化剂作用的进行，纤维外表层非晶区增加，阳离子表面活性剂带着水分子向纤维内部扩散，使大分子结构有规则的重排从而使羊毛纤维获得光滑柔软的特性。

3　结束语
　　由于经丝光处理后的羊毛毡缩性能大大降低，故此类羊毛经纺纱后适合设计轻缩绒或不缩绒的品种，如市场上的编织物。另外，此丝光处理具有操作简单、污染少的特点。