兔毛纖維的低溫染色性能

1、18毛紡科技WoolTextileJournal第38卷第12期2010年12月兔毛纖維的低溫染色性能朱若英，張毅300160）（天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院，天津摘要：研究了兔毛纖維在不同的染色溫度下，采用2種染料染色的上染百分率和強力損失，認(rèn)為常規(guī)的高溫在此基礎(chǔ)上，采染色方法導(dǎo)致兔毛纖維的強力明顯下降。研究認(rèn)為：氨/鹽預(yù)處理可明顯改善兔毛低溫染色性能，用氨/鹽預(yù)處理及蛋白酶減量的聯(lián)合處理，在改善兔毛低溫染色性能的同時，進一步對兔毛鱗片適度剝蝕，增大纖維的摩擦因數(shù)，從而增大兔毛紗線的抱合力，達到減少兔毛纖維制品的斷毛和脫毛的目的。關(guān)鍵詞：兔毛；低溫染色；氨/鹽預(yù)處理；蛋白酶中圖分類號：TS193.8

2、43文獻標(biāo)識碼：A1456（2010）12-0018-04文章編號：1003-DyeingpropertiesofrabbithairinlowtemperatureZHURuo-ying，ZHANGYi（TextileSchool，TianjinPolytechnicUniversity，Tianjin300160，China）Keywords：rabbithair；lowtemperaturedyeing；ammonia/salttreatment；proteinenzyme我國兔毛產(chǎn)品經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)有針織套衫、圍巾、帽子以及內(nèi)衣衫褲等，充分發(fā)揮了兔毛纖維既御寒又美觀的性能。由于兔

3、毛纖維表面比較光滑、鱗片少而淺、纖維之間的抱合力小，導(dǎo)致成品易脫毛。此外，兔毛纖維細，強度低，耐疲勞性能差，使兔毛制品在加工以及使用過程中，纖維容易折斷，更使兔毛制品容易發(fā)生脫毛和落毛1起的兔毛產(chǎn)品的掉毛。此外，降低染色溫度，可以減少能源消耗，降低生產(chǎn)成本。目前提出的羊毛低溫乙酰胺預(yù)處理法、尿素處理染色法有超聲波處理法、法、銨鹽預(yù)處理法、低溫染色助劑等方法24。由于兔毛和羊毛同為動物毛發(fā)，纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成上相似，采用了羊毛的一些低溫染色工藝來對兔毛進行低溫染色的研究和實踐。這不僅給兔毛產(chǎn)品的加工帶來了難度，也影響了產(chǎn)品的質(zhì)限制兔毛產(chǎn)品的研究和開發(fā)。研究兔毛纖維的量，低溫染色工藝可減少纖維

4、損傷，減少因纖維折斷引1.1實驗材料和儀器使用國產(chǎn)散兔毛纖維和羊毛纖維。藥劑包括尿收稿日期：20100322“國家兔產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)”基金項目：項目資助（項目編號：nycytx4441）作者簡介：朱若英，副教授，研究方向為動物纖維的改性及功能紡織品的開發(fā)。E-mail：ruoyingzhu。素、氯化鈉和氨水，均為化學(xué)純。染料有酸性藍7、中性紅FGS。堿性蛋白酶Esperase8.0L由諾維信公司提供。使用的儀器有DXS10A光學(xué)顯微XQ1纖維強力儀和Y151纖維摩擦因數(shù)測鏡、定儀。第38卷第12期2010年12月毛紡科技WoolTextileJournal191.2常規(guī)染色不同纖維試樣，在規(guī)定

5、染色溫度，pH值為4，浴比150的條件下分別用2%（owf）的酸性藍7、中性紅FGS染色，染色時間為60min。1.3以尿素為助劑低溫染色在溫度65，尿素225g/L，浴比150的條件下分別用2%（owf）的酸性藍7和中性紅FGS對兔毛纖維染色，染色時間為60min。1.4氨/鹽預(yù)處理的蛋白酶減量處理對纖維進行的處理有氨/鹽處理、蛋白酶減量處理以及以氨/鹽處理與蛋白酶減量的聯(lián)合處理。氨/鹽處理條件為：氨水40mL/L，氯化鈉11g/L，尿素6g/L，浴比140，溫度50，時間30min。蛋白酶減量處理條件為：Esperase8.0L用量4%（owf），pH值7，浴比130，溫度55，時間60m

6、in。1.5上染百分率測定在規(guī)定的染色條件下，通過測定染色開始時和染色結(jié)束時染浴的吸光度，計算上染百分率。1.6性能測試包括兔毛纖維的直徑，以及染色或相關(guān)處理前后纖維的表面摩擦性能和強度的測定。結(jié)果與討論2.1兔毛纖維形態(tài)特征分析圖1為同一品種的4根兔毛纖維的顯微鏡照片，顯示了兔毛纖維形態(tài)上的一些特征。圖1顯示，兔毛鱗片間距小，排列緊密，見圖1（a）和（b）。兔毛鱗片邊緣光滑，翹角較小，與纖維主體黏合緊密，使兔毛纖維表面光滑。兔毛的髓質(zhì)層發(fā)達，髓質(zhì)層由排列較規(guī)則的長方形空腔構(gòu)成，腔室之間互不相通。細羊毛一般不含或含有很少的髓質(zhì)層，羊絨則認(rèn)為不含有髓質(zhì)層，而絕大多數(shù)兔毛都有髓質(zhì)層存在，并且存在細

7、的兔毛含有髓腔，而很粗的兔毛反而不含有髓腔的現(xiàn)象，見圖1（b）。兔毛的粗細不一，髓質(zhì)層的列數(shù)也不同，有的兔毛只有一排髓腔，而有的則有多排髓腔，見圖1（d）。有時同一根兔毛纖維，髓質(zhì)層列數(shù)亦有變化，見圖1（c）。兔毛具有皮質(zhì)層較少，髓腔多的特點，使兔毛具有質(zhì)輕、吸濕性好、保暖性佳等特點，但同時也影響了纖維的強力。2.2兔毛的物理機械性能測試了兔毛的細度、強度及表面摩擦性能，并同羊毛作了對比，結(jié)果見表1。兔毛纖維表面光滑，動圖1兔毛纖維縱向形態(tài)的顯微鏡照片靜摩擦因數(shù)均小于羊毛。兔毛較細，且含有較多的髓腔，使兔毛強度和斷裂伸長均比較小，導(dǎo)致兔毛纖維耐疲勞性差，在生產(chǎn)和使用過程中易折斷。表1兔毛和羊毛

8、的物理機械性能纖維細度強力斷裂伸長靜摩擦因數(shù)動摩擦因數(shù)/m/cN率/%順逆順逆23.7779.7842.52.3兔毛纖維的染色性能為測試兔毛纖維的染色性能，采用酸性藍7和中性紅FGS染料，分別在65、75、85和95的條件下，對成年兔毛、幼兔毛及羊毛染色，測試各纖維染色1h后的上染百分率，結(jié)果見表2。各纖維在不同染色溫度染色后的強力，如圖2所示。表2兔毛和羊毛在不同溫度下的上染百分率%65758595纖維酸性藍中性紅酸性藍中性紅酸性藍中性紅酸性藍中性紅73.562.582.373.280.686.7693.998.5表2顯示，65、75條件下兔毛纖維的上染百分率低于羊毛，85、95時，兔毛纖維

9、的上染百分率均略高于羊毛的上染百分率。同羊毛相比，兔毛纖維更纖細，吸附染料較羊毛多。而隨著染色溫度的升高，各種纖維的上染百分率都得到了提高，特別是20毛紡科技WoolTextileJournal第38卷第12期2010年12月染色溫度達到95時，染料基本全部上染纖維。溫度升高，纖維表面鱗片張角增大，且染料分子熱運動加劇，染料聚集程度降低，染料分子更容易進入纖維進行染色。表2說明，同羊毛一樣，兔毛的正常染色溫度應(yīng)該在95以上，才能達到高的上染百分率。圖3不同處理方式的兔毛纖維在75的酸性藍7的上染百分率圖3、4顯示，在75染色時，經(jīng)處理后，纖維的上染百分率均顯著提高。表明羊毛適宜的低溫染色方法同

10、樣對兔毛有效。其中，超聲波震蕩下染色的纖維上染百分率接近兔毛在常規(guī)95染色的上染百分率，顯示了超聲波處理在兔毛低溫染色中的潛在應(yīng)用。圖4不同處理方式的兔毛纖維在75的中性紅FGS的上染百分率2.5氨/鹽預(yù)處理與蛋白酶減量聯(lián)合處理的兔毛改性研究尿素處理的纖維的上染百分率高于氨/鹽預(yù)處理纖維，但考慮到尿素的用量高達225g/L，認(rèn)為氨/鹽預(yù)處理的低溫染色方法更加可行。因此進一步考察氨/鹽預(yù)處理兔毛在85時的染色性能，并探討氨/鹽預(yù)處理與蛋白酶減量聯(lián)合處理對兔毛染整性能的影響。羊毛纖維的蛋白酶減量處理，通常采用氧化劑或氯化劑預(yù)先處理，使蛋白酶大分子能夠進入羊毛內(nèi)部。本文實驗嘗試以氨/鹽處理作為蛋白酶

11、減量前的預(yù)處理，以期探討氨/鹽與酶協(xié)同作用的效果。圖5、6為兔毛原樣、經(jīng)過氨/鹽處理的兔毛以及以氨/鹽為預(yù)處理后經(jīng)過蛋白酶減量處理的兔毛，和直接經(jīng)蛋白酶減量處理的兔毛纖維在85的上染百分率。圖5不同處理方式的兔毛纖維在85染色的酸性藍7的上染百分率圖5、6顯示，同常規(guī)染色相比，氨/鹽處理，及氨/鹽預(yù)處理和蛋白酶聯(lián)合處理的上染百分率均明顯提高，特別是氨/鹽預(yù)處理和蛋白酶聯(lián)合處理的上染百分率高達98%以上，相當(dāng)于常規(guī)95的染色水平。未經(jīng)預(yù)處理而直接進行蛋白酶減量的兔毛纖第38卷第12期2010年12月毛紡科技WoolTextileJournal21圖6不同預(yù)處理的兔毛纖維在85染色的中性紅FGS的

12、上染百分率維其上染百分率沒有明顯提高。氨/鹽溶液可以有效地去除羊毛表面的天然壁障，使蛋白酶在肽鍵水解時發(fā)生作用5。研究結(jié)果顯示，氨/鹽預(yù)處理不僅本身可以改善兔毛纖維的低溫染色性能，也可以作為蛋白酶減量處理的預(yù)處理，與蛋白酶協(xié)同作用，進一步改善兔毛的低溫染色性能。測試了氨/鹽預(yù)處理及氨/鹽與蛋白酶聯(lián)合處理的纖維強力及表面磨擦性能，結(jié)果見表3、4。表3氨/鹽處理及氨/鹽與酶聯(lián)合處理后纖維的強力變化處理方式原樣8595氨/鹽氨/鹽與常規(guī)染色常規(guī)染色處理酶聯(lián)合強力/cN2.081.851.351.721.59表4氨/鹽處理及氨/鹽與酶聯(lián)合處理后纖維的摩擦性能靜摩擦因數(shù)動摩擦因數(shù)處理方式順0.28120

13、.32850.31630.4268表3顯示，盡管氨/鹽處理對提高纖維染色性能有明顯作用，但對纖維強力損失不大，認(rèn)為反應(yīng)體系中加入的無機鹽可抑制纖維在溶液中的溶脹，使反應(yīng)局限于鱗片層而不影響皮質(zhì)層，保證纖維較少損傷6。氨/鹽與堿性蛋白酶聯(lián)合處理后纖維的強力最低，但仍然比常規(guī)95染色時纖維的強力高。由表4可以看出，經(jīng)氨/鹽與堿性蛋白酶聯(lián)合處理的試樣，動、靜摩擦因數(shù)都明顯增加，認(rèn)為經(jīng)過氨/鹽與酶的聯(lián)合處理后，由于蛋白酶的催化水解作用，表面鱗片被刻蝕，纖維表面變得粗糙，使兔毛纖維的動、靜摩擦因數(shù)增大。這有利于增大兔毛紗線纖維之間的摩擦力和抱合力，減少兔毛制品因纖維滑脫導(dǎo)致的掉毛。4結(jié)論染色溫度對兔毛纖維強力有重要影響，常規(guī)的高溫染色導(dǎo)致纖維強度下降。超聲波振蕩、尿素處理以及氨/鹽處理等方法均可以明顯改善兔毛低溫染色性能，表明羊毛適宜的低溫染色方法同樣可以明顯改善兔毛的低溫染色性能。氨/鹽預(yù)處理與蛋白酶的聯(lián)合處理可以明顯改善兔毛纖維的染色性能，處理后纖維85染色達到常規(guī)95染色水平，同時兔毛纖維表面適度刻蝕，纖維表面摩擦因數(shù)增大，而纖維強力沒有出現(xiàn)顯著下降。參考文獻：1毛志平，冒亞紅.兔毛纖維的天然高分子物改性J.印染助劑，2002（6）：13.2