【應(yīng)用】羊毛親水改性及其在活性染料扎染中的應(yīng)用

研究背景

羊毛織物因其豐滿的手感、優(yōu)異的保暖性、*的懸垂性以及良好的彈性而備受消費(fèi)者的青睞。由于纖維表面共價(jià)結(jié)合的脂質(zhì)以及高交聯(lián)（異肽鍵和二硫鍵）的致密鱗片層的存在，使得本該親水的蛋白質(zhì)纖維變得疏水，不僅影響羊毛織物穿著過程中的吸濕排汗性，而且嚴(yán)重影響染料在纖維表面的吸附與擴(kuò)散。通過低濃度羥胺首先去除羊毛纖維表面共價(jià)結(jié)合的脂質(zhì)，降低纖維的疏水性。然后利用L-半胱氨酸打開角蛋白內(nèi)部的二硫鍵，同時(shí)形成新的二硫鍵，將L-半胱氨酸結(jié)合到羊毛纖維上，進(jìn)而提高纖維的親水性，改善羊毛的軋染性能。

實(shí)驗(yàn)儀器與方法 

實(shí)驗(yàn)使用了德國(guó)KRüSS公司的DSA30接觸角測(cè)試儀。

織物的潤(rùn)濕性測(cè)試：通過水滴的鋪展時(shí)間來表征羊毛織物的潤(rùn)濕性，采用DSA30接觸角測(cè)試儀滴加2 μL去離子水，記錄從液滴接觸織物開始至鋪展過程鏡面反射*消失所需的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 

羥胺處理?xiàng)l件對(duì)織物潤(rùn)濕性的影響

羊毛纖維表面結(jié)合的脂質(zhì)主要是以硫酯鍵、氧酯鍵形式共價(jià)交聯(lián)存在的，羥胺可以通過親核取代使全部的硫脂鍵及部分的氧酯鍵發(fā)生斷裂，反應(yīng)過程如圖1所示，生成相應(yīng)的羥肟酸以及羥基或者巰基。

圖 1  羥胺與羊毛的作用機(jī)制

羥胺處理溫度及時(shí)間對(duì)織物潤(rùn)濕性的影響如圖2所示，在同一溫度下隨著羥胺處理時(shí)間的延長(zhǎng)，水滴的鋪展時(shí)間逐漸減小，羊毛織物表面逐漸變得親水，水滴最快可在2s內(nèi)完成鋪展。此外，溫度對(duì)處理織物達(dá)到最佳親水狀態(tài)時(shí)間有顯著影響。在50℃下達(dá)到最佳親水效果需要處理90min，60℃下為50min，而在70℃下僅僅需要40min，說明高溫有助于加快羥胺與硫脂鍵、氧酯鍵的反應(yīng)速率。為避免高溫對(duì)羊毛纖維造成不必要的損傷，羥胺處理溫度以60℃為宜，處理時(shí)間為50min。

圖 2 羥胺處理溫度及時(shí)間對(duì)織物潤(rùn)濕性的影響

L-半胱氨酸對(duì)織物潤(rùn)濕性的影響

L-半胱氨酸可打開羊毛纖維上二硫鍵，并生成新的二硫鍵，L-半胱氨酸與羊毛纖維的反應(yīng)機(jī)制如圖3所示。

圖 3  L-半胱氨酸與羊毛纖維的反應(yīng)機(jī)制

L-半胱氨酸處理溫度及時(shí)間對(duì)織物潤(rùn)濕性的影響如圖4所示。在相同溫度下，隨著L-半胱氨酸處理時(shí)間的延長(zhǎng)，織物的水滴鋪展時(shí)間不斷減小，親水性不斷提高。此外，隨著處理溫度的升高，織物達(dá)到最佳親水效果的時(shí)間也不斷減小。40℃下對(duì)織物進(jìn)行 L-半胱氨酸處理，達(dá)到最佳親水效果(水滴鋪展時(shí)間大約2s)的時(shí)間大于120min，50 ℃下為60min，而在60℃下僅需要30min，說明較高的溫度可以加快L-半胱氨酸的反應(yīng)速率。為避免高溫對(duì)羊毛的損傷，60℃下處理30min為最宜。

圖4  L－半胱氨酸處理溫度及時(shí)間對(duì)織物潤(rùn)濕性的影響

結(jié)論 

1.    采用羥胺、L-半胱氨酸對(duì)羊毛織物進(jìn)行改性，極大地提升了織物的親水性且對(duì)纖維表觀形貌基本上沒有影響。

2.    根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析，羊毛織物最佳處理工藝為：鹽酸羥胺用量7%( owf)，氫氧化鈉濃度16. 7×10^－2 mol / L，60 ℃處理50 min; L－半胱氨酸用量20%( owf)，氨水濃度4.7×10^－2 mol / L，60 ℃處理30 min。

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李游亞,胡蝶,趙強(qiáng)強(qiáng),何瑾馨.羊毛親水改性及其在活性染料軋染中的應(yīng)用[J].毛紡科技,2021,49(07):15-20.