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作为假发产品的人发是一种珍稀资源,远满足不了人类的需求,其主要替代品是牦牛毛,因为牦牛毛在长度和粗细上与人发相近。尽管如此,牦牛毛与人发相比还是偏长、偏粗,而拉伸细化加工对此来说是一举两得的方式。羊毛的拉伸细化方法已趋于成熟,甚至在牦牛毛上也有成功范例,但拉伸细化后的牦牛毛形态的稳定及定形效果研究较少,这对牦牛毛假发的应用极为重要。本课题着重讨论拉伸细化后牦牛毛的定形效果及稳定性,以及热、湿、酸、碱、漂白等作用条件对定形效果的影响,以为工艺优化和提高定形效果提供依据。 实验采用理论拉伸率60%拉细牦牛毛作为实验原料,测试了其在不同干热、湿热、弱酸、弱碱、漂白条件下的收缩性能(纤维长度的稳定性)和顺直性(纤维轴线的伸直度),以及通过拉曼光谱分析内部结构变化进行验证对比,结果如下: (1)在干热条件下,拉细毛分别在100℃、120℃、140℃、160℃、180℃温度下处理不同时间,最终回缩率趋于定值5.65%。在回缩的影响下,干热100℃处理5min和180℃处理30min后顺直度分别下降8.67%和7%。140℃处理30min的拉细毛拉曼光谱分析发现,二硫键在热作用下重组键合。酰胺Ⅰ带中α螺旋构象含量提高,β折叠构象含量降低,无序区φ增加明显。表明高温下收缩是由β构象转换为α螺旋构象和无序构象φ,以及随机伸长的非晶结构收缩引起的。酰胺Ⅲ带中三者变化幅度表明伸长非晶结构的自发收缩是主导机制。 (2)在湿热条件下,拉细毛放置60℃、80℃、100℃水浴中处理不同时间,拉细毛是先收缩后伸长。伸长是因为纤维内部构象破坏,加溶胀作用造成。在热湿作用下,60℃处理20min和100℃处理20min后顺直度分别下降7%和38.67%。100℃水浴下处理10min、20min拉细毛拉曼光谱分析发现:二硫键破坏,酰胺Ⅰ带中处理10min和20min的α螺旋构象含量分别为增大和减小趋势。表明拉细毛处理10min的后收缩是由于可逆性的回复,处理20min后的伸长现象则是不可逆的水解破坏作用所致。 (3)在弱酸(醋酸)条件下,酸浓度、时间、温度分别与回缩率呈正比关系。而顺直度变化为:醋酸处理10min和50min后纤维顺直度分别下降2%和8%。20℃下5%醋酸处理30min的拉细毛拉曼光谱分析得知:二硫键重组键合与损失破坏同时存在。酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅲ带中α螺旋构象含量分别为增大和减小、φ无序区增大、β折叠构象减小。C-C骨架分析中代表α螺旋构象的峰高值低于未处理的拉细毛峰高值,表明弱酸下的收缩过程是建立在破坏基础上,酰胺Ⅰ带的微弱增大则说明弱酸对拉细毛的影响微弱,可逆性回复比较明显。 (4)在弱碱(氨水)条件下,碱浓度、温度、时间与回缩率呈正比关系。顺直度的变化为:氨水处理10min和50min后纤维顺直度分别下降5.34%和10.34%。20℃下5%氨水处理30min的拉细毛拉曼光谱分析中:二硫键特征峰减小,遭到严重破坏。酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅲ带中α螺旋含量增大说明氨水彻底破坏了β到α的可逆性回复。拉细毛在弱碱中的收缩是由于二硫键以及大分子遭到破坏引起。 (5)在双氧水漂白下,浓度与白度、回缩率呈正比关系。顺直度变化为:5%和14%双氧水处理60min后顺直度分别下降3.67%和2.67%。60℃下11%双氧水处理60min的拉细毛拉曼光谱分析中:酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅲ带中各结构变化表明α螺旋含量增大到减小的过程性。C-C骨架的变化进一步印证了此种解释。 原方案一次定形后,回缩率为6.02%;二次定形后,回缩率为4.97%。优化后结果值:一次定形优化后,回缩率为5.25%;二次定形优化后,回缩率为3.95%。相对比,一次定形优化后回缩率降低0.77%。优化工艺条件为:11%过硼酸钠,5.41%柠檬酸,温度60℃,时间7min。二次定形优化后回缩率绝对值降低1.02%。优化工艺条件为:14%柠檬酸,9.1%次磷酸钠,温度75℃,时间5min。优化工艺后,回缩率总体降低1.02%。