羊毛纤维表面覆盖着一层致密的鳞片,鳞片层的存在所造成的定向摩擦效应是羊毛纤维出现毡缩现象的根本原因。此外,鳞片的存在使羊毛纤维不易被染液润湿,阻碍了羊毛纤维对染料的吸附,染色困难。微波处理可以可破坏羊毛纤维表面鳞片,且可在较短时间内使纤维快速升温,缩短处理时间,提高效率,防止纤维受损。本课题提出了一种基于负压微波的羊毛鳞片尖端物理处理方法。首先采用超声波技术增大羊毛纤维表面鳞片翘角,将介电损耗因子远大于羊毛纤维的纳米钛酸钡颗粒负载到羊毛纤维表面鳞片尖端内侧,再利用微波的选择加热特性,将微波辐射能集中在负载有纳米钛酸钡颗粒的羊毛纤维表面鳞片尖端处,实现在尽量减弱对羊毛纤维力学性能和表面结构特征影响的条件下降低羊毛纤维的定向摩擦效应。通过单因素实验,研究悬浊液中纳米钛酸钡和羊毛纤维的质量分数对负载效果的影响以及超声波与微波处理过程中各参数设置对处理后纤维的细度、定向摩擦效应以及拉伸性能的影响,并与直接微波处理的羊毛纤维进行比较。最后,对处理后的羊毛纤维进行表面形态结构、力学性能、染色性能和毡缩性能等进行测试表征。主要结论如下:定频40 k Hz超声波处理时,处理时间在40 min及以下,温度在40℃及以下时,鳞片无明显损伤。因此,为了在不损伤羊毛纤维表面鳞片的前提下,使鳞片翘角达到最大,实验中超声波清洗参数可以设定为在40℃下处理40 min。随着悬浊液中钛酸钡质量分数升高,钛酸钡颗粒负载量和负载率均先增大后减小,悬浊液中纳米钛酸钡的质量分数在2%时纳米钛酸钡负载率最高,5%时纳米钛酸钡负载量最高。羊毛鳞片尖端翘角内所能负载的钛酸钡颗粒存在上限。超声波清洗后的羊毛纤维红外光谱与未处理羊毛纤维一致,说明超声波清洗可以清洗掉负载的钛酸钡颗粒。另外扫描电子显微镜纵向形态观察发现超声波清洗后羊毛纤维表面基本无钛酸钡颗粒残留。负载纳米钛酸钡后的羊毛纤维在进行微波处理后断裂强度和断裂伸长率无太大变化,而定向静摩擦效应明显降低。而直接进行微波处理的羊毛纤维的断裂强力和断裂伸长率降低明显。因此在羊毛纤维微波处理羊毛鳞片的过程中借助负载纳米钛酸钡颗粒可以实现保护羊毛纤维主体不受损伤。直接进行真空微波辐射处理的羊毛纤维由于微波加热的均匀性,羊毛纤维的主体不可避免的受到损伤,通过扫描电子显微镜观察发现直接进行微波处理的羊毛纤维表面发生鳞片钝化、边缘模糊破裂现象。羊毛纤维的拉伸性能随着微波处理工艺参数的增大而劣化加剧,虽然微波处理后其表面顺逆摩擦系数均减小,但定向摩擦效应无明显变化规律。经过超声波负载纳米钛酸钡颗粒后的羊毛纤维在经过微波处理后,拉伸性能无明显变化,但当微波功率过大时,会发生能量过剩,微波真空腔体内会出现打火现象且羊毛纤维断裂强力不减反增。超声波负载后真空微波处理羊毛纤维的定向摩擦系数随着真空微波处理工艺参数的增大明显减小。但两种纤维的细度和红外光谱均没有明显转变。负载后微波处理的羊毛纤维卷曲度和卷曲回复率比未处理的羊毛纤维高,而卷曲数和卷曲弹性回复率基本不变。直接进行微波处理的羊毛纤维碱溶解度明显增大,而负载后微波处理的羊毛纤维碱溶解度基本不变。直接进行微波处理与5%钛酸钡悬浊液负载后微波处理的羊毛纤维白度变化不大,2%钛酸钡悬浊液负载后微波处理羊毛纤维的纤维白度有小幅度增大。经过同样的染色工艺处理后,负载后微波处理羊毛纤维与未处理羊毛纤维相比,负载后微波处理的彩度值a*、b*、色饱和度C*ab和色差ΔECMC均变大,亮度值L*变小,K/S值明显变大,上染速率增大但匀染性下降。负载后微波处理羊毛纤维表面鳞片尖端钝化,而未处理羊毛纤维的鳞片完好,染料不易上染。负载后微波处理羊毛纤维经水洗后的毡缩球体积比未处理羊毛纤维大一倍,且毡缩球蓬松,边缘有纤维滑出,这表明负载后微波处理羊毛纤维的毡缩性有明显改善。