關(guān)于兔毛微納米粉體生產(chǎn)技術(shù)的初探

吳 瑜，趙宇迪，袁 威，柯 鵬，李立珊，李 健

（1 武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院，湖北 武漢 430073；2 武漢紡織大學(xué) 技術(shù)物理研究所，湖北 武漢 430073；3 武漢紡織大學(xué) 紡織學(xué)院，湖北 武漢 430073）

關(guān)于兔毛微納米粉體生產(chǎn)技術(shù)的初探

吳 瑜1,2，趙宇迪3，袁 威3，柯 鵬3，李立珊3，李 健3

（1 武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院，湖北 武漢 430073；2 武漢紡織大學(xué) 技術(shù)物理研究所，湖北 武漢 430073；3 武漢紡織大學(xué) 紡織學(xué)院，湖北 武漢 430073）

在纖維改性實(shí)驗(yàn)中提出了生產(chǎn)兔毛微納米粉體的方法，本技術(shù)粉體生產(chǎn)效率高、速度快。顯微觀察發(fā)現(xiàn)粒徑在幾微米-幾十納米之間。鑒于羊毛粉體在皮革和紡織等材料領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用，兔毛粉體也將會(huì)有比較好的應(yīng)用前景。

等離子體；兔毛；粉體

羽絨粉體和羊毛粉體的研究和應(yīng)用目前已經(jīng)見到了成效，在皮革和紡織等傳統(tǒng)材料領(lǐng)域獲得了很好的應(yīng)用[1-3]。但兔毛粉體研制和應(yīng)用尚未有人進(jìn)行深入研究。從成分看，兔毛成分均、勻、表面光滑，制成粉體后與其它材料混合應(yīng)該具有特殊的功能。因此，研究兔毛粉體的生產(chǎn)和應(yīng)用將會(huì)有比較好的前景。

1 兔毛粉體同其它物質(zhì)共混接枝的特性分析

羽絨粉體同塑料等共混、接枝，可以實(shí)現(xiàn)塑料的可降解性，拓展羽絨的應(yīng)用；羊毛粉體同聚氨酯共混接枝，可以獲得聚氨酯合成革。這些動(dòng)物毛、羽的粉體的應(yīng)用和研究都取得了很大的進(jìn)展[4-11]。兔毛纖維細(xì)且長、光澤好、柔軟蓬松、保暖性強(qiáng)，但纖維卷曲少、表面光滑，很多即便是對(duì)毛衣過敏的人，對(duì)兔毛卻不過敏。因此，兔毛若能制成粉體，再像羊毛粉體和羽絨粉體那樣同其它物質(zhì)共混接枝，在材料領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)能獲得不同的效果，從動(dòng)物毛羽應(yīng)用來說也是一個(gè)很好的方向。從兔毛由角蛋白組成這個(gè)特性來說，兔毛粉體同羊毛粉體、羽絨粉體來講又沒有本質(zhì)上的不同，羊毛和羽絨粉體同其它物質(zhì)的接枝共混特性用在兔毛粉體接枝共混上在技術(shù)層面應(yīng)當(dāng)沒有原則上的困難。然而截止目前，尚未見到兔毛粉體的深入研究。因此，研究兔毛粉體的加工和應(yīng)用應(yīng)當(dāng)是一個(gè)前景很好的領(lǐng)域。

2 兔毛粉體的產(chǎn)生

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器、材料和設(shè)備

等離子體噴槍（常壓、非標(biāo)）、燒杯、三角瓶、培養(yǎng)皿、恒溫箱、恒溫槽、兔毛和羊毛、氫氧化鈉溶液、處理溶液（自制）。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程

最初實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱诉M(jìn)行等離子體處理兔毛表面改性的實(shí)驗(yàn)，因此作者使用氫氧化鈉溶液對(duì)羊毛和兔毛進(jìn)行簡單的堿處理[12]，以期同等離子體處理兔毛表面后的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)堿處理一段時(shí)間后可以獲得一些尺寸在幾十微米-幾百微米量級(jí)的粉體，如圖 1-3所示，而堿液對(duì)纖維整體并無大的破壞，因此作者考慮將等離子處理羊毛和兔毛后再用堿處理，以期獲得更好的效果。但在實(shí)驗(yàn)中卻發(fā)現(xiàn)兔毛經(jīng)等離子體處理一段時(shí)間后再用堿處理，發(fā)現(xiàn)兔毛纖維全部斷裂成了粉體，可見的粉體顆粒在毫米-幾十微米之間，粒徑也不均勻，這當(dāng)然與作者早期的實(shí)驗(yàn)初衷是違背的。但對(duì)結(jié)果進(jìn)行冷靜分析，并對(duì)粉體進(jìn)行顯微觀察發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)那些粒徑不均勻的可見粉體其實(shí)是由幾微米-納米量級(jí)的更小的粉體聚集而成的。這個(gè)結(jié)果表明用等離子體處理兔毛后再使用堿溶液處理后能夠獲得更小粒徑的兔毛粉體，而且能夠?qū)⒗w維全部粉碎，這實(shí)際上可以作為微納米兔毛粉體生產(chǎn)技術(shù)的一種方法。圖4是等離子體噴槍工作時(shí)的照片，兔毛的處理在圖中發(fā)藍(lán)紫光處處理。

圖1 堿處理后的羊毛樣品1的粉體

圖2 堿處理后的羊毛樣品2的粉體

圖3 堿處理后的兔毛樣品的粉體

圖4 等離子體噴槍工作時(shí)的照片

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

為了研究等離子體處理兔毛表面改性問題，作者使用圖4的等離子體噴槍在有氦、有氬、有氧的大氣壓等離子體環(huán)境下對(duì)兔毛處理10分鐘，而后在氫氧化鈉溶液中浸泡1小時(shí)（80度恒溫），結(jié)果原以為產(chǎn)生表面部分改性的實(shí)驗(yàn)中卻發(fā)現(xiàn)兔毛纖維都斷裂了，生成了一些顆粒在毫米-微米量級(jí)的粉體。向溶液中加入400毫升相關(guān)溶劑,1小時(shí)后有更多粉體析出。加入粉體析出劑一個(gè)半小時(shí)后，經(jīng)過顯微觀察，顆粒（粉體的聚集體）為 40倍物鏡10分之1，實(shí)際粉體最大的大小為顆粒大小的十分之一，即100分之一。由于40倍物鏡視野為 0.22毫米，粉體尺寸為0.22毫米的百分之一，即0.0022毫米，也就是2.2微米，即粉體實(shí)際尺寸在幾微米和幾十納米之間。這表明這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以作為兔毛微納粉體的生產(chǎn)方法之一。相信經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的的優(yōu)化，更加均勻的微納粉體也能夠生產(chǎn)。圖5-7分別是加入粉體析出溶劑1個(gè)半小時(shí)后含氦大氣壓等離子體噴槍處理兔毛后經(jīng)氫氧化鈉溶液浸泡后的溶液和粉體照片、含氬大氣壓等離子體噴槍處理兔毛后經(jīng)氫氧化鈉溶液浸泡后的溶液和粉體照片、含氧大氣壓等離子體噴槍處理兔毛后經(jīng)氫氧化鈉溶液浸泡后的溶液和粉體照片。從照片溶液的渾濁程度可以看出，加入析出液后粉體量更多了。

圖5 加入粉體析出溶劑1個(gè)半小時(shí)后含氦大氣壓等離子體噴槍處理兔毛后經(jīng)氫氧化鈉溶液浸泡后的溶液和粉體照片

圖6 加入粉體析出溶劑1個(gè)半小時(shí)后含氬大氣壓等離子體噴槍處理兔毛后經(jīng)氫氧化鈉溶液浸泡后的溶液和粉體照片

3 討論

本研究原本希望進(jìn)行表面初步改性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)纖維全部斷裂，而且生成了微米-納米量級(jí)的兔毛粉體，當(dāng)然從生產(chǎn)兔毛粉體來說是高效的。經(jīng)顯微觀察，兔毛粉體尺寸為微米-納米量級(jí)。

目前，羊毛粉體已在改善聚氨酯薄膜透濕性能上有所應(yīng)用。但使用的羊毛粉體粒徑大，所制成的涂層織物手感不夠好，此外，隨著羊毛粉體含量的增加，涂層織物機(jī)械強(qiáng)力、防水、耐磨等性能有所下降。鑒于本兔毛粉體制備技術(shù)具有產(chǎn)量高、粒徑小、粒徑均勻、纖維某些性能佳等優(yōu)點(diǎn)[13]，所制得的粉體很可能在提高聚氨酯透濕性能的同時(shí)，在手感、耐磨等方面有所改善。鑒于羊毛粉體和羽絨粉體應(yīng)用的廣泛性，我們有理由相信兔毛微納粉體的應(yīng)用也應(yīng)當(dāng)具有廣闊的前景。

圖7 加入粉體析出溶劑1個(gè)半小時(shí)后含氧大氣壓等離子體噴槍處理兔毛后經(jīng)氫氧化鈉溶液浸泡后的溶液和粉體照片

[1] 沈云，沈新元. 超細(xì)粉體在功能纖維開發(fā)中的應(yīng)用[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品，2002,(8)：1.

[2] 丁雙山. 人造革與合成革[M]. 北京：中國石化出版社，1998.4.

[3] 劉建勇. 羊毛粉末及其性能與應(yīng)用[J]. 印染助劑，1999，16(2)：4-6.

[4] 劉欣. 聚乙烯醇/超細(xì)羊毛粉體共混膜的制備及其染色性能(英文)[J]. 西安工程大學(xué)學(xué)報(bào), 2009, (02):340-346.

[5] 鐘安華. 羊毛粉體改性PU膜的透濕性能[J]. 紡織學(xué)報(bào), 2007, (01): 18-21.

[6] 鄧春雨. 超細(xì)羊毛粉體對(duì)聚氨酯膜防水透濕性的影響[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品, 2006, (08): 15-17.

[7] 鄧春雨, TiO2/羊毛粉體復(fù)合改性聚氨酯膜及其性能[J]. 紡織學(xué)報(bào), 2006, (04): 83-86.

[8] 鄧春雨. 偶聯(lián)劑對(duì)超細(xì)羊毛粉體與聚氨酯共混膜性能的影響[J]. 印染助劑, 2006, (02): 28-30.

[9] 吳忠波. 超細(xì)羽絨粉體/天然橡膠共混膜的制備及力學(xué)性能研究[J]. 武漢紡織大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, (03): 28-30.

[10] 彭旭鏘. PP-g-MAH/羽絨粉體共混膜的力學(xué)性能[J]. 高分子材料科學(xué)與工程,2007, (04): 195-198.

[11] 劉欣. 馬來酸酐接枝羽絨粉體的研究[J]. 紡織科技進(jìn)展, 2007, (01): 4-6.

[12] Huiqin Li,Characterization of Protein Powder from Waste Rabbit Hair[J]. Advanced Materials Research, 2011,(2): 407-410.

[13] 徐衛(wèi)林. 超細(xì)羊毛粉體改性聚氨酯涂層織物性能研究[A]. 全國毛紡年會(huì)論文，2004.

Exploratory Study of Micro-nano Rabbit Hair Powder Production Technology

WU Yu1,2, ZHAO Yu-di3,YUAN Wei3, KE Peng3, LI Li-shan3, LI Jian3
(1 College of Electronic and Electrical Engineering ,Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China; 2 Technical Physics Institute , Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China; 3 College of Textile Science and Engineering , Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China)

The authors find a method to produce micro-nano rabbit hair powder in fiber modification experiments. This kind of powder production technology has high production efficiency and speed with the ultimate powder size ranging from several microns to dozens of nanometers in microscopic observation. Because the wool powder has widely been applied in the material field of leather and textile, it is considered that the nanometer rabbit hair powder can be used widely in in the material field of leather and textile.

Plasma; Rabbit Hair; Powder

TL53

A

1009－5160(2011)06－0008－03

吳瑜（1971-），男，教授，博士后，研究方向：等離子體與紡織材料相互作用效應(yīng)和機(jī)理.

中國紡織工業(yè)協(xié)會(huì)項(xiàng)目(2007047).