灘羊毛纖維理化性能研究

陳夢瑩，曾玉暉，張亦偉，MD Forhad Hossain，王 軍，陳益人

(1.武漢紡織大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430200； 2.武漢紡織大學(xué) 環(huán)境工程學(xué)院, 湖北 武漢 430200)

灘羊是我國著名的地方優(yōu)良品種，主要分布在寧夏、甘肅、陜西、內(nèi)蒙古等地，以盛產(chǎn)二毛皮聞名于世，二毛皮指灘羊羔出生后30日齡左右、毛腿長7～8 cm時剝?nèi)〉母嵫蚱1]。因長期生長在堿水、堿土、堿草的干旱荒漠和半荒漠地帶，灘羊形成了耐干旱、耐鹽堿、強抗病性等優(yōu)良特質(zhì)，這對灘羊的毛纖維性能也產(chǎn)生了一定的影響[2]。

本文從灘羊身上抽取灘羊毛樣本，從灘羊毛外觀形態(tài)、力學(xué)性能等方面入手，采用掃描電鏡法、投影顯微鏡法、梳片法、單纖維強力測試法、索式脂肪抽提裝置法等方法對灘羊毛進行理化性能分析。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與藥品

本文實驗所使用的儀器與藥品如表1所示。

1.2 實驗方法

根據(jù)GB/T 6500—2008《絨毛纖維回潮率試驗方法 烘箱法》測試灘羊毛纖維回潮率；使用SEM掃描電鏡對纖維外觀形態(tài)進行表征；根據(jù)GB/T 6501—2006《羊毛纖維長度試驗方法 梳片法》測量纖維長度；利用GB/T 10685—2007《羊毛纖維直徑試驗方法 投影顯微鏡法》測量纖維直徑；采用單纖維強力儀測試?yán)w維斷裂強力；利用索式脂肪抽提裝置測試?yán)w維含脂率；采用GB/T 6978—2007《含脂毛洗凈率試驗方法 烘箱法》進行洗毛，浴比為1∶50，其中，一槽為50 ℃的清水，二槽中放入0.1%中性洗滌劑，0.5%元明粉，溫度為60 ℃，三槽中放入0.08%中性洗滌劑，0.4%元明粉，溫度為60 ℃，四槽和五槽均為50 ℃的清水，洗毛完成后進行烘干，并觀察洗毛后的纖維表面形態(tài)，并對其斷裂強力進行測試。將洗前的纖維分別浸入pH值為2的硫酸溶液和pH值為11的NaOH溶液中2 h，烘干后使用掃描電鏡觀察其表面形態(tài)。

表1 實驗儀器與藥品

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)結(jié)構(gòu)

本文主要從灘羊毛纖維的鱗片結(jié)構(gòu)、縱向形態(tài)、橫向截面以及粗腔毛率等方面對灘羊毛纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)進行分析。

2.1.1 縱向表面形態(tài)

灘羊毛纖維表面由角質(zhì)層、皮質(zhì)層以及髓質(zhì)層組成，其中表面鱗片部分就是角質(zhì)層[3]。鱗片覆蓋有環(huán)形、瓦形和龜裂形3種形式[4]。灘羊毛纖維表面鱗片呈龜裂狀，洗前、洗后纖維電鏡圖如圖1、2所示。洗毛前纖維表面有明顯的白色油脂。鱗片翹起小，鱗片之間距離較遠，比較疏松。這大概是二毛皮久穿不氈，輕柔保暖，遇水不變質(zhì)，遇熱不變形的原因。

圖1 洗毛前纖維電鏡圖(×2 000)

圖2 洗毛后纖維電鏡圖(×2 000)

2.1.2 橫向截面形態(tài)

纖維橫截面顯微鏡觀察圖如圖3所示，可以看出，灘羊毛纖維橫向截面呈橢圓形和圓形，具有比較明顯的髓質(zhì)層，屬于異質(zhì)毛。

圖3 纖維橫截面顯微鏡觀察圖(×40)

2.1.3 粗腔毛率

灘羊毛中的粗腔毛纖維的斷裂強力十分低，而且染色性能也很差。粗腔毛纖維的色澤比正常的毛纖維更加蒼白、粗，彈性和卷曲性狀也很差。采用顯微鏡分析法分析灘羊毛纖維粗腔毛率，隨機取1個毛叢，其中部分纖維粗腔毛顯微鏡觀察圖如圖4所示。這個毛叢纖維總數(shù)為2 252根,其中粗腔毛纖維數(shù)為246根。故灘羊毛的粗腔毛率為10.92%。

圖4 纖維粗腔毛顯微鏡觀察圖(×40)

2.2 纖維回潮率測試

根據(jù)毛絨纖維回潮率測試方法GB/T 6500—2008《毛絨纖維回潮率試驗方法 烘箱法》，測試環(huán)境為溫度22 ℃，相對濕度67%。灘羊毛纖維回潮率2次測試結(jié)果如表2所示。

2.3 纖維長度測試

纖維長度直接影響了纖維的加工性能和使用價值，是纖維必不可少的測試指標(biāo)之一[5]。纖維長度是指從羊毛纖維伸出羊皮膚的基部到纖維質(zhì)端的長度。因為纖維有著不同程度的彎曲，所以就有2種長度指標(biāo)，即伸直長度和自然長度[6]。自然長度主要用于實際生產(chǎn)中的商業(yè)收購標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)分級，伸直長度則用于纖維品質(zhì)的分級[7]。

表2 灘羊毛纖維回潮率2次測試結(jié)果

各種纖維在自然伸展?fàn)顟B(tài)下的投影長度即是自然長度，而纖維在充分伸直但不伸長的狀態(tài)下的長度為伸直長度；纖維的自然長度和伸直長度的比就是纖維的伸直度。

隨機取300根灘羊毛纖維測量其伸直長度，并將其中30根纖維的自然長度、伸直長度及其伸直度進行對比。

公司對成銳的主張不予認可，稱其公司因經(jīng)營出現(xiàn)問題于2017年1月起采取了精簡人員編制的相關(guān)措施，其公司與成銳解除勞動合同的行為是合法的，并提交董事會決議、關(guān)于調(diào)整員工勞動（勞務(wù)）關(guān)系的決定、職業(yè)病危害因素檢測與評價報告、室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測報告等證據(jù)加以證明。

2.3.1 纖維伸直長度

灘羊毛纖維伸直長度如圖5所示。

圖5 灘羊毛纖維的伸直長度

該批灘羊毛的伸直長度范圍在4.5～14.5 cm之間，有效長度為12.1 cm，長度變異系數(shù)為17.36%，變異系數(shù)較小，整齊度較高。

2.3.2 纖維伸直度

灘羊毛纖維伸直度測試結(jié)果如圖6所示。

圖6 灘羊毛纖維卷曲長度伸直長度以及伸直度

伸直度平均值為0.81，伸直度較高，羊毛較直。在細度相同的情況下，羊毛愈長，則紡紗性能越好，成品的品質(zhì)愈好。彎曲是評估羊毛品質(zhì)的主要依據(jù)之一，彎曲形狀整齊一致的羊毛，紡成的毛紗和制品手感比較松軟，毛紡產(chǎn)品質(zhì)量高，彈性好且保暖性好[8]。根據(jù)上述實驗結(jié)果，可以明顯看出灘羊毛纖維樣品伸直度較為相近。

2.4 纖維細度測試

常通過光學(xué)顯微鏡或者電子顯微鏡測羊毛纖維直徑來表征纖維細度。本文實驗采用投影顯微鏡法，在圖中隨機選取100個樣品，纖維直徑如圖7所示。纖維平均直徑為33.7 μm，標(biāo)準(zhǔn)差S為 6.760 7，變異系數(shù)CV值為0.20。根據(jù)品質(zhì)支數(shù)對照表[9]可得該灘羊毛纖維品質(zhì)支數(shù)為48S，屬于半細毛。

圖7 灘羊毛纖維直徑

2.5 纖維斷裂強力測試

纖維力學(xué)性能直接影響了紗線力學(xué)性能，決定了纖維的加工性能和使用價值[10]，其中纖維的拉伸斷裂性能是最重要指標(biāo)之一。隨機選取洗毛前后各50根灘羊毛纖維進行測試。

洗毛前、后灘羊毛纖維的斷裂強力和斷裂伸長率如圖8、9所示。洗毛前，纖維的平均斷裂強力為27.879 cN，平均斷裂伸長率為171.09%；洗毛后的平均斷裂強力為26.991 cN，平均斷裂伸長率為175.52%。灘羊毛纖維具有優(yōu)良的拉伸性能和彈性。

圖8 洗毛前灘羊毛纖維的斷裂強力和斷裂伸長率

圖9 洗毛后灘羊毛纖維的斷裂強力和斷裂伸長率

2.6 纖維含油脂率測試

羊毛纖維中的油脂是由脂腺分泌的脂蠟和汁腺分泌的汗質(zhì)2部分組成[11],主要起保護羊毛纖維的作用。含脂率的高低影響了灘羊毛品質(zhì)的好壞。因此，測試脫脂前的羊毛含脂率具有一定的意義。本文實驗采用索式脂肪抽提法測試含脂率。實驗開始前，將樣品和抽浸瓶置于110 ℃烘箱中烘干4 h，烘干后測得抽浸瓶質(zhì)量。在80 ℃的恒溫水浴鍋中進行實驗，萃取循環(huán)15次，保持12 min/次的回流速度。完成后，回收藥劑，并烘干抽浸瓶和羊毛樣品直至達到恒質(zhì)量。烘干4 h后抽浸瓶質(zhì)量為150.60 g，實驗結(jié)束后抽浸瓶達到150.80 g，樣品達到恒質(zhì)量3.25 g。灘羊毛含油脂率為6.15%。

2.7 纖維耐酸堿性測試

羊毛纖維的角蛋白分子側(cè)基具有多樣性，這是羊毛纖維耐酸不耐堿的原因[9]。浸酸和浸堿后的灘羊毛纖維表面形態(tài)如圖10、11所示。

圖10 浸酸后的灘羊毛纖維電鏡圖(×2 000)

圖11 浸堿后的灘羊毛纖維電鏡圖(×2 000)

由圖可以看出，在pH值為2的硫酸溶液中浸泡2 h對灘羊毛纖維表面鱗片并沒有造成明顯損傷，灘羊毛纖維的耐酸性很強，而在pH值為11的NaOH溶液中浸泡2 h后，灘羊毛纖維表面鱗片幾乎已經(jīng)完全損壞，甚至可能已經(jīng)損傷到纖維皮質(zhì)層，對纖維傷害極大。

3 結(jié) 論

本文通過對灘羊毛纖維測試分析，得出以下結(jié)論：

①灘羊毛品質(zhì)支數(shù)約為48支，屬于半細毛；②灘羊毛纖維是一種異質(zhì)毛，具有較為明顯的髓質(zhì)層；③灘羊毛纖維表面鱗片翹起較小，密度較小，大概是導(dǎo)致灘羊毛制品久穿不氈的原因；④纖維伸直度較高，長度比較均勻，彈性好；⑤灘羊毛纖維具有優(yōu)良的拉伸性能。