納米技術(shù)在羊毛纖維改性加工中的應(yīng)用

張江范 吳莎莎 阿旺頓珠

摘?要：應(yīng)用納米技術(shù)對(duì)羊毛纖維進(jìn)行表面改性處理，使羊毛纖維表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，去除羊毛纖維給人體帶來(lái)的刺癢感，減少了羊毛纖維氈化收縮，達(dá)到可機(jī)洗、防縮標(biāo)準(zhǔn);同時(shí)能夠有效改變羊毛纖維表面存在的化學(xué)基團(tuán)，獲得新型的納米界面材料，確保經(jīng)過(guò)改性處理后的羊毛纖維表面物理及化學(xué)性能不同于改性處理前的羊毛纖維，其次利用功能性材料對(duì)羊毛纖維進(jìn)行改性處理，使羊毛纖維和功能性材料兩者之間以化學(xué)鍵、化學(xué)功能團(tuán)的方式有效聯(lián)合在一起，從而使羊毛纖維具有爽、滑、亮澤、防污等持久性效果。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后，仍能保持未使用時(shí)所具有的色澤、風(fēng)格及手感。

關(guān)鍵詞：納米技術(shù);羊毛纖維改性;材料選擇;性能測(cè)試;結(jié)果比照

隨著人民日益增長(zhǎng)的對(duì)美好生活的需要，消費(fèi)者關(guān)于羊毛衣物厚重保暖方面的需求觀念已經(jīng)逐步淡化，而舒適、輕便、便于護(hù)理、防污等方面的要求則與日俱增。眾所周知，天然生成的細(xì)羊毛數(shù)量非常少，同時(shí)羊毛纖維本身所具有的鱗片結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)人體造成刺癢感，羊毛纖維做成織物后，濕熱條件下此種羊毛纖維織物極易發(fā)生變形[1]，極大程度上限制了羊毛纖維制品、紡織產(chǎn)品的大力推廣。為此，本課題選擇了采用納米技術(shù)對(duì)羊毛纖維進(jìn)行改性加工，以獲得性能更加優(yōu)良的毛紡材料，滿足開(kāi)發(fā)毛紡新產(chǎn)品的大眾需求[2]。

1?改性方法

利用納米材料對(duì)羊毛纖維進(jìn)行改性，主要采用以下兩種方法[3]。

一種方法是將納米材料當(dāng)作填充劑添加到羊毛纖維中去，可以通過(guò)加工將添加材料制成納米材料/羊毛復(fù)合纖維;還可以利用溶液共混方法，使納米微粒直接參與在合成纖維的反應(yīng)中，制成納米復(fù)合纖維。

另一種方法是將加工后的納米微粒直接加入到羊毛纖維織物整理、后處理劑或織物涂料中，經(jīng)過(guò)織物后整理技術(shù)將選用的納米材料有效結(jié)合到羊毛纖維紡織品中[4-5]。

2?納米材料的選擇

韓宏學(xué)[6]等研究者將納米顆粒通過(guò)乳化方式，使納米顆粒分散均勻地附著于羊毛纖維的表面，從而能夠保證納米顆粒和羊毛纖維表層的一些自由基可以永久地聯(lián)合在一起。納米氧化鋅粉體具有優(yōu)越的除臭、抗菌、消毒等功能，而且是一種多功能性新型無(wú)機(jī)材料，其顆粒大小約為1—100nm。因此，可以把納米ZnO粉體制成功能性添加劑，對(duì)天然纖維紡織品進(jìn)行吸附，從而能夠獲得性能優(yōu)良的抗菌織物，有效抑制以污物和汗液為營(yíng)養(yǎng)源的微生物繁殖，同時(shí)也能夠有效防止微生物釋放的惡臭，使紡織品的衛(wèi)生狀況得到有效改善。

羊毛纖維在經(jīng)過(guò)防縮處理之后，為了便于紡紗，此時(shí)就需要添加一些能夠增強(qiáng)羊毛纖維抱合力的添加劑，SiO2作為增強(qiáng)抱合力的有效成分，可以把SiO2粉體通過(guò)加工制成功能性添加劑，采用織物涂層整理法，使SiO2納米顆粒在羊毛纖維表面均勻附著，并形成一層薄薄的功能性涂層。羊毛纖維在制條過(guò)程時(shí)，由于附著了功能性涂層，羊毛纖維的抱合力會(huì)得到顯著增強(qiáng)，制成的羊毛纖維毛條細(xì)度均勻，剛性強(qiáng)，而最終得到的成品輕、暖、柔、滑，光澤亮麗，類似于羊絨織物的手感。而且得到的羊毛纖維織物具有易護(hù)理、抗起毛起球、防縮、易機(jī)洗等諸多特點(diǎn)[7-8]。

3?改性前后性能測(cè)試

本課題所使用的羊毛纖維是西藏自治區(qū)本土所產(chǎn)的羊毛，經(jīng)過(guò)加工處理后得到的羊毛纖維，羊毛纖維直徑在18nm以下，此種羊毛纖維性能優(yōu)異，產(chǎn)量較為稀少，因此價(jià)格極為昂貴。所使用的粉體為ZnO粉體、SiO2粉體、水的混合溶液，混合比為1∶1∶1。

利用和眾視野UV-A光學(xué)顯微鏡分析羊毛纖維改性前后細(xì)度分布、長(zhǎng)度變化;采用SEM臺(tái)式掃描電鏡（Phenom公司）仔細(xì)查看羊毛纖維改性前橫截面、縱截面的形態(tài);利用YG（B）008E型電子單纖維強(qiáng)力機(jī)測(cè)試羊毛纖維的彈性模量變化;采用YG368型全自動(dòng)卷曲收縮率測(cè)試儀測(cè)試羊毛改性前后卷曲性能的變化。圖1、圖2顯示了羊毛纖維處理前后細(xì)度分布的直方圖。表1表明了羊毛纖維改性前后卷曲性的變化。

4?改性前后性能對(duì)比分析

羊毛纖維經(jīng)過(guò)納米改性處理以后，一方面細(xì)度變細(xì)，在一定程度上去除了鱗片而又不破壞羊毛纖維。另一方面減少了羊毛纖維自身存在的氈化收縮，成功達(dá)到了易機(jī)洗的目的。與此同時(shí)，也不會(huì)對(duì)羊毛纖維的皮質(zhì)層造成損傷，極大程度上維持了羊毛纖維所特有的彈性、柔軟性、保暖性，而且改善了手感，羊毛纖維對(duì)人體造成的刺癢感成功得到了去除，使羊毛纖維具有了羊絨的一部分特性，在紡織品領(lǐng)域的應(yīng)用有了新的突破。

納米技術(shù)改性的過(guò)程中，羊毛纖維表層的鱗片被部分刻蝕，褶皺在一定程度上能夠得到舒展，羊毛纖維的光滑程度能夠得到提高，羊毛纖維彼此之間的平均長(zhǎng)度、交叉長(zhǎng)度、有效長(zhǎng)度有所增加;羊毛纖維表層的納米晶化層此時(shí)能夠發(fā)揮定型劑的作用，使羊毛纖維的平均長(zhǎng)度、有效長(zhǎng)度變得更加穩(wěn)定，羊毛纖維可以變得更加均勻，羊毛纖維的變異系數(shù)能夠有所降低;羊毛纖維可拉伸變長(zhǎng)，小于30mm的羊毛纖維數(shù)量減少，羊毛纖維的短纖維百分率成功下降。

5?結(jié)論

通過(guò)對(duì)本課題的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，能夠得出應(yīng)用納米技術(shù)進(jìn)行改性后，羊毛纖維的物理、化學(xué)性能比改性前有較大改善。羊毛纖維的有效長(zhǎng)度顯著變長(zhǎng)，其短絨率顯著降低，羊毛纖維的纖維整齊度得到了提高;羊毛纖維的平均細(xì)度能夠變細(xì)，其細(xì)度不勻率在一定程度上有所降低;羊毛纖維的平均卷曲彈性率的變異系數(shù)被有效改善;羊毛纖維表面存在的鱗片裂紋有所減少，羊毛纖維的表面變的比較均勻;羊毛纖維的卷曲彈性率、平均卷曲度、卷曲回復(fù)率等優(yōu)良的卷曲性能則大大的增強(qiáng)，卷曲性能的變異系數(shù)在一定程度上有所減小。但是，應(yīng)用納米技術(shù)進(jìn)行改性后，羊毛纖維受到不同程度的損傷，羊毛纖維的一些性能指標(biāo)反而比改性前更差。羊毛纖維的單纖維斷裂強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)力有些降低，變異系數(shù)增大;單纖維的斷裂伸長(zhǎng)率降低了。因此，利用納米技術(shù)對(duì)羊毛纖維進(jìn)行改性是成功的，但仍需對(duì)粉體的選擇以及納米粉體溶液的混合比例進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

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作者簡(jiǎn)介：張江范（1989—），女，漢族，河南南陽(yáng)人，碩士研究生，初級(jí)職稱，研究方向：紡織工程。

通訊作者：阿旺頓珠（1986—），男，藏族，西藏昌都人，本科，中級(jí)職稱。