微波對羊毛微結(jié)構(gòu)的影響及其在染整加工中的應(yīng)用研究.pdf

1、微波是一種頻率范圍從300MHz～300GHz的電磁波，相應(yīng)的波長范圍為1mm～1m。用微波照射極性物質(zhì)時(shí)，極性物質(zhì)分子吸收微波，使分子轉(zhuǎn)動(dòng)和自旋速度加快，增加的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量而產(chǎn)生熱效應(yīng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對紡織材料的加工處理提出了更高的要求，像微波輻射加工處理各種紡織材料這樣的均勻、快速、節(jié)能、高效無污染的加工方式已受到人們的廣泛重視。作為一種高檔產(chǎn)品，羊毛具有較好的彈性、柔韌性、吸濕和保暖性能等優(yōu)點(diǎn)。對比其它天然或合成纖維，

2、羊毛有相對較高的介電常數(shù)，因此在微波場中具有相對較高的極化能力。將微波技術(shù)應(yīng)用到羊毛織物的染整加工中，是羊毛綠色環(huán)保染整加工領(lǐng)域的一個(gè)研究方向。
　　 盡管國內(nèi)外許多研究者都在進(jìn)行關(guān)于微波在紡織品染整加工中的應(yīng)用研究，而關(guān)于微波在羊毛染整加工中的應(yīng)用研究的報(bào)道卻很少。本論文利用微波對不同含濕量的羊毛織物進(jìn)行輻射，通過研究微波輻射下不同含濕量的羊毛微結(jié)構(gòu)和性能同微波輻射之間的變化規(guī)律，得出微波輻射處理對不同含濕量羊毛結(jié)構(gòu)和性能的影

3、響規(guī)律。研究了微波輻射預(yù)處理技術(shù)對羊毛染色性能的影響以及羊毛軋染微波固色技術(shù)和微波抗菌整理技術(shù)，探討了微波輻射條件下殼聚糖雙胍鹽酸鹽合成時(shí)微波的熱效應(yīng)、特殊微波效應(yīng)和非熱效應(yīng)機(jī)理。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 利用微波對不同含濕量的羊毛織物進(jìn)行輻射，研究了微波輻射下不同含濕量的羊毛微結(jié)構(gòu)和性能同微波輻射之間的變化規(guī)律，重點(diǎn)討論了微波輻射功率和時(shí)間對不同含濕量羊毛物理機(jī)械性能、結(jié)晶度、表面形態(tài)結(jié)構(gòu)、二硫鍵含量、有序α-螺旋鏈的含

4、量和大分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的無序程度等的影響。不同含濕量的羊毛由于其纖維內(nèi)部含水量的不同導(dǎo)致它們對微波的吸收作用和纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整能力也不同，因此斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長經(jīng)微波輻射處理后會(huì)有不同程度的提高或下降。常態(tài)羊毛織物經(jīng)微波輻射處理后纖維的結(jié)晶指數(shù)和有序α-螺旋鏈的含量有所提高，微波輻射處理提高了常態(tài)羊毛纖維大分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的有序程度。干態(tài)和濕態(tài)羊毛織物經(jīng)微波輻射處理后纖維的結(jié)晶指數(shù)和有序α-螺旋鏈的含量有所下降，微波輻射處理削弱了干態(tài)和濕態(tài)

5、羊毛纖維大分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的有序程度。微波輻射對羊毛纖維的表面鱗片結(jié)構(gòu)有所損傷，不同的微波輻射功率對纖維表面鱗片的損傷程度不同。常態(tài)和干態(tài)羊毛織物經(jīng)微波輻射處理后，雖然纖維表面鱗片結(jié)構(gòu)受到一定程度的損傷，但鱗片的大部分可以保持較完整的形態(tài)，表面相對較為光滑。濕態(tài)羊毛織物經(jīng)過微波輻射處理后，纖維表面鱗片結(jié)構(gòu)受到了較嚴(yán)重的破壞。微波輻射處理會(huì)使羊毛鱗片表層的胱氨酸中二硫鍵被破壞，胱氨酸二硫鍵的含量會(huì)隨輻射功率的增大而減少。
　　 采用

6、微波對羊毛進(jìn)行輻射預(yù)處理，利用蘭納素活性染料和派拉丁1:1型金屬絡(luò)合染料對羊毛織物進(jìn)行常規(guī)浸染法染色，在研究了預(yù)處理前后羊毛的染色吸附和擴(kuò)散性能后，發(fā)現(xiàn)預(yù)處理后染料在羊毛上的上染速率和表觀擴(kuò)散系數(shù)提高，而染色吸附性能不變。微波處理破壞了羊毛纖維鱗片表層致密的二硫鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使羊毛的初始染色壁障被打破，染料更容易向纖維內(nèi)部擴(kuò)散。
　　 采用麗雅倫活性染料和蘭納素活性染料對羊毛織物進(jìn)行軋染微波固色，利用單因素和正交實(shí)驗(yàn)考察了半乳甘露

7、聚糖用量、尿素用量、亞硫酸氫鈉用量、染浴pH值、微波輻射功率、微波固色時(shí)間和固色前室溫堆置時(shí)間對染色織物表觀得色量K/S值和固色率的影響，并與傳統(tǒng)的羊毛軋染室溫堆置固色工藝和常規(guī)浸染工藝進(jìn)行了對比。羊毛軋染微波固色的最佳工藝為:微波輻射功率700W，固色時(shí)間5min，半乳甘露聚糖用量40g/L，亞硫酸氫鈉用量20g/L，尿素用量100g/L。羊毛織物經(jīng)軋染微波固色在700W功率下固色3min時(shí)，已經(jīng)接近甚至超過羊毛軋染室溫堆置24小時(shí)的

8、固色率，且經(jīng)微波固色后具有較好的勻染性。為了進(jìn)一步改善羊毛軋染短時(shí)間微波固色的透染性，采用二氯異氰脲酸鹽(DCCA)對羊毛進(jìn)行預(yù)處理。羊毛經(jīng)氧化預(yù)處理后染色織物的表觀得色量和透染性較未經(jīng)預(yù)處理羊毛有了顯著的提高。同時(shí)該染色工藝還可以改善常規(guī)浸染工藝對纖維強(qiáng)力損傷大的缺點(diǎn)，具有高效、節(jié)能、降耗、工藝簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)。
　　 合成了兩種抗菌性殼聚糖衍生物，殼聚糖單胍鹽酸鹽和殼聚糖雙胍鹽酸鹽。將合成的殼聚糖胍鹽對羊毛織物進(jìn)行整理，研究了

9、整理后羊毛織物的抗菌性能。采用雙氧水對羊毛織物進(jìn)行預(yù)處理，分析了氧化處理后整理劑殼聚糖胍鹽、交聯(lián)劑檸檬酸和羊毛之間的交聯(lián)機(jī)理。采用微波加熱方式將兩種整理劑對羊毛織物進(jìn)行整理，研究了微波輻射功率和時(shí)間對羊毛織物物理機(jī)械性能和整理劑在羊毛上吸附量的影響，優(yōu)化了微波整理工藝，并與傳統(tǒng)烘干焙烘整理工藝進(jìn)行了對比。羊毛經(jīng)殼聚糖胍鹽整理可以明顯地提高其抗菌性能。未經(jīng)雙氧水氧化預(yù)處理的羊毛與殼聚糖胍鹽和檸檬酸未發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，而經(jīng)氧化預(yù)處理后的羊毛能與

10、殼聚糖胍鹽和檸檬酸產(chǎn)生酯化和酰胺化交聯(lián)。采用微波短時(shí)間加熱可大大減少烘干焙烘時(shí)間。采用微波加熱將浸軋殼聚糖胍鹽的羊毛織物在700W功率下處理2min，殼聚糖胍鹽在羊毛上的吸附量和羊毛織物白度明顯高于傳統(tǒng)烘干焙烘工藝，而兩種加熱方式下，羊毛織物的斷裂強(qiáng)力基本相同。微波加熱條件下，在殼聚糖胍鹽、檸檬酸和羊毛之間交聯(lián)的均勻性和交聯(lián)程度要好于傳統(tǒng)烘干焙烘工藝，且整理后羊毛織物的抗菌性能更好。
　　 探討了微波輻射條件下殼聚糖雙胍鹽酸鹽合

11、成時(shí)微波的熱效應(yīng)、特殊微波效應(yīng)和非熱效應(yīng)機(jī)理。微波加熱法合成殼聚糖雙胍鹽酸鹽可以簡化合成工藝流程，且顯著提高了反應(yīng)速率，在極短的時(shí)間內(nèi)可以獲得較常規(guī)加熱法同樣的產(chǎn)率，提高了合成效率。微波加熱較常規(guī)加熱法能提高反應(yīng)速率主要是由于微波加熱的化學(xué)反應(yīng)體系升溫迅速以及由微波介電加熱的特殊性引起的特殊微波效應(yīng)的結(jié)果，而對于微波加熱過程是否存在非熱效應(yīng)這一問題的真正解決將有待于微波與化學(xué)反應(yīng)的相互作用機(jī)理和非平衡理論的進(jìn)一步發(fā)展。
　　 本