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1、羊毛粉P P 共混纺丝纤维的结构与性能研究摘要采用高压空气粉碎羊毛制得的羊毛粉，与P P 进行熔融共混纺丝和皮芯型复合纺丝，制得羊毛粉P P 共混型纺丝纤维和皮芯型复合纺丝纤维。对不同含量的羊毛粉P P 共混型纺丝纤维和皮芯型复合纺丝纤维的结构和性能进行了研究。并对共混型纤维织物性能进行了研究。本论文主要对羊毛粉的制备及其形态尺寸、两种纤维的制备工艺和纤维的结构和性能以及共混型纤维织物的各项性能进行了研究。通过用P S W 2 电子显微细度检测仪对制备的羊毛粉和两种纤维的截面、侧面进行观察并拍照。发现大多数羊毛粉的粒径s k i n - c o r ef i b e r p u r eP Pf
2、 i b e r ；m o i s t u r er e g a i ni ss k i n c o r ef i b e r b l e n ds p i n n i n gf i b e r p u r eP Pf i b e r F a b r i c so fw o o lp o w d e r P Ph a sg o o de r m e a b i l i t y ，W a t e rv a p o rp e r m e a b i l i t ya n dI n s u l a t i c a lp r o p e r t ya n dS Oo n K e yw o r d s
3、：w o o lp o w d e r ；s k i n - c o r e ；m e c h a n i c a lp r o p e r t y ；d y e a b i l i t y ；m o i s t u r ep r o p e r t y ；f a b r i c sI I原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学
4、位论文作者签名：移绰叶 J日期：砌年，三月 日学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅、借阅和复印；学校可以将学位论文的全部或部分内容公开或编入有关数据库进行检索，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书。学位论文作者警名：糁瘁I 叶 导师签名：为髫栅。日期：枷年上月，日日期：j 帅，年2 月l2日北京服装学院硕士学何论文 L 一 刖吾对羊毛粉末的制各方法研究开
5、始于同本，至今已经有将近2 0 年的历史。在这2 0 年中，人们已经发明了多种蛋白质纤维粉木的制备方法，将其归纳起来主要有机械法( 包括低温机械法、真空机械法) 和化学一机械联合法( 包括酶处理法、氧化一还原法、溶解一析出法等)两大种。羊毛粉末具有水分保持能力、吸湿放湿性、吸油性能和除臭吸附性能等优良性能，但是由于羊毛粉末问世时间尚短，目前即使是最早开发羊毛粉术产品的日本，对羊毛粉末的研究也还不够深入，特别是由于制备成本高，而且应用性能和应用技术方面尚处于研究阶段，因此羊毛粉末的真正价值尚未被发现。总结目前对于羊毛粉的应用，主要是用于人造皮革表面的涂布材料以及化妆品的吸湿材料。后来利用酶一机械
6、处理法能够制得无色、无气味并能保持羊毛特性的羊毛粉末，还可以用作合成皮革的填充剂、表面改性用涂布材料、化妆品中的保湿成分等。另外，人们还采用溶解一析出法制备羊毛粉末，可以用作重金属捕捉剂、化妆品及食品添加剂、毛发营养剂、织物整理剂等。E l 】近年来，对于科学意义和经济价值的追求，使人们对于羊毛蛋白的纤维化有了越来越多的重视，但也仅仅是在对羊毛蛋白液的纤维化上取得了一定的进展。对于利用羊毛粉进行的羊毛蛋白纤维化研究目前尚处于空白。本论文研究了采用高压空气粉碎羊毛制得的羊毛粉，与P P 进行熔融共混纺丝和皮芯型复合纺丝，制得羊毛粉P P 共混型纺丝纤维和皮芯型复合纺丝纤维。实现了含有羊毛蛋白质的
7、高温熔法纺丝的新技术，可纺性好。在本质上赋予了合成纤维天然纤维的优良性能，使聚丙烯纤维具有了良好的吸湿性、染色性，消除了极光使纤维光泽柔和，手感柔软。本研究的目的是为了实现以回收利用废旧资源，将天然纤维和合成纤维共混纺丝，来对聚丙烯进行改性。这样既可以充分合理利用好废旧资源，同时也可开创新的纤维品种，具有很光明的工业化前景。第1 章文献综述第1 章文献综述1 1 羊毛纤维的利用和发展羊毛是人类最早利用的天然纤维之一，是高档的天然蛋白质纤维。由于羊毛纤维的天然品质能给羊毛纺织品带来无与伦比的舒适性，弹性，吸湿性，保暖性和优雅的外观，而备受广大消费者青睐。千百年来人们总是孜孜不倦地推进羊的养殖和毛
8、纺织业的发展。人们越来越发现，对羊毛和羊毛纺织品的天然品质的开发是永无止境的【2 】。但是毛纺织业发展到今天也遇到了激烈的挑战。羊毛生产数量的发展受到自然条件的制约。仅从1 9 8 0 年到1 9 9 1 年来观察，全世界的人口增加了2 0 9 3 ，而同期牧场仅仅增加了9 1 5 ，并且，人类对大自然的无休止的索取也得到了应有的惩罚，大量牧场被破坏，环境受到严重影响。因此，人们对羊毛纤维的大量需求和目前羊毛产业的现状决定了我们必须致力于研究丌发新型仿毛纤维【3 】。1 2 羊毛纤维的物理与化学结构1 2 1 羊毛的物理结构羊毛主要是由鳞片层和角质层，两者通过细胞间质C M C 粘连在一起，鳞
9、片层由扁平形角质细胞组成，是羊毛的外壳。厚度3 6I Xm ，约占纤维重量的0 1 。它对碱，氧化剂，还原剂和蛋白酶的作用都较稳定。鳞片层表层中含有油容性类脂物，通过酯键和硫酯键与鳞片层中蛋白质结合，使得羊毛表面具有拒水性能【4 卅。鳞片如鱼鳞相互重叠覆盖，其根部附着于毛干，而梢部则伸出毛干表面，并指向毛尖。羊毛在水中揉搓会发生很大毡缩，这种现象是由于鳞片受机械力反复作用，相互间穿插缠结而引起的【7 1 。角质层是组成羊毛的主体约占纤维重量的9 0 ，是决定羊毛性能的主要部分。羊毛的皮质细胞，主要有0 ( O r t h o )和P ( P a r a ) 两种，它们在化学组成及其某些性能上有
10、一定的差异。两种皮质细胞在纤维中的分布状况随羊毛的品种而异【8 】。在优良品种的细毛羊中，两种的皮质细胞分别聚集在毛干的两半边，并且沿纤维轴向相互缠绕，称为双边异构现象或双边结构。o 皮质细胞始终位于羊毛卷曲波形的外侧，而P 皮质细胞则位于卷曲波形的内侧，在某些粗长的羊毛中，o皮质细胞较集中于毛干的中央，P 皮质细胞呈现环形分布于四周，这种羊毛很少甚至没有卷曲。o 皮质细胞含硫比P 皮质细胞低，染色较易。髓质层是由结构疏松并且内部充有空气的薄膜细胞所组成。 1 2 2 羊毛的化学结构羊毛纤维为蛋白质纤维，其化学组成随羊毛纤维产地不同差别不大。蛋白质分子的化2北京服装学院硕士学位论文合物称为朊，
11、蛋白质的组成除了C 、H 、O 、N 外还有S 、P 、F e 。羊毛的化学结构式如图1 所示。0羊毛纤维的角质分子由1 8 种以上的仅一氨基酸酰胺锾一C N I - I 方式连接的大分子组成的复杂的高分子聚合物。至少有7 条以上的肽链，肽链之间有相当数量的二硫键和盐式键从中桥接，使构成网状大分子。朊的链状大分子基本形就强c 三鲫lI R t0HR 3在长链分子I 日J 形成横向交联键，主要为：胱胺酸键( 二硫键) 、氢键和盐式键。在肽链之问也有相当多的酸性羧基( - C O O H ) ，碱性氨基( N H 2 ) 和其他如羟基( O H ) ，酰氨基(汀) 【9 1 1 1 。图1 羊毛的
12、化学结构式羊毛纤维的化学结构在一定程度上也会影响其性能，如相当数量的胱胺酸使羊毛分子问形成二硫键，易在冷稀碱液作用下拆开二硫键，发生重组；羊毛角朊为0 【型结构，与无定型结构混杂在一起借助大分子问的多种横向联结，使长链分子呈较稳定曲折状空间形第1 章文献综述念。拉伸时仅晶型转变为p 晶型角朊分子成伸展状念，在湿热等作用下，即使外力去除后，仍不能恢复到原来的曲折状态，所以，变形恢复性能变差，可以做定型整理；长链分子含有多种支链，结晶性较差，强度低；长链分子含有多种亲水基团，有良好的吸湿性及酸，盐染料亲合作用。1 3 羊毛纤维的物理与化学性能1 3 1 羊毛的物理性能羊毛具有优良的弯曲度可以在毛被
13、中形成紧密的毛束，使纺成的毛纱和织物具有好的弹性。弯曲由双边结构和毛囊的周期性规律运动而成。主要的影响因素为：正副皮质层的含硫量在单纤维中每个部位横断处是不一样的。过去按照弯曲的深浅高低不同分为七种：即平弯曲，长弯曲，浅弯曲，正常弯曲，扁圆弯曲，高弯曲和折线弯曲。如今弯曲的分类发生变化，分为：大弯曲，3 - 4 c m ，毛长，被毛紧密，小毛束不松散，弯曲很明显，波宽大，弯曲数少，均匀，属于正弦波弯曲；中弯曲，4 5 5 5 c m ，毛长，被毛紧密，小毛束不松散，弯曲很明显，波宽大，弯曲数适中，均匀，一般属于正弦波弯曲；小弯曲，6 0 c m以上，毛稍短，被毛较松，小毛束不松散，弯曲明显欠均
14、匀，基本属于正弦波弯曲；高弯曲，毛短色黄，纤维纠缠，弯曲波形窄高，有折线弯曲螺旋形态，属于不正常弯曲波形。同样支数的羊毛，弯曲波高越小，羊毛手感越柔软。羊毛细度指的是羊毛纤维横截面的直径长度，细度越均匀毛织物轻薄光滑，各种特性也就越好。羊毛的回潮率与羊毛的细度有关，羊毛越细，毛干表面鳞片覆盖排列越密，纤维鳞片游离部分翘起部分程度越大，增大纤维的表面积，所以吸附的水分子的数量增大，回潮率增大。羊毛的吸湿半径增大，放湿半径减小。羊毛的光泽由纤维表面鳞片层的形状和排列决定，越细鳞片覆盖越密，纤维表面的曲率越大，对光线的全反射越小，通过纤维内部反射和外部反射所综合的漫反射加大，光线柔和似银光。羊毛的强
15、度是羊毛纤维被拉断所用之力，即羊毛纤维的抗断能力。不同细度的羊毛纤维的力学性能如表1 所示。在绝对干燥状态下，羊毛纤维的比热为1 3 6 J ( g ) ，水的比热为羊毛纤维的3 倍。所以吸湿后比热相应会增大。羊毛纤维的导热系数为0 0 6 0 8 0 0 5 4 ( 瓦特( 米度) ) ，导热系数小，导热性低，热绝缘性和保暖性高。 1 2 - 1 4 】4北京服装学院硕十学位论文表1 不同细度的羊毛纤维的力学性能1 3 2 羊毛的化学性质1 3 2 1 羊毛的热稳定性羊毛的热稳定性差，放置在干燥空气中( 1 0 0 “ 1 0 5 “ C ) ，长时间后，羊毛会失去全部水分，变得粗硬，强度降
16、低。【7 】1 3 2 2 水对羊毛的作用羊毛纤维一般并不溶于水，但是具有较强的吸湿性能，在标准条件下，羊毛纤维的回潮率是1 4 。并且在吸湿的同时，发生各向异性的溶胀。单纯的吸湿溶胀，并不引起纤维分子结构的变化，但是在较激烈条件下，水也会与羊毛纤维起化学变化，主要是使蛋白质分子肽键水解，从而导致了羊毛纤维的机械性能变化。毛织物在蒸馏水中煮沸2 h ，会失重2 5 ；毛织物在水中沸煮1 2 h ，强度会下降2 9 。而且当水温变化时水对毛织物的影响也会发生变化。当水温为8 0 “ 1 1 0 时，毛织物会发生显著变化，而当水温为2 0 0 时，毛织物就会完全水解。另外，时间对水对毛织物的作用也产生影响，当毛织物在9 0 “ 1 0 0 水蒸气中放置3 h ，织物强度下降1 8 ；置6 h ，织物强度下降2 2 ；放置6 0 h 织物强度下降7 4 。在沸水中经较长时间处理，羊毛蛋白中的二硫键会遭到破坏，其
