微波對羊毛微結構的影響及其在染整加工中的應用研究.pdf

1、微波是一種頻率范圍從300MHz～300GHz的電磁波，相應的波長范圍為1mm～1m。用微波照射極性物質時，極性物質分子吸收微波，使分子轉動和自旋速度加快，增加的內能轉化為熱量而產生熱效應。隨著科學技術的發(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。作為一種高檔產品，羊毛具有較好的彈性、柔韌性、吸濕和保暖性能等優(yōu)點。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。將微波技術應用到羊毛織物的染整加工中，是羊毛綠色環(huán)保染整加工領域的一個研究方向。
　　 盡管國內外許多研究者都在進行關于微波在紡織品染整加工中的應用研究，而關于微波在羊毛染整加工中的應用研究的報道卻很少。本論文利用微波對不同含濕量的羊毛織物進行輻射，通過研究微波輻射下不同含濕量的羊毛微結構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構和性能的影

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

4、量和大分子聚集態(tài)結構的無序程度等的影響。不同含濕量的羊毛由于其纖維內部含水量的不同導致它們對微波的吸收作用和纖維內部結構調整能力也不同，因此斷裂強力和斷裂伸長經微波輻射處理后會有不同程度的提高或下降。常態(tài)羊毛織物經微波輻射處理后纖維的結晶指數(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)結構的有序程度。干態(tài)和濕態(tài)羊毛織物經微波輻射處理后纖維的結晶指數(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)結構的有序程度。微波輻射對羊毛纖維的表面鱗片結構有所損傷，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)羊毛織物經微波輻射處理后，雖然纖維表面鱗片結構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)羊毛織物經過微波輻射處理后，纖維表面鱗片結構受到了較嚴重的破壞。微波輻射處理會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隨輻射功率的增大而減少。
　　 采用

6、微波對羊毛進行輻射預處理，利用蘭納素活性染料和派拉丁1:1型金屬絡合染料對羊毛織物進行常規(guī)浸染法染色，在研究了預處理前后羊毛的染色吸附和擴散性能后，發(fā)現(xiàn)預處理后染料在羊毛上的上染速率和表觀擴散系數(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狀結構，使羊毛的初始染色壁障被打破，染料更容易向纖維內部擴散。
　　 采用麗雅倫活性染料和蘭納素活性染料對羊毛織物進行軋染微波固色，利用單因素和正交實驗考察了半乳甘露

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、微波固色時間和固色前室溫堆置時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。羊毛織物經軋染微波固色在700W功率下固色3min時，已經接近甚至超過羊毛軋染室溫堆置24小時的

8、固色率，且經微波固色后具有較好的勻染性。為了進一步改善羊毛軋染短時間微波固色的透染性，采用二氯異氰脲酸鹽(DCCA)對羊毛進行預處理。羊毛經氧化預處理后染色織物的表觀得色量和透染性較未經預處理羊毛有了顯著的提高。同時該染色工藝還可以改善常規(guī)浸染工藝對纖維強力損傷大的缺點，具有高效、節(jié)能、降耗、工藝簡單等諸多優(yōu)點。
　　 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行預處理，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)機理。采用微波加熱方式將兩種整理劑對羊毛織物進行整理，研究了微波輻射功率和時間對羊毛織物物理機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行了對比。羊毛經殼聚糖胍鹽整理可以明顯地提高其抗菌性能。未經雙氧水氧化預處理的羊毛與殼聚糖胍鹽和檸檬酸未發(fā)生交聯(lián)反應，而經氧化預處理后的羊毛能與

10、殼聚糖胍鹽和檸檬酸產生酯化和酰胺化交聯(lián)。采用微波短時間加熱可大大減少烘干焙烘時間。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、成時微波的熱效應、特殊微波效應和非熱效應機理。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，且顯著提高了反應速率，在極短的時間內可以獲得較常規(guī)加熱法同樣的產率，提高了合成效率。微波加熱較常規(guī)加熱法能提高反應速率主要是由于微波加熱的化學反應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的結果，而對于微波加熱過程是否存在非熱效應這一問題的真正解決將有待于微波與化學反應的相互作用機理和非平衡理論的進一步發(fā)展。
　　 本