摘要:羊毛预处理方法是降低羊毛染色温度的一种重要方法,还可减少羊毛纤维损伤,并节约能源。主要介绍了一些羊毛预处理的方法和机理,如有机胺预处理法、氨/盐预处理法、生物酶预处理法、氧化预处理法、低温等离子体预处理法、电磁波辐射预处理法和微波预处理法。
传统羊毛染色一般在沸腾或接近沸腾的染液中进行。这种沸染工艺容易造成纤维损伤,影响染色产品的手感、鲜艳度及光泽,且能耗成本较高。长期以来,人们一直在探索羊毛低温染色的方法。羊毛纤维由表皮鳞片细胞和内层皮质细胞构成,在皮质细胞之间是细胞膜复合物区域,由大部分轻度交联的类似蛋白质的物质和蜡状类脂物质组成。羊毛常规染色时,染料分子由鳞片间的接界处进入,通过细胞膜复合物扩散到纤维内部,再移动到含硫量较高的皮质细胞区域。若用合适的试剂对羊毛纤维进行预处理,可以使羊毛表面的鳞片层受到一定程度的溶胀或者剥夺,使羊毛细胞膜复合物的结构发生变化,增强染料分子在该区域内的扩散能力,降低染色位能,提高羊毛纤维的染色活性,从而实现羊毛的低温染色。
1有机胺预处理法
1.1预处理机理
有机胺作为碱剂和反应剂对羊毛进行预处理,是实现羊毛低温染色的一条途径。染色作用机理为:①羊毛纤维受胺的作用可生成氨基丙氨酸,增加吸附染料的染座;②二硫键断裂,角质外层变得更加疏松,为染料快速向羊毛纤维内扩散提供了方便;③胺类作为碱剂,可以改变羊毛纤维的表面活性,促进了羊毛纤维对染料的吸附;④有机胺是一种弱碱剂,对角质细胞问粘合物的溶出有一定作用,增加了染料进入羊毛纤维的通道。
1.2预处理方法
有机胺包括很多种,用于羊毛低温染色预处理研究得较多的是乙醇胺和二乙胺。
乙醇胺预处理羊毛最佳条件为:乙醇胺0.3~0.35mol/L,温度50~55℃,浴比1:50,时问50min。预处理后将织物充分热水洗、冷水洗。二乙胺预处理羊毛的最佳条件为:二乙胺0.3mol/L,温度50~55℃,浴比1:50,时间50min,处理后的试样充分水洗,待染色。
有机胺预处理的浓度不宜太高,浓度太高,对羊毛低温染色的上染率影响显著,并且羊毛可能有泛黄现象。预处理温度也不能太高,时间不能太长,否则会影响羊毛性能。
2氨/盐预处理法
2.1预处理机理
用氨处理羊毛有3种形式:①用100%的NH3即氨气处理,可改变羊毛纤维内的氢键、离子键,但不能使二硫键分解断裂;②用液态氨处理,可增加羊毛的白度,这可能是色氨酸和组氨酸在作用下部分断裂的原因;③用氨水处理,使羊毛的角质蛋白发生一系列的反应。
染色作用机理为:①受氨的作用,产生硫氨酸,且随着氨浓度的增加而增加;②氨作为碱剂能促进二硫键的水解,使之变为巯基进而生成非常活泼的脱氢丙氨酸继续发生反应,胱氨酸含量大幅度下降,染色的障壁被打破;③经氨处理后,羊毛纤维中氨基酸量均有增加,使羊毛纤维表面正电荷中心浓度增加,从而使染色速率大大提高;④经氨处理后,改变了羊毛纤维中盐式键和氢键的状况,使纤维变得更疏松化;⑤碱对于清除羊毛纤维表面上的油脂、汗液有相当重要的作用,这对改变羊毛纤维的表面性质,促进染料的吸附大有帮助。⑥盐的作用是使纤维的溶胀增加,有利于染料进入纤维内部。已有研究证明,很多盐对羊毛低温染色都有效果,但以NaCI的效果最好,还可以结合氨和亚硫酸氢钠一起使用,但NaHSO4。会导致羊毛鳞片层胱氨酸大量水解,甚至部分肽链也被还原水解,改变了羊毛本身的风格。
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