納米技術在羊毛纖維改性加工中的應用

張江范 吳莎莎 阿旺頓珠

摘?要：應用納米技術對羊毛纖維進行表面改性處理，使羊毛纖維表面結構發生變化，去除羊毛纖維給人體帶來的刺癢感，減少了羊毛纖維氈化收縮，達到可機洗、防縮標準;同時能夠有效改變羊毛纖維表面存在的化學基團，獲得新型的納米界面材料，確保經過改性處理后的羊毛纖維表面物理及化學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羊毛纖維進行改性處理，使羊毛纖維和功能性材料兩者之間以化學鍵、化學功能團的方式有效聯合在一起，從而使羊毛纖維具有爽、滑、亮澤、防污等持久性效果。經過長時間使用后，仍能保持未使用時所具有的色澤、風格及手感。

關鍵詞：納米技術;羊毛纖維改性;材料選擇;性能測試;結果比照

隨著人民日益增長的對美好生活的需要，消費者關于羊毛衣物厚重保暖方面的需求觀念已經逐步淡化，而舒適、輕便、便于護理、防污等方面的要求則與日俱增。眾所周知，天然生成的細羊毛數量非常少，同時羊毛纖維本身所具有的鱗片結構會對人體造成刺癢感，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生變形[1]，極大程度上限制了羊毛纖維制品、紡織產品的大力推廣。為此，本課題選擇了采用納米技術對羊毛纖維進行改性加工，以獲得性能更加優良的毛紡材料，滿足開發毛紡新產品的大眾需求[2]。

1?改性方法

利用納米材料對羊毛纖維進行改性，主要采用以下兩種方法[3]。

一種方法是將納米材料當作填充劑添加到羊毛纖維中去，可以通過加工將添加材料制成納米材料/羊毛復合纖維;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中，制成納米復合纖維。

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，經過織物后整理技術將選用的納米材料有效結合到羊毛纖維紡織品中[4-5]。

2?納米材料的選擇

韓宏學[6]等研究者將納米顆粒通過乳化方式，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合在一起。納米氧化鋅粉體具有優越的除臭、抗菌、消毒等功能，而且是一種多功能性新型無機材料，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，對天然纖維紡織品進行吸附，從而能夠獲得性能優良的抗菌織物，有效抑制以污物和汗液為營養源的微生物繁殖，同時也能夠有效防止微生物釋放的惡臭，使紡織品的衛生狀況得到有效改善。

羊毛纖維在經過防縮處理之后，為了便于紡紗，此時就需要添加一些能夠增強羊毛纖維抱合力的添加劑，SiO2作為增強抱合力的有效成分，可以把SiO2粉體通過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。羊毛纖維在制條過程時，由于附著了功能性涂層，羊毛纖維的抱合力會得到顯著增強，制成的羊毛纖維毛條細度均勻，剛性強，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理、抗起毛起球、防縮、易機洗等諸多特點[7-8]。

3?改性前后性能測試

本課題所使用的羊毛纖維是西藏自治區本土所產的羊毛，經過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異，產量較為稀少，因此價格極為昂貴。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光學顯微鏡分析羊毛纖維改性前后細度分布、長度變化;采用SEM臺式掃描電鏡（Phenom公司）仔細查看羊毛纖維改性前橫截面、縱截面的形態;利用YG（B）008E型電子單纖維強力機測試羊毛纖維的彈性模量變化;采用YG368型全自動卷曲收縮率測試儀測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?改性前后性能對比分析

羊毛纖維經過納米改性處理以后，一方面細度變細，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，成功達到了易機洗的目的。與此同時，也不會對羊毛纖維的皮質層造成損傷，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，在紡織品領域的應用有了新的突破。

納米技術改性的過程中，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度、交叉長度、有效長度有所增加;羊毛纖維表層的納米晶化層此時能夠發揮定型劑的作用，使羊毛纖維的平均長度、有效長度變得更加穩定，羊毛纖維可以變得更加均勻，羊毛纖維的變異系數能夠有所降低;羊毛纖維可拉伸變長，小于30mm的羊毛纖維數量減少，羊毛纖維的短纖維百分率成功下降。

5?結論

通過對本課題的實驗結果進行分析，能夠得出應用納米技術進行改性后，羊毛纖維的物理、化學性能比改性前有較大改善。羊毛纖維的有效長度顯著變長，其短絨率顯著降低，羊毛纖維的纖維整齊度得到了提高;羊毛纖維的平均細度能夠變細，其細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、卷曲回復率等優良的卷曲性能則大大的增強，卷曲性能的變異系數在一定程度上有所減小。但是，應用納米技術進行改性后，羊毛纖維受到不同程度的損傷，羊毛纖維的一些性能指標反而比改性前更差。羊毛纖維的單纖維斷裂強度和斷裂強力有些降低，變異系數增大;單纖維的斷裂伸長率降低了。因此，利用納米技術對羊毛纖維進行改性是成功的，但仍需對粉體的選擇以及納米粉體溶液的混合比例進行優化改進。

參考文獻：

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[7]聞力生.防水、防油、防污納米西服還要洗滌嗎？[J].紡織信息周刊，2004，（18）：23.

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作者簡介：張江范（1989—），女，漢族，河南南陽人，碩士研究生，初級職稱，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，中級職稱。