摘 要:采用芬頓試劑法對羊毛纖維鱗片進行氧化處理,與單用雙氧水預處理、蛋白酶處理等常規(guī)氧化法進行 比較,探討了芬頓試劑法對羊毛織物防氈縮及染色性能的影響。此外,還討論了C12H25NaO4S、Fe2+、生物酶及螯合 劑EDTA對織物色差ΔE的影響。利用掃描電鏡觀察被處理羊毛鱗片表層狀態(tài),測試了羊毛織物氈縮率、色差、斷 裂強力。結果表明,芬頓試劑法與常規(guī)氧化法相比,對羊毛鱗片具有較強的氧化作用,對羊毛織物防氈縮效果顯 著,可明顯提高織物上染率,織物斷裂強力損失率為8·4%,不會影響其服用性能。
關鍵詞:芬頓試劑;鱗片;防氈縮;染色性能
羊毛是一種純天然蛋白質纖維,由鱗片層、皮質 層和髓質層組成,羊毛鱗片層的存在和其本身的彈 性特點是造成毛織物氈縮的主要原因。目前,主要 采用改變鱗片層的方法達到防氈縮的目的。
羊毛織物處理的傳統(tǒng)方法,大多是用含氯氧化劑進行 處理,起到鈍化鱗片層的效果,但產(chǎn)生的AOX對環(huán) 境的危害非常大。隨著環(huán)保意識的加強,AOX對 環(huán)境的危害已經(jīng)引起極大的關注,研究新型的清潔、 少污染的整理劑及其處理方法來取代傳統(tǒng)的氯化法 已成為羊毛防氈縮的研究熱點。
國內外很多學者出 于對環(huán)保的考慮,大多數(shù)選用H2O2作為預處理劑, 輔以蛋白酶處理進行羊毛織物的防氈縮加工。 盡管H2O2法和生物酶法在羊毛防縮方面取得了一 定的進展,解決了污染環(huán)境的問題,但由于此法在羊 毛鱗片處理上仍存在處理時間較長,處理效果尚不 明顯等問題。
本文采用芬頓試劑法對羊毛纖維進行 處理,試圖解決目前存在的問題。芬頓試劑 (Fentons reagent)是指由H2O2和Fe2+所配成的混 合溶液,由于其具有較強的氧化能力,目前廣泛應用 于環(huán)保、化學反應工藝領域。H2O2在Fe2+的催化 作用下分解產(chǎn)生·OH,其氧化電位是除元素氟外最 強的無機氧化劑,它通過電子轉移等途徑將有機物 氧化分解。Fe2+作為催化劑最終被氧化 成Fe3+[4—6]。
本文主要用芬頓試劑對羊毛進行處理,并與 H2O2單獨處理、蛋白酶單獨處理、H2O2預氧化酶法 處理和芬頓酶法處理的羊毛織物氈縮率做比較,進 一步研究對芬頓酶法處理的織物染色性能。
1 實驗
1·1 材料
羊毛毛條、純毛織物(市售),十二烷基硫酸鈉 (C12H25NaO4S) (試劑級,沈陽市試劑五廠) FeSO4·7H2O(試劑級,天津市科密歐化學試劑開發(fā) 中心),H2O2(35% ),酸性蛋白酶(pH值2·5~5·0 適宜溫度30~45℃,肇東市日成酶制劑有限公司) 螯合劑EDTA(試劑級,沈陽市聯(lián)邦試劑廠),非離子 型消泡劑(大連新元化工技術有限公司),醋酸,弱 酸性翠藍A-G。
1·2 設備及儀器
電子天平,烘箱,YG065織物強力測試儀,紅外 染色小樣機(廣東宏達機械有限公司), LV-646 掃描電子顯微鏡(日本JEOL公司),ADCI-60全自 動測色色差計(北京辰泰克儀器技術有限公司 ADCI-60-C型),HH系列恒溫水浴鍋。
1·3 實驗方法及工藝
芬頓法處理:將羊毛毛條及織物用十二烷基硫 酸鈉(C12H25NaO4S)處理,質量濃度1 g/L,浴比 1∶40,溫度40℃, 30min,烘干。然后用FeSO4·7H2 處理,質量濃度0·1 g/L, pH值小于3,浴比1∶40,溫 度40℃, 30min,烘干。再用50 g/LH2O2(35% )處 理,浴比1∶40,溫度70℃, 60min,水洗,烘干。最后 用1 g/L螯合劑EDTA, pH值<6,浴比1∶40,溫度 80℃, 20 min,水洗,烘干。
芬頓-蛋白酶法處理:先采用芬頓法工藝進行 處理,再用酸性蛋白酶處理,蛋白酶用量3% (owf) pH值3,浴比1∶40,溫度40℃, 60 min。 H2O2(35% )處理:質量濃度50 g/L,浴比1∶40 溫度70℃, 60 min。
蛋白酶處理:酸性蛋白酶用量3% (owf), pH值 3,浴比1∶40,溫度40℃, 60 min。
H2O2-蛋白酶法處理:采用H2O2和蛋白酶處 理工藝對羊毛毛條及羊毛織物進行處理
織物染色工藝:弱酸性翠藍用量2% (owf),酸 性染料勻染劑用量1% (owf),浴比1∶40, pH值調至 4~6, 50℃入染,升溫至80℃,染色20 min。
1·4 測試方法
羊毛掃描電鏡分析:將羊毛纖維表面進行干燥 處理后,在掃描電子顯微鏡上對羊毛纖維進行測試, 電壓10 kV,放大倍數(shù)2 500。
織物拉伸斷裂強力測試:采用扯邊紗條樣法測 試羊毛織物的拉伸斷裂強力,剪取規(guī)格為5 cm× 20 cm的羊毛織物,在電子織物強力測試儀上測試 織物的斷裂強力。
織物色差測試:將織物按要求疊放,用 ADCI-60全自動測色色差計,測試織物的L、a、 值,及色差ΔE。
羊毛織物氈縮性測試方法:織物面積氈縮率的 測定參照GB 8628—1988、GB 8629—1988及IW TM No·31測試標準及方法。根據(jù)現(xiàn)有的實驗條件, 試樣在紅外染色小樣機上進行染色,浴比1∶40,溫 度40℃,洗滌3 h。
0 式中:A為面積氈縮率;S0為洗滌前標記的面積;S1 為洗滌后標記的面積。
2 結果與討論
2·1 處理條件對羊毛纖維表面形態(tài)的影響 圖1是在不同處理條件下處理的羊毛纖維表面 形態(tài)掃描電鏡圖。由圖1可知,未處理羊毛纖維表 面鱗片完整,邊緣清晰,排列緊密。
經(jīng)H2O2單獨處 理的羊毛表面粗糙,邊緣有一定的凸起,鱗片張開。 蛋白酶處理時對羊毛鱗片的損傷很小,從鱗片結構 可以看出只有尖端部位受損。H2O2-蛋白酶處理 的羊毛鱗片損傷程度比其單獨處理的嚴重,能明顯 看出斷裂層,部分被剝落。
芬頓試劑單獨處理的羊 毛鱗片明顯受到破壞,鱗片剝除均勻,可以看見鱗片 的根部輪廓。相比之下,芬頓-蛋白酶處理的羊毛 纖維,其鱗片剝除效果最明顯,纖維表面平滑,包覆 于纖維表面上鱗片層次感大大減弱。這是因為芬頓 試劑在羊毛鱗片氧化過程中,起到羊毛鱗片的預處 理作用,促使羊毛鱗片產(chǎn)生裂紋和脆化,它使H2O2 更容易和鱗片進行反應。
羊毛鱗片的主要成分是角 質蛋白,鱗片外層含有大量的胱氨酸,胱氨酸含硫量 大,在蛋白質大分子間形成很多二硫鍵,使鱗片外層 具有很高的化學惰性,這也是鱗片層難以剝除的關 鍵。因此,剝鱗片主要是通過一定的手段先破壞二 硫鍵,再進一步降解蛋白質大分子,最終導致鱗片層 的剝除[7]。芬頓試劑反應過程如下:
H2O2+Fe2+·OH+Fe3++OH-
Fe3++H2O2Fe2++HO2·+H+
·OH具有很強的氧化能力,可以使難以氧化 的有機物質降解[8]。由此可以推斷,·OH可以與羊 毛鱗片層中的二硫鍵反應,生成含有磺酸基結構的 化合物R—SOH,打開二硫鍵后,·OH與蛋白質大分 子進一步反應,切斷其分子鏈,使其轉變?yōu)槿苡谒?小分子,逐步破壞鱗片層,達到防縮的目的。
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