1、毕业设计文献综述 纺织工程 羊毛针织物起毛起球性能研究 一、前言部分 羊毛织物以其具有的许多优良特性，如弹性好、吸湿性强、不易沾污、保暖、耐磨、光泽柔和等 1，已走入更多人的生活中，并在服装领域占据了不可替代的地位。特别是目前不断提高的生活水平，和人们崇尚天然产品的心理，也使羊毛织物受到了更多人的亲睐。 出于对生活 在 现代繁忙节奏 下 人们的体贴和关爱，可机洗，不起球、免熨烫、易护理，服用性能更好的羊毛产品将赢得未来市场。 易起毛起球性是羊毛制品的一大缺陷 , 严重影响了羊毛织物的外观和服用性能。 提高羊毛织物的抗 起球性对于提高羊毛制品的档次和附加值意义重大。国内外在这方面的研究均有一些报
2、道，但至今尚未有根本性的突破。 羊毛的起毛起球性与羊毛纤维的表面结构特性密切相关 , 也与羊毛织物的组织结构等相关。尤为值得关注的是，羊毛织物的抗起球性与手感的柔软平滑性往往是互相矛盾的性能。近年来，国内市场流行的丝光柔软羊毛制品往往呈现更为严重的起毛起球性。 如何处理好羊毛织物的手感和抗起球性的矛盾是目前毛染整业的研究热点和难点。本 课题围绕 羊毛结构与性能进行分析以及工艺参数对其织物性能的影响为中心，对毛针织物进行了研究。 1.1 羊毛的 分子结构 羊毛是天然蛋白质纤维，由多种 a 一氨基酸以肽键的形式结合而成 2。在组成羊毛的二十多种氨基酸中，以二氨基酸一精氨酸、松氨酸，二羧基酸 谷氨酸
3、、天冬门氨酸和含硫氨基酸 胱氨酸等含量为最高，因此，在羊毛角蛋白大分子主链之间可以形成离子键、共价键、二硫键、氢键、疏水键及多肤键等空间横向交联 3。同一蛋白质分子链的不同部位之间也通过胱氨酸二硫键形成交联 4，由于上述交联的存在，羊毛纤维线性大分子形成了稳定的 螺旋二级空间结构。 1.2 羊毛的形态特征 羊毛纤维是由许多细胞聚集而成，按其性质可分为 三个组织层次，即包覆在纤维外部的鳞片层、羊毛主干 皮质层和处于纤维中心的髓质层（细羊毛没有髓质层） 5， 6。作为羊毛主体的皮质层的主要成分是被称为 角蛋白的蛋白质， 角蛋白的基本结构是由 3个右手 螺旋彼此缠绕形成一个左手超螺旋的原纤维， 9
4、个原纤维围绕其他 2 个原纤维排列形成微纤维，微纤维又组装成巨原纤维，若干个巨原纤维堆积排列形成皮质细胞，如图 1所示 7、 8。原纤维和巨原纤维都是通过二硫键交联，极大地增强了整体结构的稳定性。 图 1 羊毛的形态结构 1.3 羊毛鳞片结构 鳞片层是毛纤维特 有的结构之一，它的存在使羊毛具有特殊的光泽和缩绒性，同时也导致了羊毛染色困难，易缩水和穿着的刺痒感，易起毛起球。鳞片层是由角质化的扁平壮细胞交通岗细胞膜复合物粘接而成。羊毛的鳞片细胞由三部分组成：鳞片表层、鳞片外层和鳞片内层。 a.鳞片表层，又称表皮细胞薄膜层，大约由四分之三的蛋白质和四分之一的类脂物组成9、 10，其中蛋白质部分胱氨酸
5、含量约为 12%，甘氨酸，谷氨酸的含量也较高。类脂物部分为脂肪酸混合物。鳞片表层具有极强的疏水性和良好的化学惰性，能够抵抗酸、碱、氧化剂以及酶的侵蚀，阻碍染料上染和聚合物的附 着。 b.鳞片外层，位于表层内侧，是一层较厚的蛋白质，主要由角质化蛋白质构成，结构坚硬难以被膨化，是羊毛鳞片的主要部分。它又可细分为 A、 B 两层。其中， A 层位于外侧，胱氨酸含量很高，是羊毛结构中含硫量最高的部位。 B 层位于内侧，其含硫量稍低，但仍比其它部位的含硫量高。 c.鳞片内层，位于鳞片层的最内层，又含硫量很低的非角质蛋白质构成。由于该层胱氨酸含量低，且极性氨基酸含量很高，所以其化学性质活泼，易于被化学药剂
6、、水等膨润 11-14，可以被蛋白酶降解。 二、主题部分 （一）国内外相关领域研究进展 很早以前，人 们就已经意识到起球这一现象，自五十年代以后才出现了相关的研究文献。七十年代后，人们提出了从改变纤维结构，在不影响织物手感的前提下，改善织物抗越球性能的设想，并开展了一系列较为系统的理论研究，较完整的分析了纤维头由纱线中滑出，相互纠缠，形成球粒不断结紧以及脱落的过程。另外，从多方面分析了影响起球的因素。主要集中于纱线的捻度、纺纱方法、织物组织、密度、染整工艺和助剂。这些理论的研究对于提出改善织物起球性的措施起到了一定的帮助，然而所有改善措施在提高抗起球性的同时，对织物的蓬松性、弹性、滑糯等均产生
7、不利。目前国内 对羊毛织物抗起球研究较多。在用于羊毛针织物的整理方法中，许多都是针对羊毛的毡缩性能而采取的方法。如氯化法，经过氯化处理后，可以达到防缩、抗起球等多种要求，但氯化处理带来了泛黄及处理不均，耐磨性下降，手感粗糙发硬以及环保等问题，故逐渐被其他方法取代。低温等离子体法采用无水干法处理，无环境污染，是高科技应用于纺织的一个重要研究课题。国内外都进行了大量的研究，然而该方法的抗起球持久性较差。另外，应用较多的是蛋白酶法，该方法处理蛋白质纤维，能使织物柔软丰满，抗起球，防毡缩，丽且不污染环境不损伤皮肤，废液易生物降解， 是很有前途的纤维改性投术。但是对纤维有损伤，加之成本较高因而没有较为成
8、熟的工业应用。树脂处理法对针织物的抗起球效果比较好，但不可避免的使织物的手感恶化。最近几年， sol gel 法制备纳米技术的迅速发展，在此基础上又发展了一种新型抗起球整理技术一纳米溶胶一凝胶法 1。现已有人研究使用溶胶 凝胶法将蛋白质制膜，涂层在羊毛针织物表面起到抗起球的效果。这种方法有利于环保，正逐渐受到人们的重视。（周薇 2005 年） （二）羊毛的性能 (1)卷曲性能 纤维卷曲多，则抱合力好，易于成网，毛条强力也好，利于加工，纺成的 纱膨松性好，产品手感丰满，保暖性好。但如果卷曲数太多，卷曲形态不正常，则在精梳制条中由于纤维伸直度不好，造成较多落毛。（周薇 2005 年） (2)摩擦性
9、能 羊绒和羊毛表面鳞片的方向性，使纤维长度方向的摩擦滑动方向不同，导致摩擦系数不同。滑动方向从毛尖到毛根，为逆鳞片摩擦；滑动方向从毛根到毛尖，为顺鳞片摩擦。纤维逆鳞片和顺鳞片毛擦系数差异的大小，与纤维缩绒性关系密切。差异越大，缩绒性越好。羊绒和羊毛纤维的缩绒性都较好，但相比之下，羊毛纤维还是比羊绒纤维好些。正是由于羊毛纤维缩绒性和摩擦系数均比羊绒纤维大，纤 维间的摩擦阻力增大，使得无论羊毛纯纺还是混纺织物，羊毛不易从织物中滑移出来，产生掉毛现象。（王晓红 杨锁廷 姚金波 刘建中 张淑洁 2005 26 卷第一期） (3)吸湿性能 羊毛由空气中吸收水分和向空气中排去水分的性能称为羊毛纤维吸湿性。
10、羊毛的吸湿性能比羊绒稍差。在同样条件下，羊毛的回潮率比羊绒低点。山羊粗毛由于有毛髓，结构疏松，因此比羊绒更容易吸湿。在分梳过程中，由于车间相对湿度高，粗毛吸湿后重量增加，易于与羊毛分离。纤维吸湿后对其性能 (如长度、直径、机械性能、热学性能 )产生影响。（郭卫霞 2009） (4)静电性能 羊毛纤维的电阻比较大，属于大电阻纤维，在生产中，羊毛静电现象比较严重。羊毛纤维属亲水纤维，吸湿后体积比电阻会下降。（王晓清 张毅 2009） (5)保暖性能 羊毛的保暖性非常好。在测试条件下羊毛的保暖率为 70 3，而 70 支澳毛保暖率为63 5。所以羊毛衫虽然轻薄，但保暖性却非常好。这一特性很受消费者欢
11、迎，满足了消费者的需求。（姚穆 2007） (6)舒适 美观性 服装的舒适性取决于三个主要感观因素：即热舒适、触觉舒适和压力舒适。羊毛吸湿性强，透气性好，符合热舒适的特点。同时毛针织物 产品亲肤性良好，触感柔软，肤感舒适。超细毛针织物蓬松轻盈，润滑而细腻，柔软而轻爽，具有棉一样的柔软感，柔软贴身、亲和肌肤，悬垂性好，给人一种几乎无压力的舒适度。在冬春季节是蓬松保暖产品的首选，羊毛单位细度细，白度好，染色后色泽柔和，鲜艳真实，光泽亮丽，丰满挺刮，悬垂性佳，具有一种天然朴实的高雅质感。（张会青 2004） (7)羊毛的化学性能 羊毛对碱和热的反应比较敏感，即使在低碱浓度和低温度的情况下，纤维损伤也
12、比较严重。在耐酸方面，羊毛耐酸性较好，经浓酸处理后，细羊毛的强力、伸长率损伤均较小。在染色性能方面 ，羊毛在 100左右上色率最高。（方海林 2006） （三）羊毛的优缺点与应用 （ 1）优点：羊毛纤维干燥时，具有良好的回弹性能；而湿态时，则回弹性能较差。若服装挂在潮湿的环境下，则会起皱。其手感从一般到优都有，取决于羊毛纤维的质量。羊毛具有良好的悬垂性和弹性，其亲水性极好（回潮率达 13%），且很少有静电现象，但耐磨性较差，只有粗羊毛的耐磨性良好。 羊毛保暖有两种原因。其一是吸收水分和干燥均较缓慢，因此没有冷却效应，穿戴时感觉很暖和；其二，毛织物因羊毛纤维的卷曲而难于压实，从而形成静止空气层，
13、而具有优异的隔热 性能。静止空气层实际上是隔热层。卷曲的羊毛纤维还可以制成膨松织物。 （ 2）缺点：虽然羊毛是一种低强力纤维，但是它的高度卷曲性可以使在很大的压力下不被拉断。羊毛耐磨性视粗细有一般和良好之分，用于服装的细羊毛的耐磨性一般，用于毛毯的粗羊毛的耐磨性良好。湿态时，其强度会丧失 25%左右，另外其光泽较差。 羊毛服装通常因织物在较高温度（搅拌）水洗会赶毡收缩而必须采用干洗方法。赶毡发生在热、湿和搅拌状态下，此时纤维表面鳞片相互联结，织物表面上形成不易梳掉或刷掉的缠结团，阻碍了临近的羊毛纤维，使其无法回复至其在织物中的原 始位置。羊毛纤维表面的鳞片可以用化学方法予以去除或以树脂覆盖而产
14、生一种新的可水洗织物，不会在发生赶毡现象，只有少许收缩。某些情况下，赶毡对于特定的最终用途，例如帽子、旗子是必须的。 羊毛对虫蛀十分敏感，但是可以采取防虫蛀处理。羊毛有起球问题。若采用含氯漂白剂溶液清洗，则会泛黄，受碱侵蚀，例如强碱肥皂，还会变弱和粗糙。然而，羊毛有很强的耐酸性能。羊毛纤维，由于现有数量有限尚较昂贵，生产成本也很高。 （ 3）应用：羊毛最终用途一般用于制做大衣、西服套装、毛线衫、毛毯和毛毡。（姚穆 2007） 三 总结部分 近年来人们 对衣着的不单是一种保暖的需求，而是美观大方、轻便、舒适、易护理保养等，价格适中，穿着舒适便捷的休闲服装和运动服装以及高档化的内衣，如 羊毛织物
15、中的羊毛内衣、羊毛衬衫更受到消费者的欢迎。这些用途都要求羊毛织物轻薄化，因此，羊毛织物的轻薄化已经成为不可逆转的发展趋势。随着人们对生态和环境问题关注程度的加深， “ 清洁生产 ” 、 “ 绿色产品 ” 、 “ 生态纺织品 ” 等概念也大举进入国际纺织品与服装贸易领域。各国对羊毛织物纺织品及服装在穿着使用过程中的安全性提出了更高要求。 在全球绿色环保浪潮的影响下，植物源染料由于对人体无毒无害，有 较好的生物降解性和环境相容性等特点，重新受到人们的青睐和推崇。植物的药理作用在医学上研究较多，而在纺织的羊毛织物上利用植物染料对织物进行染色赋予织物功能性的研究很少。自然界中一些植物不但具有染色效果还
16、具有一定的抗菌、抗紫外线功能。现代 羊毛织物 纺织品可以利用植物的这些功能，生产绿色保健服装。 如果技术能研制成功， 带给我国的社会效益和经济效益将不可估量 ，另外 羊毛织物舒适保暖，风格或丰满厚重，或细腻高贵，深受消费者的喜爱。但毛织物在保存和使用过程中容易产生霉变和遭受虫蛀，给消费者带来诸多不便。而羊毛织物的防蛀整理一 般采用化学助剂，虽然毒性低，但是仍然达不到生态的要求。 有太多技术有待我们去探索和改进，毛针织物的应用前景非常广阔，所以对羊毛的各种性能研究和技术的改进都有着重大的意义。 毛针织物作为高档产品在国内外广受欢迎，具有很好的市场发展前景，羊毛产业在不久的未来必然会在市场中再度大
17、放异彩。 三 参考文献 1 章悦庭，陈丽珍，胡绍华：毛纺产品的轻薄化及其发展趋势，现代纺织技术， 2002， 10(2) ： 40-42. 2 C.L.Bird： The Theory and Practice of Wool Dyeing， Yorkshire: Society of Dyers and Coloration、1972， 127. 3 J.A.Rippon： Wool Dyeing， Yorkshire: Society of Dyer and Colorists， 1992， 9. 4 K.Ziegler： Chemistry of Natural Protein Fibe
18、rs， New York: Plenum Press， 1977， 267. 5 M.Horio,T.Kondo： Text. Res. J.， 1953， 23(3)： 373. 6 E. H. Mercer： Text. Res. J.， 1954， 24(4)： 39. 7 王希成：生物化学，北京 :清华大学出版社， 2001， 40. 8 R.C.Marshall et al： Proc. 7th Int. Wool text. Res. Conf.， Tokyo， 1995， (2)： 36. 9 N.L.R. King， J.H.Bradbury： Aust. J. Biol. S
19、ci.， 1968， 21： 375. 10 C.M.Carr， I. H. Leaver， A. E. Hughes： Text. Res. J， 1986， 56(7)： 457. 11 J. D. Leeder， J A. Rippon： J. Text. Inst.， 1982， 73： 149. 12 D. E. Peters， J. H. Bradbury： Aust. J. Biol. Sci-， 1972， 25(3)： 1225. 13解芳等，毛针织物抗起球整理技术，北京纺织， 2003， (1)， 50-53. 14 周薇，羊绒针织物的起球性能研究，西安工程科技学院， 2005. 15 郭卫霞，蛋白酶 在羊毛防毡缩的研究应用，苏州大学， 2009. 16 王晓清 张毅，内蒙古小尾寒羊毛性能研究， 中国国际纤维纱线科技发展高层论坛暨第 29 届全国毛纺年会 ， 2009. 17 王晓红等，拉伸细化羊毛纤维的性能研究，纺织学报， 2005（ 1） . 18 方海林等，羊毛的化学改性及其阳离子染料染色性能研究，毛纺科技， 2006（ 10） . 19 姚穆等，纺织材料学，中国纺织出版社， 2007. 20 张会青，羊绒混纺织物与纯毛织物的服用舒适性分析， 2004（ 4） .
