羊毛细化的方法和工艺剖析
25页1、羊毛细化的方法 和工艺设备,化学细化法,化学细化法按照所用试剂的不同又可分为许多种,在此主要介绍以下几种常用的化学细化法。,1、氯化法氯化法 这是最传统的化学细化方法,常用的氯化剂有NaClO、DCCA等。其作用机理是:利用氯化氧化作用,分解鳞片次表皮层和内表皮层中的胱氨酸部位,胱氨酸具有还原性,它被氧化生成各种氧化过渡产物,最终二硫键被切断,也就意味着蛋白质的网状结构被打破,使蛋白质的水溶性增加,鳞片部分被去除,边缘钝化,纤维表面孔径增大。 这种方法的优点是成本低,效果好,处理后的羊毛不但富有光泽而且强力高,染色变得容易,染色牢度也好。但是致命的缺点是环境污染。在处理过程中会产生可以吸附的有机氯化物(AOX)等有害物质。随着人们环保意识的增强及对自身健康的关注,这种方法将被逐步摈弃。,化学细化法,2、 双氧水处理法 双氧水处理法是利用大量的氧化剂使胱氨酸破坏或转换成半胱氨酸,甚至使酰胺键破坏,从而破坏羊毛的角蛋白。这种方法常用于酶处理中的预处理,即用双氧水使羊毛鳞片层中的胱氨酸分解,并把Woo1-S-S-Wool中的硫氧化从而使其抗酶解能力降低,易于被酶解去除。 经双氧水预处理,再经
2、酶处理后,可获得6%10%的减量率,并且羊毛的白度有很大的提高,对染艳亮的色泽提供了条件。但双氧水用量过大,难以大批量生产;并且在处理过程中易造成损伤。,化学细化法,3、 高锰酸钾处理法 高锰酸钾主要是对胱氨酸中的-S-S-部位的氧化以及对肽链的氧化分解作用。羊毛在一定温度下,在含有其它助剂的高锰酸钾溶液中,吸附KMnO4分子,其鳞片梢部吸附程度最大,纤维产生膨化,鳞片梢部氨基酸与高锰酸钾反应,氨基酸中的二硫键被氧化断裂,KMnO4被还原成MnO2,形成棕色沉淀物沉积在纤维表面。进一步用NaHSO3和其它助剂组成的还原浴处理,将MnO2还原为Mn2+,脱掉棕色,溶解于水。 这种方法处理后的羊毛手感柔软,且有漂白作用。但因反应位置单一,减量效果差。当KMnO4用量过多时,对鳞片层虽有较好的剥除作用,但皮质层却受到严重损伤,所以应合理控制KMnO4的用量,或与食盐共用,使反应局限于纤维表面。,化学细化法,4 、甲酸振荡法 组成羊毛的各类细胞之间的粘合物的组分和结构是非均一的,但均含有甲酸可溶物。甲酸可溶物可能是高甘氨酸或高酪氨酸蛋白。羊毛浸于浓甲酸中,由于甲酸分子量较小,而且与羊毛有较高的
3、亲和力,它会通过细胞间通道而渗入羊毛纤维中。由于甲酸的水合以及对细胞间质的溶解和对角质大分子间氢键的破坏可造成高的膨润压而使羊毛高度膨化。膨化了的羊毛其鳞片边缘突起,鳞片表面甚至发生纵向裂隙。 加热可明显提高鳞片剥离速度,这与提高细胞间质的溶解度和加剧热振动有关。但须严格控制剥离条件,否则会造成过分剥除,甚至使皮质层崩裂而使羊毛解体。当羊毛鳞片已大部分松动并脱落时,即停止加热,然后靠机械振荡的方法使纤维剥光。这种方法可避免皮质层损伤。,化学细化法,5、 碱腐蚀法 由于鳞片的边缘富有含硫量大的(约占整个羊毛含硫量的18%)次鳞片角质层,它会因碱剂催化水解而形成可溶胶化物,使鳞片边缘稜脊变平,纤维表面光滑,光泽增强,同时定向摩擦效应降低,缩绒性能降低。但碱剂并非只限于破坏次鳞片角质层,还可使内角质层进一步水解使鳞片层消失。但应注意碱剂的渗透问题,它可以沿鳞片间隙渗入羊毛纤维内部,以至使鳞片尚未消除前,纤维内部即已水解胶化而解体。因此要研究如何使反应局限于羊毛表层。已知的方案包括:提高碱剂的浓度(粘度相应提高)、改变溶剂(不用水而用乙醇)、加入无机盐(如氯化钠等)、严格控制时间等。这些方案总
4、的原则是减少羊毛纤维的膨化程度,缩小细胞间隙通道,使碱剂向纤维内部扩散的速度低于其反应速度,使反应局限于表层而不损伤纤维内部,即非均态反应。这种方法耗时长,且反应条件须严格控制,但所得效果亦佳。,化学细化法,6 、蛋白酶处理法 在酶和羊毛的反应体系中,酶是肽键加水分解的催化剂。酶对羊毛的催化水解作用,首先是经由贯通于整个纤维内部并延伸到表面的细胞膜复合物(CMC)中的胞间黏合物开始,并且沿着CMC向纤维内部逐渐扩散并发生作用。羊毛的皮质层、内角质层蛋白质胱氨酸含量较少,蛋白酶易于在其中扩散并对其作用。而外角质层二硫交联密度较高,可及性小,蛋白酶不易扩散进去,当羊毛先经过氧化剂处理后再用蛋白酶,由于氧化剂能够切断胱氨酸二硫键,增大纤维的可及性,蛋白酶能更容易地向纤维中扩散并对其发生作用。外角质层二硫键的氧化断裂,使得蛋白酶在外角质层中的扩散并对其催化水解比较容易进行。加工中,酶在适宜的条件下发挥其活性,从羊毛纤维表面鳞片层的亲水部分进入纤维内部,促使羊毛中的肽键水解,达到使部分蛋白质溶解的目的,其催化过程首先酶在溶液中向纤维表面扩散;再次,酶在纤维表面的吸附;然后酶由纤维表面向内部扩散;
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