214蛋白質(zhì)纖維的化學(xué)加工v說(shuō)課講解

2.4蛋白質(zhì)纖維的化學(xué)加工主要內(nèi)容：2.4.1羊毛的化學(xué)加工2.4.2蠶絲的化學(xué)加工2.4.3山羊絨的化學(xué)加工2.4.4兔毛的化學(xué)加工2.4.5大豆蛋白纖維的化學(xué)加工重點(diǎn)：洗毛、炭化、蠶絲精練的原理和方法。難點(diǎn)：羊毛洗滌、炭化的原理和工藝，蠶絲精練的原理和工藝2.4.1羊毛的化學(xué)加工一、洗毛1洗毛的目的羊毛原毛羊毛脂羊汗砂土（土雜）植物性雜質(zhì)（草雜）洗毛炭化原毛中含有大量羊毛脂、羊毛汗、礦物質(zhì)、砂土、草雜等雜質(zhì)，根本不能直接用于紡織。為了使其呈現(xiàn)出原有的潔白、松散、柔軟、彈性優(yōu)良等特性，以保證梳毛、紡紗、織造、染整等工序的順利進(jìn)行，必須對(duì)原毛加以洗滌和炭化等加工。

羊毛原毛羊毛脂羊汗砂土（土雜）高級(jí)脂肪酸高級(jí)一元醇與堿皂化乳化方法無(wú)機(jī)鹽

碳酸鉀可皂化脂肪酸采用合成洗滌劑洗毛：利用機(jī)械與化學(xué)相結(jié)合的方法去除原毛中的羊毛脂、羊汗和粘附的砂土等雜質(zhì)，獲得較為純凈的羊毛纖維（洗凈毛）的工藝過(guò)程。洗滌過(guò)程中使用到的主要藥劑堿（Na2CO3）洗滌劑如烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉等元明粉（Na2SO4）食鹽（NaCl）通過(guò)雙電層作用穩(wěn)定洗滌下來(lái)的油污防止油污再度沾污羊毛纖維三聚磷酸鈉軟化硬水皂化，具有一定洗滌作用對(duì)象：油脂含量高，砂土少，如澳大利亞美利奴細(xì)羊毛洗毛——堿性洗毛法

所謂堿性洗毛是指羊毛在pH值8.5～9.5的洗液中進(jìn)行洗滌，利用羊毛脂中的脂肪酸與堿發(fā)生皂化反應(yīng)，生成羊毛脂皂起到助洗作用。

皂堿洗毛是沿用較久的一種堿性洗毛方法。目前較多使用合成洗滌劑加堿的堿性洗毛方法。

對(duì)象：油脂含量低，土雜含量高，如國(guó)產(chǎn)改良細(xì)羊毛洗毛——酸性洗毛法該類羊毛所含土雜大多為堿性，故在洗毛液中隨著土雜的積累越來(lái)越多，其洗液的堿性也將逐漸加強(qiáng)。為了避免損傷羊毛，常在洗槽中加入適量的乙酸和硫酸進(jìn)行中和，以阻止洗液的堿性進(jìn)一步加強(qiáng)，維持洗液中一定的pH值，故而稱為酸性洗毛法。常用的表面活性劑有非離子表面活性劑（如月桂醇聚氧乙烯醚）、陰離子表面活性劑（如烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉）等。

洗毛——銨堿洗毛法對(duì)象：油脂含量低，土雜含量高，如國(guó)產(chǎn)改良細(xì)羊毛將硫酸銨代替純堿加入后一個(gè)洗毛加料作用槽中，與由前一個(gè)洗毛槽輸入的羊毛上殘留的純堿發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。反應(yīng)后生成的硫酸鈉（元明粉）可以促進(jìn)洗滌劑的洗滌作用，生成的氨水可以去除羊毛上的皂化物，而生成的二氧化碳則可以起到松散羊毛、除去草屑等機(jī)械雜質(zhì)的化學(xué)攪拌作用，從而達(dá)到洗凈羊毛的作用。洗毛——中性洗毛法對(duì)象：油脂含量低，土雜含量高，如國(guó)產(chǎn)改良細(xì)羊毛由于洗毛液已呈堿性，因此可以不加入純堿食鹽或元明粉，只使用合成洗滌劑進(jìn)行洗毛，這樣不僅不會(huì)損傷羊毛，而且還可以增強(qiáng)洗滌效果。在洗毛時(shí)，應(yīng)掌握洗液的pH值為6～7，洗液的溫度可適當(dāng)提高到50℃～60℃。

烷基磺酸鈉或?qū)籽趸景繁交撬徕c的洗毛效果最好。洗毛工藝及設(shè)備開(kāi)松除雜洗滌烘干浸漬漂洗清洗軋水開(kāi)松、除雜,把塊狀原毛開(kāi)松，除去大量砂土雜質(zhì)。除去羊毛脂、羊汗和砂土雜質(zhì)一般采用4～5槽聯(lián)用開(kāi)洗烘聯(lián)合機(jī)洗毛廢液經(jīng)過(guò)提取羊毛脂、除去污垢雜質(zhì)后再行回用。羊毛脂可做潤(rùn)滑劑、防凍劑、高級(jí)工業(yè)產(chǎn)品的特殊整理試劑和制做農(nóng)藥的滲透劑。精制的羊毛脂可用作發(fā)膏、香皂、香脂配料等化妝品和制做醫(yī)療用的燒傷、燙傷藥膏等。洗毛廢液的利用：2.4.1羊毛的化學(xué)加工二、炭化1炭化原理：根據(jù)羊毛耐酸而植物質(zhì)不耐酸的特性，把含有植物質(zhì)的羊毛浸漬于稀硫酸液中，除去多余酸液后烘干和高溫烘烤，使植物質(zhì)的主要成分纖維素在濃縮的酸液作用下脫水成焦黑的脆性炭質(zhì)。這樣就極易用機(jī)械壓碎成粉末而去除。羊毛原毛草籽炭化草葉

用化學(xué)方法結(jié)合機(jī)械處理去除羊毛中植物性纖維素物質(zhì)的工藝過(guò)程。植物性纖維素2.4.1羊毛的化學(xué)加工2炭化工藝含草凈毛→浸酸→軋酸→烘干和焙烘→軋?zhí)亢统俊泻汀娓伞炕瘍裘炕椒ㄓ猩⒚炕?、毛條炭化、匹炭化和碎呢炭化等多種。

2.4.1羊毛的化學(xué)加工三、染色酸性染料染色、酸性媒介染料染色、金屬絡(luò)合染料染色四、絲光、超柔軟整理1.絲光原理羊毛鱗片層由片狀角朊細(xì)胞組成，一方面保護(hù)了羊毛不受化學(xué)品的侵蝕，阻礙染料上染；另一方面，由于其大小疏密不同，使羊毛纖維光澤較差并使羊毛產(chǎn)生縮絨性。羊毛絲光是對(duì)羊毛纖維進(jìn)行重度氯化處理，以剝蝕羊毛纖維表面的鱗片，使蛋白質(zhì)降解成凍膠，甚至是粘稠液體，再通過(guò)堿處理去除已剝蝕的羊毛纖維鱗片層中降解的蛋白質(zhì)，使其表面光滑、平整，對(duì)光線呈有規(guī)則的反射，從而顯現(xiàn)出光澤。2.絲光工藝羊毛預(yù)處理（滲透劑，45℃，30min）→沖洗降溫→氧化→（pH=4，28℃，60min）→沖洗→還原（pH=6，35℃，20min）→脫鱗（pH=9.5，45℃，30min）→沖洗→防蛀染色→沖洗→功能柔軟（pH=6，45℃，30min）→脫水→烘干3.超柔軟整理經(jīng)絲光處理后的羊毛制品手感僵硬、粗糙，彈性不足，即使經(jīng)充分吸濕后有所改善，但仍不夠理想，須進(jìn)行超柔軟整理。通常那個(gè)有機(jī)硅類柔軟劑進(jìn)行超柔軟整理，以提高其彈性、平滑性，增加其柔軟度，改善其手感。2.4.1羊毛的化學(xué)加工五、拉伸細(xì)化1.拉伸細(xì)化的原理當(dāng)羊毛纖維收到特定條件處理時(shí)，分子形狀可以由α型轉(zhuǎn)變?yōu)樯扉L(zhǎng)的β型。為了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變，必須設(shè)法拆開(kāi)各大分子鏈之間聯(lián)系的橫向鍵，并削弱α型彎曲反向拆開(kāi)時(shí)的氫鍵，使它伸直，再在新的位置上重新建立起聯(lián)系，并固定下來(lái)，達(dá)到抽長(zhǎng)拉細(xì)的目的。但是，使拉伸后的纖維形狀不再改變而永久固定的工序不可缺少。2.拉伸細(xì)化的工藝毛條→浸漬→假捻→拉伸→永久定形→復(fù)洗→烘干→Optim↓部分定形→烘干→Optim六、防縮加工1.防縮原理羊毛織物的纖維表面有鱗片，在一定濕度下，如有打擊、搓揉作用，鱗片膨脹打開(kāi)，當(dāng)鱗片的順向（從毛根向毛尖，即從鱗片根部向自由端方向）摩擦因數(shù)小于逆向摩擦因數(shù)時(shí)，容易發(fā)生不同程度的氈縮。逆鱗片摩擦因數(shù)和順鱗片摩擦因數(shù)之差稱為定向摩擦效應(yīng)。防止或降低氈縮的本質(zhì)就是消除或降低這種主要因鱗片引起的定向摩擦效應(yīng)，即破壞鱗片形狀。2.4.1羊毛的化學(xué)加工六、防縮加工2.防縮方法氯化樹(shù)脂法：基于纖維角質(zhì)層部分蛋白質(zhì)分子被氧化降解。在水中，可溶性的分子會(huì)吸收大量水分子而使角質(zhì)層膨脹和軟化，因而形成凍膠狀物質(zhì)，使鱗片之間的接觸面積增大，順鱗片、逆鱗片的摩擦因數(shù)均增加，但兩摩擦因數(shù)之差變小，即定向摩擦效應(yīng)減弱，導(dǎo)致羊毛的氈縮性能降低。但羊毛易泛黃，造成色光變化大。單獨(dú)樹(shù)脂法：從結(jié)構(gòu)上看，環(huán)氧樹(shù)脂類的作用，不是改變羊毛纖維的表面結(jié)構(gòu)，而是同鱗片層發(fā)生交聯(lián)，從而將鱗片的邊緣包裹起來(lái)，獲得良好的防氈縮效果。聚氨酯樹(shù)脂是目前防氈縮整理中最常用的一種，熱反應(yīng)型聚氨酯樹(shù)脂的防縮，既降低了纖維表面的定向摩擦效應(yīng)，又阻止了纖維之間的相互移動(dòng)。氧化/樹(shù)脂法：亞硫酸可用于防縮處理，它不會(huì)泛黃，織物經(jīng)硫酸鹽處理后，必須在弱堿性條件下用亞硫酸鈉后處理才能得到防氈縮效果并增加織物對(duì)樹(shù)脂的親和力。因此氧化處理后用亞硫酸鈉后處理很重要。2.4.1羊毛的化學(xué)加工六、防縮加工2.防縮方法等離子體處理法：等離子體中含有大量活性離子，如電子、離子、亞穩(wěn)態(tài)分子和原子、自由基、光子等。這些具有足夠能量的粒子能和羊毛表面產(chǎn)生刻蝕作用并引起含氧、含氮的極性基團(tuán)。如再浸軋樹(shù)脂，使樹(shù)脂均勻地覆蓋在纖維表面，進(jìn)一步減弱羊毛的定向摩擦效應(yīng)，就能明顯降低織物的氈縮傾向。酶處理法：羊毛經(jīng)蛋白酶處理時(shí)，酶首先與鱗片和皮質(zhì)層之間的胞間物質(zhì)作用，使胞間物質(zhì)分解，局部的臨平層凸出而呈剝離之勢(shì)。隨著處理的景象，鱗片脫落，皮質(zhì)層逐漸暴露，最后鱗片顯著剝落，皮質(zhì)進(jìn)一步暴露，纖維結(jié)構(gòu)松弛。所以經(jīng)蛋白酶作用后，除重量減輕、強(qiáng)度下降外，染色性和縮絨性會(huì)發(fā)生改變。臭氧法：加工羊毛所使用的臭氧是將氧氣在臭氧發(fā)生器中加高壓放電而制造出來(lái)的，臭氧本身具有強(qiáng)大的氧化力，具有殺菌能力，可對(duì)羊毛進(jìn)行殺菌處理。且臭氧水溶性小，對(duì)環(huán)境影響極小。2.4.2蠶絲的化學(xué)加工一、精練前處理

精練的目的：去除絹紡原料上大部分絲膠和油脂，使纖維間膠著點(diǎn)分開(kāi)，并去除粘附在原料上的塵土等雜質(zhì)，制成較為潔凈的、蓬松的、有一定剛彈性的、呈現(xiàn)珠光光澤的單纖維(精干綿)。主要是去除絲膠，隨著絲膠的去除，附著在絲膠上的雜質(zhì)也一并除去。因此，絲織物的精練又稱脫膠。

絹紡原料絲膠油脂滯頭，蛹體絹紡原料繭類絲吐類滯頭類蛹襯長(zhǎng)吐短吐毛絲繭衣雙宮繭口類繭黃斑繭+繭層＝繭繅絲使多余的絲膠從繭絲上脫下，使纖維上保持均勻一致的殘膠。絲膠在熱水中就能溶解，絹紡原料的脫膠主要靠水，其次才是化學(xué)助劑。利用化學(xué)方法（皂堿精練）或者生物方法（微生物或酶）使絹紡原料上附著的油脂（主要來(lái)自于蛹體）得以去除。脫膠除油二、精練原理絹紡原料絲膠油脂皂、堿、洗滌劑熱水+堿膨潤(rùn)溶解高級(jí)脂肪酸甘油酯的皂化洗滌化學(xué)精練是利用化學(xué)藥劑的作用，促使絹紡原料脫膠、去脂。三、精練方法

1.酶制劑精練絲膠+酶→中間絡(luò)合物→肽、氨基酸+酶油脂+酶→中間絡(luò)合物→脂肪酸、甘油+酶預(yù)處理酶精練后處理真空滲透、浸泡清洗將微生物分解的酶經(jīng)滅菌和提煉處理制成粉狀或顆粒狀的酶制劑，用酶制劑精練俗稱酶練或酶制劑精練。酶精練的工藝流程為：前準(zhǔn)備→預(yù)處理→酶脫膠→精練→練后處理。2.化學(xué)精練前處理皂堿精練后處理原料選別剝繭衣，除雜扯松，除蛹高溫精練，100℃低溫精練，45℃~80℃肥皂，純堿，表面活性劑清洗烘干精干綿3.生物精練——腐化練自然發(fā)酵（腐化）酶精練絹紡原料直接利用微生物體水解油脂和絲膠蛋白質(zhì)的精練方法。將微生物分解的酶經(jīng)滅菌和提煉處理制成粉狀或顆粒狀的酶制劑，用酶制劑精練俗稱酶練或酶制劑精練。不同的微生物分泌出蛋白酶與脂肪酶2709堿性蛋白酶，AS、Z1405中性脂肪酶

指的是利用微生物精練與化學(xué)精練相結(jié)合的方法對(duì)絹紡原料進(jìn)行脫膠和除油。復(fù)合精練的方法初練微生物脫膠復(fù)練

絹絲紡將絹紡原料經(jīng)化學(xué)和機(jī)械加工紡成絹絲的過(guò)程。絹絲紡工藝依順序分為精練、制綿和紡紗三階段。精練包括原料選別、脫膠、水洗、脫水、烘干等工序。

制綿包括精干綿給濕、配合稱重、開(kāi)綿、切綿、梳綿、排綿等工序。目的是把長(zhǎng)而纏結(jié)的精干綿制成有一定范圍長(zhǎng)度適于紡絲的精綿。

紡紗包括精綿配合、延展、制條、并條、延絞、粗紗、細(xì)紗以及并絲、拈絲、整絲、燒毛等工序。絹紡工程2.4.3山羊絨的化學(xué)加工一、山羊絨的脫色機(jī)理山羊絨脫色，就是采用化學(xué)方法最大限度地破壞纖維中原來(lái)所含的各種色素，并盡量保證羊絨纖維的各項(xiàng)物理機(jī)械性能不受或少受損傷。使用氧化劑和還原劑都可以破壞色素的結(jié)構(gòu)，從而使色素脫離纖維，達(dá)到脫色的目的。這就是蛋白質(zhì)纖維漂白的基本原理。1.還原漂白法利用還原性化合物處理羊絨。用這種漂白法加工的羊絨，白度不持久，長(zhǎng)期在室溫下存放會(huì)被氧氣氧化而變黃，一般不采用這種漂白方法。2.氧化漂白法用氧化漂白劑對(duì)羊絨進(jìn)行漂白，可以破壞有色物質(zhì)的共軛體系，明顯提高羊絨的白度，并可長(zhǎng)久保持，但在氧化的同時(shí)會(huì)對(duì)纖維產(chǎn)生氧化降解作用，使纖維收到不同程度的損傷。二、脫色過(guò)程及工藝有色山羊絨→色素螯合→色素溶解→色素脫離→脫色羊絨前處理→漂白脫色→還原清洗2.4.4兔毛的化學(xué)加工一、兔毛制品的掉毛規(guī)律兔毛產(chǎn)品使用過(guò)程中的掉毛現(xiàn)象與它的形態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)，表現(xiàn)為低的表面摩擦特性和卷曲特性，使纖維間的約束作用減弱，極易從制品上脫落，形成掉毛；較薄的皮質(zhì)層使兔毛的強(qiáng)度下降，在反復(fù)摩擦過(guò)程中極易折斷而形成掉毛；因飼養(yǎng)的原因，使兔毛的形態(tài)結(jié)構(gòu)中存在弱節(jié)，加劇了掉毛現(xiàn)象；兔毛纖維較短，使用過(guò)程中因紗的結(jié)構(gòu)、織物結(jié)構(gòu)對(duì)單纖維的有效控制能力小，而形成掉毛。二、減少兔毛制品掉毛的方法1.纖維化學(xué)變性法目的是增大纖維表面的摩擦因數(shù)。主要方法有氧化法、樹(shù)脂法、氧化樹(shù)脂法、還原法。氧化法是通過(guò)氧化作用部分損傷兔毛的鱗片層，使表面摩擦因數(shù)增大。樹(shù)脂法是通過(guò)樹(shù)脂使纖維間粘連，阻止因纖維滑脫而出現(xiàn)的掉毛現(xiàn)象。還原法是通過(guò)還原劑的作用，促使兔毛纖維膨化，使鱗片張角及兔毛的卷曲形態(tài)產(chǎn)生變化，增加纖維的可紡性，使之易于捻合，從而達(dá)到增大纖維間束縛力的目的。2.低溫等離子法在一定真空度下，利用低溫等離子體技術(shù)，使用氮、氧等等離子體轟擊兔毛纖維表面，使之產(chǎn)生物理變化和化學(xué)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)鱗片層的刻蝕作用，達(dá)到變性目的。2.4.5大豆蛋白纖維的化學(xué)加工一、大豆蛋白纖維的組成及結(jié)構(gòu)1.大豆蛋白纖維的組成大豆蛋白由18～20種氨基酸組成，在氨基酸的側(cè)基上有不同的活性基團(tuán)，如羥基、羧基、氨基等，能參與各種化學(xué)反應(yīng)。在再生大豆蛋白纖維紡絲過(guò)程中，大豆蛋白中的酪氨酸、組氨酸等能與聚乙烯醇分子的羥基反應(yīng)，形成交聯(lián)；在醛化交聯(lián)過(guò)程中，聚乙烯醇分子間、大豆蛋白質(zhì)分子間以及聚乙烯醇和大豆蛋白質(zhì)分子間都可能產(chǎn)生各種交聯(lián)結(jié)構(gòu)。2.大豆蛋白纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)大豆蛋白纖維的截面形態(tài)不完全一致，大多呈啞鈴形，一部分呈扁平形、腰圓形，還有少部分呈三角形。大豆蛋白纖維有利于吸濕、導(dǎo)濕、放濕，密度較小。3.大豆蛋白纖維的性能密度小，摩擦因數(shù)低，機(jī)械性能優(yōu)良，強(qiáng)度指標(biāo)優(yōu)于棉、毛、蠶絲和粘纖，強(qiáng)力明顯不勻，伸長(zhǎng)率大且濕強(qiáng)較差，彈性差，易變形，大豆纖維的雙折射率低，說(shuō)明大分子的取向度低。2.4.5大豆蛋白纖維的化學(xué)加工二、