牦牛毛纤维拉伸细化改性研究

论文摘要

羊毛的细化拉伸己成为该类纤维升级利用的最佳途径,起因仅仅是嫌羊毛太粗,而遗传育种更替太慢。同样的动物毛发,尤其是牦牛毛更粗,而其可以作为高档纺织用纤维和人发的代替用品已引起人们关注。但牦牛毛一般平均细度达100μm左右,所制成的假发偏粗,而亚洲人发平均细度约80μm左右,西方人士发质普遍更细,因而难以满足实用要求。此外,通常牦牛毛长度越长,制作假发时的利用价值越高,一般长度每增加5cm,产品价格翻倍。因此,在理论上牦牛毛经拉伸处理后,不仅长度可增长,提升其价值,而且细度变细,使柔性和顺直性增加,更接近人发,这不仅更实用而且提高价值。因此,是这类毛发升级利用和产品高档化的优势途径。本论文对牦牛毛纤维拉伸细化改性的工艺和拉伸细化机理进行了研究,并重点对牦牛毛纤维拉伸细化后的性能进行了全面分析,并大量与人发纤维进行对比。此外,还对牦牛毛片状纤维连续化拉伸细化设备进行了设计。通过试验与分析,本课题得出如下主要结论:l、牦牛毛片状纤维拉伸最优工艺条件为:预处理温度85℃,时间10min,拉伸速度10mm/min。拉伸未定型纤维失去张力后快速回缩,拉伸率60%的未定型纤维实际拉伸率仅有42%,定型后达到52%,而各工序中施加张力后,细化纤维基本不回缩。2、拉伸后屈服区长度变短表明纤维的大分子构象发生了变化,且拉伸率越大,α螺旋向β折叠构象的转变程度越大。牦牛毛拉伸过程主要为二硫键打开和重建交联,大分子构型转变以及分子链段和纤维微结构块的滑移。3、细化毛鳞片高度增加,鳞片变长变薄,纤维截面呈椭圆形,人发细度和表面形态与细化毛更接近。细化毛摩擦系数增大,初始模量增加,断裂伸长率下降,纤维更加柔软,如拉伸率60%纤维的抗弯刚度为0.11mN.cm~2,与人发的抗弯刚度0.13mN.cm~2较接近。4、纤维拉伸过程中髓质层空腔变得紧密,皮质细胞间质的裂缝一定程度上的弥合,晶粒结构趋于紧密完善,纤维密实化,密度增加,拉伸率90%纤维相比于原毛发,密度增加近4%,导致拉伸后纤维细度明显变细,且实际细化率超过理论细化率。5、拉伸细化毛吸湿性能提高,细化毛接触角减小12%左右,染色性能更加优异,细化毛平衡上染率明显高于未拉伸毛,随拉伸率增加,纤维上染速率加快,平衡上染率逐渐提高,拉伸细化处理可以降低牦牛毛染色温度,上染温度可控制在80℃左右。6、设计了牦牛毛片状纤维连续化拉伸设备的基本结构构成,其包括九个部分,这些机构的互相配合可完成片状纤维的连续化加工。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 牦牛毛纤维的性状及应用
• 1.2 牦牛毛纤维的改性研究进展
• 1.3 课题研究内容及意义
• 2 牦牛毛片状纤维拉伸细化工艺
• 2.1 试验部分
• 2.2 预处理工艺
• 2.3 拉伸细化工艺
• 2.4 定型及烘干工艺
• 2.5 不同工艺阶段纤维回缩性能
• 2.6 本章小结
• 3 牦牛毛拉伸细化机理
• 3.1 毛发类纤维的结构比较
• 3.2 毛发类纤维拉伸细化机理概述
• 3.3 利用拉伸中的力学行为分析拉伸机理
• 3.4 利用光谱变化分析拉伸机理
• 3.5 本章小结
• 4 拉伸细化牦牛毛的性能变化
• 4.1 表观特征
• 4.2 结构变化
• 4.3 力学性能
• 4.4 表面性能与染色性
• 4.5 本章小结
• 5 连续化片状拉伸设备的设计
• 5.1 现有拉伸设备的原理及不足
• 5.2 牦牛毛片状拉伸设备的构成
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望与进一步研究工作
• 参考文献
• 在校期间发表论文情况
• 致谢