羊毛的表面改性方法

專利名稱：羊毛的表面改性方法
技術領域：
本發明涉及ー種羊毛改性方法，具體地說涉及ー種羊毛纖維表面鱗片結構的腐蝕或剝除的方法。
背景技術：
羊毛是ー種高檔的紡織纖維材料，常用于制造西服、時裝和針織毛衫等紡織產品。但是，羊毛的表面具有ー層特殊的結構——鱗片層，會造成羊毛制品在使用過程中發生氈縮，使服裝的尺寸、形態發生改變，影響服裝的美觀和使用性能；同時，鱗片層結構緊密，阻 擋了染色過程中染料向纖維內部的滲透、擴散，影響羊毛的染色和印花性能，等等；或者，鱗片層結構使羊毛制品的外觀色澤不夠鮮艷、光亮程度不足、手感不夠光滑柔軟，等等。所以，在羊毛紡織品的加工中，常采用氯化處理的方法，破壞或剝除羊毛表面的鱗片層結構，使羊毛表面鱗片部分被破壞使鱗片層不再完整，或全部去除形成光滑的羊毛表面。然而，目前的氯化處理羊毛改性方法，由于采用了含氯的化學制劑，一方面會帶來處理廢水中可吸收有機氯(AOX)的排放、處理及環境問題；另一方面羊毛上可吸收有機氯(AOX)的殘留，可能會給消費者帶來健康危害。所以，無可吸收有機氯(AOX Free)的羊毛改性方法的開發，是羊毛紡織エ業中急需解決的熱點、難點問題。目前，已經開發出的相關技術有羊毛的蛋白酶改性方法(如諾維信公司絲毛蛋白酶Savinase 及其應用エ藝技術)、紫外線照射Siroflash技術(澳大利亞聯邦科學與エ業研究組織開發的技木)等。其中目前羊毛的蛋白酶改性方法中蛋白酶對羊毛角蛋白的作用尚不夠強，在用蛋白酶處理前都需要氯化或其它氧化處理，蛋白酶才能發揮出它對羊毛鱗片層角蛋白的消化作用；紫外線照射SiiOflash技術是直接采用UVC燈管的連續照射，對羊毛的改性作用非常有限，僅能輕微地改善羊毛的染色性能。目前，尚未見采用納米TiO2粒子附著羊毛的紫外線照射光催化作用或與蛋白酶處理結合來對羊毛改性的技術或相關專利。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供ー種羊毛纖維的表面改性方法，可以使羊毛表面的鱗片結構部分被腐蝕破壞或全部剝除，從而使羊毛表面呈現光滑的形態。為了解決上述技術問題，本發明提供ー種羊毛纖維的表面改性方法，以羊毛散纖維或者羊毛毛條作為羊毛待處理品，依次進行以下步驟I)、在濃度為O. f 10g/L(較佳為O. 5^1. 5 g/L)的分散劑溶液中加入銳鈦礦型TiO2納米粒子，得銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液；該銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液中銳鈦礦型TiO2納米粒子的濃度為8 50g/L (較佳為8 20 g/L)；采用所述銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液處理羊毛待處理品，從而使銳鈦礦型TiO2納米粒子均勻附著于羊毛待處理品表面；控制羊毛待處理品的帶液量為9(T110% (gp,控制羊毛待處理品增重O. 9^1. I倍)；
上述較佳狀態為控制羊毛待處理品的帶液量為100% ；2)、將步驟I)所得的羊毛待處理品用波長范圍25(T400nm (例如為253. 7nm)的紫外線燈照射廣24小時，受紫外線照射的TiO2納米粒子發生光催化氧化作用，將羊毛表面鱗片結構腐蝕，從而使羊毛表面發生改性；3)、將步驟2)所得的羊毛待處理品先用表面活性劑水溶液干2(T50°C洗滌2(Γ60分鐘；脫水后再清水洗2 4次；
所述表面活性劑水溶液的濃度為O. 5^1. 5g/L，羊毛待處理品與表面活性劑水溶液的重量/體積比為:lg/3(Tl00ml ；4)、將上述步驟所得的羊毛待處理品干燥。作為本發明的羊毛的表面改性方法的改進在步驟3)和步驟4)之間增加以下步驟加入絲毛蛋白酶水溶液，并調節pH 7.5 8.5，于45 50で處理30 50分鐘；所述絲毛蛋白酶為絲毛蛋白酶Savinase 4. OT或者為絲毛蛋白酶Savinase 16. 0L,絲毛蛋白酶Savinase 4. OT用量羊毛待處理品重量的O. 5 3%(較佳為3%)，絲毛蛋白酶Savinase 16. OL用量為羊毛待處理品重量的O. 2^1% (較佳為1%)；上述處理結束后，先使絲毛蛋白酶失活，再水洗后脫水。絲毛蛋白酶水溶液的重量一般可控制為原始的羊毛待處理品重量的2 4倍。作為本發明的羊毛的表面改性方法的進ー步改進步驟I)中的采用銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液處理羊毛待處理品，任選以下任意一種處理方式方式一、將羊毛待處理品浸泡在銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液中，羊毛待處理品與銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液的重量/體積比為lg/3(Tl00ml ;浸泡時間為1(Γ30分鐘；方式ニ、將銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液均勻地噴灑在羊毛待處理品上，羊毛待處理品與銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液的重量/體積比為lg/f 5ml ；上述處理結束后，可用擠去多余水分的方式來控制羊毛待處理品的帶液量為90 110% (即，控制羊毛待處理品增重O. 9 I. I倍)。作為本發明的羊毛的表面改性方法的進ー步改進分散劑為分散劑MF、分散劑HT-5000、分散劑 H-423N ；表面活性劑為平平加O (平平加-O)或凈洗劑LS。作為本發明的羊毛的表面改性方法的進ー步改進使絲毛蛋白酶失活，包括以下步驟先調節pH至Γ4. 5，然后于7(T80°C處理8 12分鐘，從而使絲毛蛋白酶失活。作為本發明的羊毛的表面改性方法的進ー步改進所述步驟4)的干燥為將上述步驟所得的羊毛待處理品在10(T12(TC下烘干至恒重。在本發明中，銳鈦礦型TiO2納米粒子的粒徑為3(T50nm ;其可購自北京安特普納科貿有限公司。分散劑MF例如可購自張家港市亞惠化工有限公司，分散劑HT-5000例如可購自南通晗泰化工有限公司、分散劑H-423N例如可購自廣州亨思克貿易有限公司。在本發明的中，步驟I)所得的羊毛待處理品均勻地平鋪在干凈的地面或工作臺，平鋪的羊毛散纖維厚度為2 20cm。本發明的羊毛纖維的表面改性方法中，當采用納米TiO2粒子(銳鈦礦型TiO2納米粒子)附著羊毛并用紫外線照射光催化處理時，可以使羊毛表面鱗片結構部分腐蝕破壞；當采用納米TiO2粒子附著羊毛并用紫外線照射光催化處理后，再采用蛋白酶處理，可以使羊毛表面鱗片結構大部分腐蝕破壞，或全部被剝除而呈現光滑的羊毛表面形態，可以達到或接近傳統氯化處理方法的改性效果，并因為采用無氯的處理方法而具有無AOX排放和殘留的優點。


下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進ー步詳細說明。圖I是羊毛原樣(表面鱗片層結構完整)的表面形態掃描電鏡圖；圖2是傳統氯化處理羊毛(表面鱗片層結構被全部剝除，表面光滑)的表面形態掃描電鏡圖；圖3是納米TiO2粒子/紫外線照射光催化處理(羊毛表面鱗片結構部分腐蝕破壞)的表面形態掃描電鏡圖；圖4是納米TiO2粒子/紫外線照射光催化處理/蛋白酶處理(表面鱗片層結構被全部剝除，表面光滑)的表面形態掃描電鏡圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進ー步描述。實施例I、ー種羊毛的表面改性方法，以羊毛纖維(即羊毛散纖維)作為羊毛待處理品，依次進行以下步驟I)、在濃度為I. Og/L的分散劑MF水溶液(作為溶劑)中加入銳鈦礦型TiO2納米粒子，得銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液；該銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液中銳鈦礦型TiO2納米粒子的濃度為10g/L。按照每Ig羊毛纖維對應Iml鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液的比例；將上述銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液均勻地噴灑在羊毛纖維上；噴灑過程中對羊毛纖維翻拌均勻；從而使銳鈦礦型TiO2納米粒子均勻附著于羊毛纖維表面。此時，羊毛纖維的帶液量約為100% (S卩，羊毛纖維增重了 I倍)。該羊毛纖維表面附著了銳鈦礦型TiO2納米粒子。2)、將步驟I)所得的羊毛纖維均勻地平鋪在干凈的地面或工作臺上，平鋪的羊毛纖維厚度為15 20cm、寬度為100cm。在該羊毛纖維的正上方間隔20cm排布I列波長范圍253. 7nm的紫外線燈(紫外線燈距離羊毛纖維20cm)，開啟紫外線燈照射12小吋，然后將平鋪的羊毛纖維翻面，再開啟紫外線燈照射12小吋。受紫外線催化的TiO2納米粒子釋放出 活性氧將羊毛表面鱗片結構腐蝕，從而使羊毛表面發生改性。上述紫外線燈例如可選用歐司朗紫外線消毒燈管HNS 4ff T5燈管短波段253. 7nm ；3)、上述步驟2)的紫外線燈照射結束后，將羊毛纖維置于大水池中，加入濃度為lg/L的平平加O水溶液，浴比為I :50 (即，原始的作為待處理品的羊毛纖維與平平加O水溶液的重量體積比為lg/50ml);于20°C洗滌30分鐘，脫水。然后20°C清水洗30分鐘，再脫水，如此水洗和脫水重復2次(即，共進行3次)，此時附著于羊毛纖維表面的銳鈦礦型TiO2納米粒子能被洗除干凈。毎次水洗的用水量一般為原始的作為待處理品的羊毛纖維的
I(Γ100倍，例如為50倍。上述脫水為常規的脫水處理(離心脫水或用軋車擠壓水分)。4)、將步驟3)所得的羊毛纖維于100 120で下用烘干機(例如為羊毛纖維烘干機)
烘干至恒重。最終所得的羊毛纖維表面形態如圖3 (a)所示；圖中可見羊毛表面鱗片結構被部分腐蝕破壞。實施例2、ー種羊毛的表面改性方法，以羊毛纖維(羊毛散纖維)作為羊毛待處理品，依次進行以下步驟I)、在濃度為I. 5g/L的分散劑HT-5000水溶液中加入銳鈦礦型TiO2納米粒子，得銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液，該銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液中銳鈦礦型TiO2納米粒子的濃度為8g/L。按照每Ig的羊毛纖維對應30ml銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液的比例；在大水槽中倒入銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液，羊毛纖維被浸泡在其中；浸泡時間為30分 鐘；浸泡過程中輕微均勻翻拌羊毛纖維；浸泡完畢后，用軋車擠去多余的TiO2納米粒子分散液(即銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液)，從而使羊毛纖維的帶液量為100% (S卩，羊毛纖維增重了 I倍)；該羊毛纖維表面附著了銳鈦礦型TiO2納米粒子。2)、將步驟I)所得的羊毛纖維均勻地平鋪在輸送帶上，平鋪的羊毛纖維厚度為20cm、寬度為50cm。在該羊毛纖維的正上方間隔IOcm排布I列波長范圍253. 7nm的紫外線燈(紫外線燈距離羊毛纖維10mm)，調整輸送帶的速度，從而使平鋪在輸送帶上的羊毛纖維被照射10小吋。受紫外線照射的TiO2納米粒子發生光催化氧化作用，將羊毛表面鱗片結構腐蝕，從而使羊毛表面發生改性。3)、上述步驟2)的紫外線燈照射結束后，將羊毛纖維置于洗毛機內，加入濃度為lg/L凈洗劑LS水溶液，浴比為I :50 (即，即，原始的作為待處理品的羊毛纖維與凈洗劑LS水溶液的重量體積比為lg/50ml);于20°C洗滌60分鐘；脫水后,然后再用清水洗滌3輪(每輪洗滌時，浴比均為I :50，每輪洗完均進行脫水)。此時附著于羊毛纖維表面的銳鈦礦型TiO2納米粒子能被洗除干凈。4)、將步驟3)所得的羊毛纖維于100 120で下用烘干機(例如為羊毛纖維烘干機)
烘干至恒重。最終所得的羊毛纖維表面形態如圖3 (b)所示；圖中可見羊毛表面鱗片結構被部分腐蝕破壞。實施例3、ー種羊毛的表面改性方法，在實施例I的步驟3)之后先進行以下的步驟將占原始的作為待處理品的羊毛纖維重量3%的絲毛蛋白酶(為諾維信公司的絲毛蛋白酶Savinase 4. 0T)加入水中，得絲毛蛋白酶水溶液，絲毛蛋白酶水溶液的重量約為原始的作為待處理品的羊毛纖維重量的2 4倍；
將步驟3)所得的羊毛纖維放入上述絲毛蛋白酶水溶液中，并用碳酸鈉調節pH
8.5，于45°C浸泡處理50分鐘；再進行失活，具體為用甲酸或醋酸調節至pH4. 5，80°C處理10分鐘，從而使絲毛蛋白酶失活，再清水洗2次；每次水洗的用水量一般為原始的作為待處理品的羊毛纖維的1(Γ100倍，例如為50倍；每次水洗后，均進行常規的脫水處理。此時，洗脫液中基本不含絲毛蛋白酶。然后如同實施例I的步驟4)于10(Tl2(TC下用烘干機(例如為羊毛纖維烘干機)
烘干至恒重。 最終所得的羊毛纖維表面形態如圖4 (a)所示；圖中可見表面鱗片層結構被全部剝除，表面光滑。同傳統氯化處理的結果。實施例4、ー種羊毛的表面改性方法，在實施例2的步驟3)之后先進行以下的步驟將占原始的作為待處理品的羊毛纖維重量1%的絲毛蛋白酶(為絲毛蛋白酶Savinase 16. 0L)加入水中，得絲毛蛋白酶水溶液，絲毛蛋白酶水溶液的重量約為原始的作為待處理品的羊毛纖維重量的2 4倍；將步驟3)所得的羊毛纖維放入上述絲毛蛋白酶水溶液中，并用碳酸鈉調節pH 8，于45 °C浸泡處理40分鐘；再進行失活，具體為用甲酸或醋酸調節至pH4.5，70°C處理12分鐘，從而使絲毛蛋白酶失活，再清水洗2次；毎次水洗的用水量一般為原始的作為待處理品的羊毛纖維的1(Γ100倍，例如為50倍；每次水洗后，均進行常規的脫水處理。此時，洗脫液中基本不含絲毛蛋白酶。然后如同實施例2的步驟4)于10(Tl2(TC下用烘干機(例如為羊毛纖維烘干機)
烘干至恒重。最終所得的羊毛纖維表面形態如圖4 (b)所示；圖中可見表面鱗片層結構被全部剝除，表面光滑。同傳統氯化處理的結果。實施例5、ー種羊毛的表面改性方法，以羊毛毛條作為羊毛待處理品，依次進行以下步驟I)、在濃度為O. 5g/L的分散劑H-423N水溶液中加入銳鈦礦型TiO2納米粒子，得銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液，該水性分散液中銳鈦礦型TiO2納米粒子的濃度為20g/
し在軋槽中倒入銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液，羊毛毛條被浸泡在其中，用軋車擠去多余的TiO2納米粒子分散液(銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液)，ニ浸ニ軋后，使羊毛毛條對銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液的帶液率為100%，即，使羊毛毛條增重了100% ;從而使羊毛毛條表面附著上銳鈦礦型TiO2納米粒子。2)、在上述步驟I)所得的羊毛毛條的正上方間隔5cm排布I列波長范圍253. 7nm的紫外線燈(紫外線燈距離羊毛毛條IOcm)，從而使羊毛毛條被照射12小吋。然后將羊毛毛條翻身后再照射12小吋。3)、上述步驟2)的紫外線燈照射結束后，將羊毛毛條置于毛條復洗機內，加入濃度為lg/L凈洗劑LS水溶液，浴比為I :50，于30°C洗滌30分鐘；脫水；然后再用清水洗滌3次(毎次的浴比均為I :50，毎次水洗后均脫水)。此時，洗脫液中基本不含凈洗劑LS。4)、在另外一臺毛條復洗機的洗槽中，將占原始的作為待處理品的羊毛毛條重量1%的絲毛蛋白酶(絲毛蛋白酶Savinase 16. 0L)加入水中，得絲毛蛋白酶水溶液，絲毛蛋白酶水溶液的重量約為原始的作為待處理品的羊毛毛條重量的2 4倍；將步驟3)所得的羊毛毛條放入上述絲毛蛋白酶水溶液中，并用碳酸鈉調節pH7. 5，于45°C浸泡處理30分鐘；再進行失活，具體為用甲酸或醋酸調節至pH4. 5，80°C處理10分鐘，從而使絲毛蛋白酶失活，再清水洗2次；每次水洗的用水量一般為原始的作為待處理品的羊毛毛條的1(Γ100倍，例如為50倍；每次水洗后，均進行常規的脫水處理。此時，洗脫液中基本不含 絲毛蛋白酶。5)、將步驟4)所得的羊毛毛條于100 120で用毛條烘干機烘干。最終所得的羊毛毛條的表面鱗片層結構被全部剝除，表面光滑。同傳統氯化處理的結果。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的若干個具體實施例。顯然，本發明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。
權利要求
1.羊毛的表面改性方法，以羊毛散纖維或者羊毛毛條作為羊毛待處理品，其特征在于依次進行以下步驟 I)、在濃度為O. riOg/L的分散劑溶液中加入銳鈦礦型TiO2納米粒子，得銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液；該銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液中銳鈦礦型TiO2納米粒子的濃度為8 50g/L ； 采用所述銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液處理羊毛待處理品，從而使銳鈦礦型TiO2納米粒子均勻附著于羊毛待處理品表面；控制羊毛待處理品的帶液量為9(Γ110% ； 2)、將步驟I)所得的羊毛待處理品用波長范圍25(T400nm的紫外線燈照射f24小時； 3)、將步驟2)所得的羊毛待處理品先用表面活性劑水溶液干2(T50°C洗滌2(Γ60分鐘；脫水后再清水洗2 4次； 所述表面活性劑水溶液的濃度為O. 5^1. 5g/L，所述羊毛待處理品與表面活性劑水溶液的重量/體積比為:lg/3(Tl00ml ； 4)、將上述步驟所得的羊毛待處理品干燥。
2.根據權利要求I所述的羊毛的表面改性方法，其特征是在步驟3)和步驟4)之間増加以下步驟 加入絲毛蛋白酶水溶液，并調節pH 7. 5 8. 5，于45 50°C處理3(Γ50分鐘；所述絲毛蛋白酶為絲毛蛋白酶Savinase 4. OT或者為絲毛蛋白酶Savinase 16. OL,絲毛蛋白酶Savinase 4. OT用量羊毛待處理品重量的O. 5 3%，絲毛蛋白酶Savinase 16. OL用量為羊毛待處理品重量的O. 2^1% ； 上述處理結束后，先使絲毛蛋白酶失活，再水洗后脫水。
3.根據權利要求I或2所述的羊毛纖維的表面改性方法，其特征是 所述步驟I)中的采用銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液處理羊毛待處理品，任選以下任意一種處理方式 方式一、 將羊毛待處理品浸泡在銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液中，羊毛待處理品與銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液的重量/體積比為lg/3(Tl00ml ;浸泡時間為10 30分鐘；方式ニ、 將銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液均勻地噴灑在羊毛待處理品上，羊毛待處理品與銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液的重量/體積比為lg/f 5ml ； 上述處理結束后，可用擠去多余水分的方式來控制羊毛待處理品的帶液量為9(Γ110%。
4.根據權利要求3所述的羊毛纖維的表面改性方法，其特征是 所述分散劑為分散劑MF、分散劑ΗΤ-5000或分散劑Η-423Ν ； 所述表面活性劑為平平加O或凈洗劑LS。
5.根據權利要求4所述的羊毛纖維的表面改性方法，其特征是 所述使絲毛蛋白酶失活，包括以下步驟 先調節PH至Γ4. 5，然后于7(T80°C處理8 12分鐘，從而使絲毛蛋白酶失活。
6.根據權利要求5所述的羊毛纖維的表面改性方法，其特征是 所述步驟4)的干燥為在100 120で下烘干至恒重。
全文摘要
本發明公開了一種羊毛的表面改性方法，以羊毛散纖維或者羊毛毛條作為羊毛待處理品，依次進行以下步驟1)采用銳鈦礦型TiO2納米粒子水性分散液處理羊毛待處理品；2)將步驟1)所得的羊毛待處理品用波長范圍250~400nm的紫外線燈照射1~24小時；3)將步驟2)所得的羊毛待處理品先用表面活性劑水溶液于20~50℃洗滌20~60分鐘；脫水后再清水洗2~4次；4)將上述步驟所得的羊毛待處理品干燥。采用本發明的方法可以使羊毛表面的鱗片結構部分被腐蝕破壞或全部剝除，從而使羊毛表面呈現光滑的形態。
文檔編號D06M10/06GK102677450SQ201210173659
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月28日 優先權日2012年5月28日
發明者崔志華, 張金蓮, 朱磊, 沈建軍, 牟水法, 陳海相, 陳維國 申請人:浙江理工大學, 浙江神州毛紡織有限公司