研究背景

羊毛织物因其丰满的手感、优异的保暖性、*的悬垂性以及良好的弹性而备受消费者的青睐。由于纤维表面共价结合的脂质以及高交联（异肽键和二硫键）的致密鳞片层的存在，使得本该亲水的蛋白质纤维变得疏水，不仅影响羊毛织物穿着过程中的吸湿排汗性，而且严重影响染料在纤维表面的吸附与扩散。通过低浓度羟胺首先去除羊毛纤维表面共价结合的脂质，降低纤维的疏水性。然后利用L-半胱氨酸打开角蛋白内部的二硫键，同时形成新的二硫键，将L-半胱氨酸结合到羊毛纤维上，进而提高纤维的亲水性，改善羊毛的轧染性能。

实验仪器与方法 

实验使用了德国KRÜSS公司的DSA30接触角测试仪。

织物的润湿性测试：通过水滴的铺展时间来表征羊毛织物的润湿性，采用DSA30接触角测试仪滴加2 μL去离子水，记录从液滴接触织物开始至铺展过程镜面反射*消失所需的时间。

实验结果与讨论 

羟胺处理条件对织物润湿性的影响

羊毛纤维表面结合的脂质主要是以硫酯键、氧酯键形式共价交联存在的，羟胺可以通过亲核取代使全部的硫脂键及部分的氧酯键发生断裂，反应过程如图1所示，生成相应的羟肟酸以及羟基或者巯基。

图 1  羟胺与羊毛的作用机制

羟胺处理温度及时间对织物润湿性的影响如图2所示，在同一温度下随着羟胺处理时间的延长，水滴的铺展时间逐渐减小，羊毛织物表面逐渐变得亲水，水滴最快可在2s内完成铺展。此外，温度对处理织物达到最佳亲水状态时间有显著影响。在50℃下达到最佳亲水效果需要处理90min，60℃下为50min，而在70℃下仅仅需要40min，说明高温有助于加快羟胺与硫脂键、氧酯键的反应速率。为避免高温对羊毛纤维造成不必要的损伤，羟胺处理温度以60℃为宜，处理时间为50min。

图 2 羟胺处理温度及时间对织物润湿性的影响

L-半胱氨酸对织物润湿性的影响

L-半胱氨酸可打开羊毛纤维上二硫键，并生成新的二硫键，L-半胱氨酸与羊毛纤维的反应机制如图3所示。

图 3  L-半胱氨酸与羊毛纤维的反应机制

L-半胱氨酸处理温度及时间对织物润湿性的影响如图4所示。在相同温度下，随着L-半胱氨酸处理时间的延长，织物的水滴铺展时间不断减小，亲水性不断提高。此外，随着处理温度的升高，织物达到最佳亲水效果的时间也不断减小。40℃下对织物进行 L-半胱氨酸处理，达到最佳亲水效果(水滴铺展时间大约2s)的时间大于120min，50 ℃下为60min，而在60℃下仅需要30min，说明较高的温度可以加快L-半胱氨酸的反应速率。为避免高温对羊毛的损伤，60℃下处理30min为最宜。

图4  L－半胱氨酸处理温度及时间对织物润湿性的影响

结论 

1.    采用羟胺、L-半胱氨酸对羊毛织物进行改性，极大地提升了织物的亲水性且对纤维表观形貌基本上没有影响。

2.    根据单因素实验的结果分析，羊毛织物最佳处理工艺为：盐酸羟胺用量7%( owf)，氢氧化钠浓度16. 7×10^－2 mol / L，60 ℃处理50 min; L－半胱氨酸用量20%( owf)，氨水浓度4.7×10^－2 mol / L，60 ℃处理30 min。

本文有删减，详细信息请参考原文

李游亚,胡蝶,赵强强,何瑾馨.羊毛亲水改性及其在活性染料轧染中的应用[J].毛纺科技,2021,49(07):15-20.