涤纶/羊毛/氨纶针织混纺物色渍分析及其低成本改善方法
文献综述
1 羊毛、涤纶、氨纶纤维及其混纺物概述
1.1 羊毛的结构与性能
羊毛是由鳞片层、皮质层和髓质层组成，是细而长的实心圆柱体，成卷去状，如图1所示[1]。羊毛的鳞片层由片状鳞片细胞组成。皮质层是羊毛纤维的主要组成部分，是由许多细长的，两端尖形的纺锤状细胞排列堆积而成，细胞间存在着一些缝隙，缝隙中充满空气，皮质层决定了羊毛纤维的化学和无力机械性质。髓质层在羊毛纤维的中心部分，是一种不透明的物质，细羊毛没有髓质层，只有粗羊毛才有髓质层。
图1 羊毛纤维的生态结构
羊毛纤维的化学组成主要是角朊，它是由多种α-氨基酸缩合而成的链状大分子，组成角朊的元素有：碳、氧、氮、氢、硫等，角朊大分子如图2所示：
......HNHCR1OCHNHCR2OCHNHCR3OC......
图2 角朊大分子的化学结构
图2中R1、R2、R3代表不同的氨基酸，约有20余种，有的氨基酸能使角朊主
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链间形成支链，因而角朊大分子具有网状结构。
羊毛有很强的吸湿能力，在标准状态下(温度20℃，相对湿度65%)，它的回潮率为16%。将羊毛纤维浸于低温水中，纤维在直径和长度方向发生了程度不同的膨化。当水温提高到80~110℃时，羊毛角朊开始水解，当温度达到200℃时，羊毛纤维全部破坏，几乎全部溶解。冷的烯酸对羊毛没有破坏作用，冷浓酸短时间处理羊毛不会影响其强力。但浓的强酸会引起羊毛显著破坏，破坏程度取决于处理的温度和时间。羊毛对碱的抵抗力是比较差的。
羊毛纤维是天然蛋白质纤维，具有手感柔软，质地坚牢，有良好的弹性及保暖性、光泽柔和等优点，但其织物洗涤困难，硬挺性不高且价格较贵[2,3]。 1.2 涤纶的结构与性能
涤纶是的化学组成主要为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其结构如图3所示：
OHOCH2CH2OCOCOH2CH2COnH
图3 聚对苯二甲酸乙二醇酯化学结构
涤纶分子有很高的强度和耐磨性，抗皱性超过一切纤维，织物的保型性好。由于涤纶的组成中缺少亲水性基团，纤维的吸湿性很小，在标准状态下，回潮率为0.4%。涤纶有很强的耐光性，仅次于聚丙烯腈纤维。其耐热性也很好，熔点为258~263℃，软化点为240℃，玻璃化温度为67~81℃，不霉不蛀。
涤纶的结晶度很高，化学性质稳定，耐酸性很好，弱酸不会损伤纤维，强酸在高温时会引起强度下降。涤纶的耐碱性也很好，不过由于涤纶的分子结构中含有酯基，所以用强碱高温下长时间处理，会使酯键发生水解作用，纤维受到损伤。涤纶对次氯酸盐和过氧化物的作用是很稳定的，也不溶于一般的有机溶剂中。
尽管涤纶纤维性能优良，但是由于涤纶分子结构紧密及吸湿性低，染色较困难。用分散染料染色时，需采用特殊的染色方法，才能得到较浓的色泽[1,4]。并且易沾污、易燃、纤维上易积累静电荷、织物易起球等[3]。 1.3 氨纶的结构与性能
氨纶是一种重要的高技术纤维，具有软硬嵌段的区段结构，性能优异。作为连裤袜、泳衣具有高弹性、高回复性的特点；作为内衣、衬裤贴身舒适、保持形状，经多次洗涤不松弛。近年来，因其穿着舒适性和设计适应性好，还迅速应用
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到各种纤维的混纺外衣、针织外衣等高档面料和服装[5]。其主要化学组成是聚氨基甲酸酯，如图4所示：
OHNCOn
图4 聚氨基甲酸酯化学结构
其良好的弹性首先是由于它是由所谓软链段和硬链段组成的嵌段共聚物组成的网络结构所致，即具有“区段”网络结构。硬链段短，软锻段长。硬链段起结点作用，阻止受力时分子链产生滑移，软链段间分子作用力小，易运动，链段往往弯曲不规则，是产生弹性的必要条件之一。聚氨酯合成的主要反应，硬段、软段的结构，如图5所示：
OCNRNCO+HOOH+OCN预缩聚RNCO(醇化合物）(二异氰酸酯)OOCNRNHH2NOO醇化合物链段OONH2OCHNRNCOCR'O(NCO-预聚体)链扩展（快速反应）OHNR'HNC脲基结构OHNRHNC氨基甲酸酯基结构C氨基甲酸酯基结构HNRHNC脲基结构O醇化合物链段软链段硬链段软链段
图5 聚氨酯合成的主要反应及硬段、软段的结构[6]
弹性纤维的基本结构是按照橡胶的经典弹性理论来设计的。聚醚类的软链段是聚氧乙稀、聚氧丙烯和聚四氢呋喃的聚醚链段，如图6所示：
ORn
图6 聚醚类软链段结构式
(式中：R为—CH2CH2—、—CH(CH3)—CH2—、—CH2CH2CH2CH2—等)
它们之间的作用力主要为范德华力，不能形成氢键，作用很弱。聚酯类的软链段主要是混合二元醇的聚己二酸酯，形成聚酯链段，如图7所示：
H2CCmCOROOO3
n
图7 聚酯类软链段结构式