王宗乾， 楊海偉,2， 湯立洋， 解項(xiàng)東

(1. 安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 安徽 蕪湖 241000；2. 惠而浦(中國)股份有限公司 洗滌性能部， 安徽 合肥 230000)

漂白羊毛的防紫外線整理及其耐光穩(wěn)定性能

王宗乾1， 楊海偉1,2， 湯立洋1， 解項(xiàng)東1

(1. 安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 安徽 蕪湖 241000；2. 惠而浦(中國)股份有限公司 洗滌性能部， 安徽 合肥 230000)

為提升羊毛織物的白度，同時延緩其光黃變速率，采用氧化漂白和氧化/還原聯(lián)合漂白工藝對其進(jìn)行處理，并對漂白羊毛進(jìn)行紫外線光照實(shí)驗(yàn)，測試其光黃變歷程，探討了漂白工藝對羊毛形貌與光穩(wěn)定性能的影響；采用紫外線吸收劑UVFW對羊毛進(jìn)行整理，分析了UVFW整理對其耐光穩(wěn)定性能的影響。結(jié)果表明：漂白工藝在提升羊毛白度的同時，將加速其光黃變速率，同時加劇其光脆損程度；經(jīng)1%(o.w.f)UVFW整理后，聯(lián)合漂白處理的羊毛織物表現(xiàn)出較高的耐光穩(wěn)定性能，光照6 h后白度仍高于氧漂羊毛織物，其原因在于聯(lián)合漂白羊毛在獲得較高起始白度的同時，羊毛纖維表面具有更高的表面潤濕與吸附能力，有利于UVFW的吸附和擴(kuò)散。

羊毛； 光黃變； 漂白； 紫外線吸收劑； 耐光穩(wěn)定性能； 表面潤濕性能

羊毛織物具有柔和的光澤、優(yōu)良的彈性、豐滿的手感及良好的保暖與耐磨性能，深受國內(nèi)外消費(fèi)者的喜愛[1]，但羊毛受生長環(huán)境和日照等多種因素的影響，其顏色通常為淺黃色或黃色,影響白色與淺色成品的外觀以及織物的染色后續(xù)加工，因此，羊毛織物的漂白處理是一項(xiàng)重要的染整加工工序[2]。研究表明，羊毛漂白較多采用氧化漂白工藝，重要原因在于氧化漂白具有較高的白度穩(wěn)定性能[3-5]，采用的氧化劑包括過氧化氫[6]、過氧乙酸[7]、過氧尿素[8]等。同時，研究還表明，采用活化劑等成分協(xié)助氧化漂白，可有效降低漂白溫度，降低纖維的損傷[9-10]。此外，羊毛漂白還可采用氧化/還原連續(xù)漂白工藝，較少單獨(dú)采用還原漂白工藝，氧化/還原聯(lián)合漂白工藝下，羊毛織物可獲得更高的白度[4,11]。

羊毛織物耐光穩(wěn)定性能差，在服用過程中易發(fā)生光黃變和光脆損，造成服用性能與外觀質(zhì)量的嚴(yán)重下降。文獻(xiàn)[12]研究證明，漂白羊毛的耐光穩(wěn)定性能更差，原因在于未漂白羊毛的光漂白與光黃變反應(yīng)同時進(jìn)行，而氧化漂白工藝中雜色生色團(tuán)結(jié)構(gòu)被破壞，羊毛的光漂白效應(yīng)減弱，同時氧化漂白中近30%的胱氨酸被氧化為磺基丙氨酸，而胱氨酸被研究證實(shí)為羊毛發(fā)生光黃變的抑制劑，綜合效應(yīng)致使氧化漂白羊毛織物的耐光穩(wěn)定性能更差。研究同時證明，防紫外線整理是提升羊毛光穩(wěn)定性能的一種有效手段[13]，整理到羊毛纖維上的紫外線吸收劑可吸收紫外線，并將吸收的紫外線能量通過熱能、磷光、熒光等形式散發(fā)出去，吸收劑結(jié)構(gòu)自身又回到基態(tài)，從而保護(hù)了羊毛纖維[14]。但因分子結(jié)構(gòu)的原因，紫外線吸收劑常帶有黃色色澤，故紫外線整理工藝將降低羊毛織物的白度，導(dǎo)致其白度在未光照前就有了較大程度的下降，大大損耗了漂白工藝對織物白度的提升[4]，因此，羊毛漂白工藝與防紫外線整理工藝的研究具有較高的價(jià)值和應(yīng)用意義，以期達(dá)到提升羊毛耐光穩(wěn)定性能的同時，不降低漂白羊毛的白度。當(dāng)然，合成和研發(fā)新型的紫外線吸收劑，降低紫外線吸收劑對羊毛起始白度的影響也是一項(xiàng)重要研發(fā)途徑。

前期研究已證明，雙漂工藝下蠶絲織物可獲得更高的白度，將雙漂蠶絲與紫外線整理工藝配合可獲得較高耐光穩(wěn)定性能，同時光照歷程中，蠶絲的白度沒有顯著降低[15]。由此，本文分別采用氧漂和氧化/還原聯(lián)合漂白工藝對羊毛織物進(jìn)行處理，闡明漂白工藝對羊毛光穩(wěn)定性能的影響規(guī)律，并采用具有代表性的苯并三唑結(jié)構(gòu)紫外線吸收劑UVFW對漂白羊毛織物進(jìn)行處理，并探討漂白工藝與UVFW作用于羊毛織物后對其耐光穩(wěn)定性能的影響規(guī)律，從纖維形貌、光譜特性與表面潤濕性能等角度探討了氧化/還原聯(lián)合漂白羊毛經(jīng)UVFW整理顯著提升羊毛織物耐光穩(wěn)定性能的作用機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

羊毛機(jī)織物(市售，簡稱羊毛織物)，實(shí)驗(yàn)前將該織物在40 ℃、質(zhì)量濃度為1 g/L的平平加O水溶液中處理15 min，再經(jīng)自來水漂洗，以除去織物表面沾染的油污，室溫下晾干，備用。

紫外線吸收劑 UVFW(亨斯邁紡織染化有限公司)，30% H2O2、焦磷酸鈉、二氧化硫脲、保險(xiǎn)粉等，均為分析純。

1.2 氧化漂白工藝

配制氧化漂白液，其中H2O2和焦磷酸鈉的質(zhì)量濃度分別為30 g/L和6 g/L，調(diào)節(jié)pH值至9.0，在60 ℃、浴比為1∶50的條件下漂白60 min。漂白后的羊毛織物經(jīng)自來水漂洗，室溫自然晾干。

1.3 氧化/還原聯(lián)合漂白工藝

將氧化漂白的羊毛織物進(jìn)行還原漂白，還原漂白工藝參數(shù)為：二氧化硫脲和保險(xiǎn)粉的質(zhì)量濃度分別為0.5 g/L和0.4 g/L，調(diào)節(jié)pH值為6.5，在50 ℃下漂白1 h，浴比為1∶50；還原漂白工藝后，織物經(jīng)自來水漂洗，室溫自然晾干。經(jīng)氧化/還原聯(lián)合漂白工藝處理的羊毛織物簡稱為聯(lián)合漂白羊毛織物。

1.4 UVFW整理工藝

分別對未漂羊毛織物(即羊毛織物原樣)、氧漂羊毛織物、聯(lián)合漂白羊毛織物進(jìn)行UVFW整理。UVFW整理采用浸漬工藝，工藝參數(shù)如下：UVFW用量分別為1%、3%(o.w.f)，用甲酸調(diào)節(jié)工作液的pH值為4.0，浴比為1∶50，在80 ℃下處理1 h；浸漬結(jié)束后，經(jīng)自來水漂洗，并在室溫下自然晾干[15]。

1.5 紫外線光照實(shí)驗(yàn)方法

在ZN-P型紫外光耐氣候試驗(yàn)箱(南京環(huán)科試驗(yàn)設(shè)備有限公司)中進(jìn)行紫外線光照實(shí)驗(yàn)，紫外光源由8只UVB紫外燈管組成，其能量發(fā)射光譜波長范圍與發(fā)射峰值見文獻(xiàn)[16]。紫外光照裝置采用冰水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，保持光照織物環(huán)境溫度為30 ℃，相對濕度為60%。每隔2 h取出光照織物試樣，并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)與指標(biāo)的測試。

1.6 測試方法

1.6.1 羊毛纖維表觀形貌觀察

采用S- 4800型掃描電子顯微鏡(日本日立)分別對未漂羊毛、氧漂羊毛、聯(lián)合漂白羊毛織物的形貌進(jìn)行觀察。首先將待測試樣黏附于樣品臺上，放入SBC-12型離子濺射儀對待測樣品進(jìn)行鍍金，隨后將鍍金試樣放置于掃描電鏡置物臺上，抽真空后即可開始測試。

1.6.2 羊毛表面潤濕性能測試

采用DCAT-11型表面張力儀(德國Dataphysics儀器公司)分別對未漂羊毛、氧漂羊毛、聯(lián)合漂白羊毛織物的潤濕性能與表面接觸角進(jìn)行測試。具體測試方法與參數(shù)如下：室溫下，采用Wilhelmy吊片法[17]測試不同待測樣品的潤濕性能，設(shè)置試樣前進(jìn)和后退速度均為0.05 mm/s，樣品浸入的深度為3.00 mm；并通過系統(tǒng)自帶分析軟件記錄試樣與液體的動態(tài)接觸角。每個試樣測3次，取平均值，測試溶液選用蒸餾水，其表面張力為72.8 mN/m。

1.6.3 吸附與擴(kuò)散性能測試

通過殘液吸光度法表征不同羊毛織物對UVFW的吸附和擴(kuò)散性能。具體工藝參數(shù)為：配制3份用量為10%(o.w.f)的UVFW整理液，pH值為4.0，浴比為1∶50，在80 ℃下分別對未漂羊毛、氧漂羊毛、聯(lián)合漂白羊毛織物進(jìn)行防紫外線整理1 h，整理結(jié)束后，取出羊毛織物，采用UV2600型紫外可見光譜儀(上海天美)對3份殘液進(jìn)行光譜測試，結(jié)果用于表征不同羊毛織物對整理劑UVFW的吸附與擴(kuò)散性能。

1.6.4 白度與黃度與反射率測試

采用LB-48B型熒光白度測定儀(深圳藍(lán)博檢測儀器有限公司)對羊毛織物的藍(lán)光白度(R457)值進(jìn)行測試，每個試樣測3次，取平均值。

采用Datacolor650型測配色儀，對羊毛織物的反射率與三刺激值X、Y、Z進(jìn)行測試，測試光學(xué)參數(shù)設(shè)定為D65，2°視角，波長范圍為400～700 nm。采樣孔直徑為16 mm。其中羊毛織物的相對黃度值Yi根據(jù)下式[4]進(jìn)行計(jì)算：

Yi=Y-Z

1.6.5 織物斷裂強(qiáng)力的測試

參照GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長的測定 條樣法》，對羊毛織物試樣進(jìn)行強(qiáng)力指標(biāo)測試，每個試樣測試3次，取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 羊毛織物紫外線光照黃變歷程

將未漂白的羊毛織物放置于紫外光耐氣候試驗(yàn)箱中進(jìn)行光照處理，光照過程中每隔2 h取出織物試樣，測試其白度、反射率及三刺激值，并計(jì)算各織物試樣的相對黃度值，整個光照時長為18 h；依據(jù)不同光照時間后羊毛織物的白度值得到光照過程中羊毛白度的變化曲線，結(jié)果如圖1所示；依據(jù)光照過程中羊毛織物相對黃度值的差值，得到織物光照過程中黃度的變化曲線，結(jié)果如圖2所示。

圖1 羊毛紫外線光照白度變化曲線Fig.1 Whiteness change curve of wool under UV irradiation

圖2 羊毛紫外線光照黃度變化曲線Fig.2 Yellowness change curve of wool under UV irradiation

從圖1、2可看出，紫外線光照過程中，隨著光照時間的延長，羊毛織物的白度逐漸降低，黃度逐漸升高。經(jīng)18 h的紫外線光照后，羊毛織物由起始白度值58.73%降低至50.40%，白度值下降率為0.46%/h。依據(jù)圖1、2曲線的變化斜率可知，羊毛織物在紫外線光照的初始階段，其白度和黃度的變化速率明顯高于整個光照區(qū)間。紫外線光照導(dǎo)致羊毛織物發(fā)生光黃變，這是由于羊毛是蛋白質(zhì)纖維，在紫外線輻射過程中，羊毛蛋白質(zhì)中的芳香族氨基酸吸收了紫外線能量而發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成黃色物質(zhì)而導(dǎo)致羊毛發(fā)生黃變，使其白度值降低，黃度值增加[12-13]。

本文同時測試了光照過程中羊毛織物反射率的變化，結(jié)果如圖3所示。由圖可看出：相對于羊毛織物原樣，經(jīng)紫外線光照后，羊毛織物在 400～700 nm整個可見光波段的反射率有明顯降低，但隨著紫外線光照時間的繼續(xù)延長，黃變羊毛的反射率下降幅度并不顯著，反射率下降僅表現(xiàn)在400～550 nm的短波段區(qū)間；因曲線較為接近，圖3中僅標(biāo)注了光照8 h和16 h的反射率曲線。產(chǎn)生上述結(jié)果的原因在于羊毛的光黃變是緩慢持續(xù)進(jìn)行的反應(yīng)過程，且羊毛蛋白質(zhì)在紫外線光照過程中生成的黃色發(fā)色團(tuán)將增加對短波長波段光子能量的吸收，因此，相對其他波段區(qū)間，400～550 nm短波段區(qū)間的反射率下降較為明顯。

圖3 羊毛紫外線光照反射率變化曲線Fig.3 Reflectance change curve of wool under UV irradiation

2.2 漂白羊毛及其光黃變歷程

對織物的白度、黃度、織物斷裂強(qiáng)力進(jìn)行測試，結(jié)果如表1所示。漂白工藝前后羊毛織物的反射率曲線如圖4所示。

表1 漂白羊毛織物性能指標(biāo)Tab.1 Properties of bleached wool fabric

圖4 漂白羊毛的反射率曲線Fig.4 Reflectance curves of bleached wool fabric

由表1可知，相比未經(jīng)漂白處理的羊毛織物原樣，經(jīng)氧漂和聯(lián)合漂白處理后織物白度值分別提升了1.50%和4.17%，黃度值分別降低了0.4和1.48，結(jié)合圖4中反射率曲線可看出，聯(lián)合漂白羊毛織物具有更高的反射率，即聯(lián)合漂白工藝可使羊毛織物獲得更高的白度。不同漂白工藝引起羊毛織物強(qiáng)力不同程度的損傷。由表1數(shù)據(jù)計(jì)算可知：氧漂工藝后，織物的強(qiáng)力下降了3.17%；而聯(lián)合漂白工藝后，織物強(qiáng)力有了更大幅度的下降，下降幅度為5.00%。經(jīng)漂白處理后羊毛織物的白度得到了一定程度的提升，這有助于提升羊毛織物的服用品質(zhì)，但漂白工藝是否會對羊毛織物的耐光穩(wěn)定性能產(chǎn)生不利影響以及具體影響程度需要進(jìn)一步研究。為此，本文實(shí)驗(yàn)對漂白羊毛織物的耐光穩(wěn)定性能進(jìn)行了測試，并與未經(jīng)漂白處理的羊毛織物原樣進(jìn)行對比，結(jié)果見圖5、6。

圖5 漂白羊毛紫外線光照白度變化曲線Fig.5 Whiteness change curves of bleached wool under UV irradiation

圖6 漂白羊毛紫外線光照黃度變化曲線Fig.6 Yellowness change curves of bleached wool under UV irradiation

從圖5可知，光照起始階段，氧漂、聯(lián)合漂白及未經(jīng)漂白處理的羊毛織物白度均有快速下降，紫外線光照2 h后，氧漂織物的白度甚至已低于未漂白的羊毛織物，這是因?yàn)樵谘跗に嚭螅蛎w維鱗片組織遭到破壞，紫外線光子能量將直接作用于特征氨基酸分子，減少了對紫外線光子能量的物理阻擋，有利于發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)；而聯(lián)合漂白工藝處理的羊毛織物起始白度較高，經(jīng)相同時間的紫外線光照，白度雖有降低，但仍高于氧漂及未漂白的羊毛織物試樣；當(dāng)光照時間延長至18 h后，3種羊毛織物試樣的白度已無限接近。從整個曲線的變化可得出，氧漂羊毛織物白度值由起始的60.23%降低到50.27%，下降速率為0.55%/h，聯(lián)合漂白羊毛白度值由62.9%降低到50.59%，下降速率為0.68%/h。由2.1可知，未漂白羊毛織物原樣白度下降速率為0.46%/h。綜上分析可知，氧漂和聯(lián)合漂白工藝都將加速羊毛織物的光黃變速率，其中聯(lián)合漂白工藝對羊毛紫外線光照光黃變性能的影響更為顯著。

黃度是表征羊毛織物耐光穩(wěn)定性能的另外一項(xiàng)指標(biāo)，由圖6的黃度變化曲線可知，經(jīng)相同時間的紫外線光照，漂白羊毛織物的黃度變化值大于未漂羊毛織物。由圖6可得出與圖5同樣的結(jié)論，即漂白工藝將加速羊毛織物的光黃變速率。綜上可知，漂白工藝雖然可暫時提升羊毛織物的起始白度，但也帶來了更差的耐光穩(wěn)定性能，其白度下降速率較未漂白織物更高，經(jīng)一定時間的紫外線光照后，漂白工藝帶來的白度提升值將消失殆盡。2.3 UVFW整理羊毛織物及其耐光穩(wěn)定性能

為探討UVFW整理工藝對羊毛織物，尤其對漂白羊毛織物耐光穩(wěn)定性能的影響規(guī)律，實(shí)驗(yàn)按照1.4所述方法，分別采用1%和3%(o.w.f)的UVFW對未漂、氧漂及聯(lián)合漂白羊毛織物進(jìn)行防紫外線整理，本文實(shí)驗(yàn)首先測試了經(jīng)UVFW整理后各羊毛試樣的白度值，結(jié)果如表2所示。

表2 UVFW整理后羊毛織物的白度Tab.2 Whiteness of wool after treated by UVFW

由表2可知：未漂白羊毛原樣分別經(jīng)1%、3%(o.w.f)UVFW整理后，其白度值相比羊毛原樣分別下降了1.61%和3.47%，可見UVFW防紫外線整理將對羊毛織物的白度產(chǎn)生較大影響，明顯降低織物原有的白度；氧漂羊毛織物起始白度較羊毛織物原樣提升了1.50，但經(jīng)1%、3%(o.w.f)的UVFW整理后，白度又分別降低了1.45%和2.79%，UVFW整理已經(jīng)完全抵消了氧漂工藝對織物白度提升的貢獻(xiàn)；聯(lián)合漂白羊毛織物經(jīng)1%(o.w.f)的UVFW整理后，白度值仍可維持在61.01%，高于氧漂羊毛織物的白度，若經(jīng)3%(o.w.f)的UVFW整理其白度值相比羊毛原樣仍提升了0.74%。為此，本文實(shí)驗(yàn)繼續(xù)考察了漂白羊毛經(jīng)UVFW整理后的耐光穩(wěn)定性能，結(jié)果見圖7、8。

圖7 UVFW整理羊毛紫外線光照白度變化曲線Fig.7 Whiteness change curves of wool treated by UVFW under UV irradiation

由圖7可知：經(jīng)UVFW整理的羊毛織物其耐光穩(wěn)定性能均得到了顯著提升，光照過程中，織物白度的下降速率遠(yuǎn)低于未經(jīng)UVFW整理的羊毛織物；同時，圖7中6條曲線的斜率較為接近，并無顯著差異，表明織物經(jīng)1%、3%(o.w.f)UVFW整理后，具有幾乎相同的耐光穩(wěn)定性能，增加UVFW用量對耐光穩(wěn)定性能的提升差異并不明顯，但羊毛織物試樣經(jīng)3%(o.w.f)UVFW防紫外線整理后，織物起始白度相對于1%(o.w.f)UVFW整理卻有了明顯降低；在圖7的6種羊毛織物試樣中，經(jīng)聯(lián)合漂白+1%(o.w.f)UVFW整理后的羊毛織物在整個紫外線光照時段內(nèi)一直具有最高的白度值，且光照6 h后，白度仍高于氧漂羊毛織物的起始白度，光照12 h后，織物白度仍高于未漂羊毛織物原樣的起始白度值。由此可見，羊毛織物經(jīng)聯(lián)合漂白+1%(o.w.f)UVFW整理工藝可實(shí)現(xiàn)在不降低白度的前提下，提升羊毛的耐光穩(wěn)定性能。

由圖8可知，6種織物試樣的黃度變化曲線存有交叉，變化趨勢不如白度變化曲線明顯，但從中仍可得出經(jīng)聯(lián)合漂白+1%(o.w.f)UVFW整理工藝處理的羊毛織物在相同光照條件下，具有最低的黃度值，且織物產(chǎn)生黃變的速率最為緩慢。

紫外線光照過程中，羊毛織物除產(chǎn)生光黃變問題外，還將產(chǎn)生光脆損問題，為此測試了羊毛織物經(jīng)紫外線光照后織物的斷裂強(qiáng)力，用于表征紫外線光照引起羊毛織物的光脆損程度，結(jié)果如表3、4所示。

表3 紫外線光照對羊毛織物強(qiáng)力的影響Tab.3 Influence of UV irradiation on wool fabric strength

注：表中光照后強(qiáng)力數(shù)據(jù)為紫外線照射18 h后的數(shù)據(jù)。

表4 紫外線光照對UVFW整理羊毛織物強(qiáng)力的影響Tab.4 Influence of UV irradiation on strength of wool fabric treated by UVFW

注：表中光照后強(qiáng)力數(shù)據(jù)同樣為紫外線照射18 h后的數(shù)據(jù)；損失率1為光照前后織物強(qiáng)力的實(shí)際損失率；損失率2為減去因漂白工藝對織物強(qiáng)力損失后的折算損失率，用于表示僅紫外線光照對織物強(qiáng)力損失率的貢獻(xiàn)。

由表3中數(shù)據(jù)可知：紫外線光照后，不同羊毛織物的強(qiáng)力均受到了不同程度的損傷，同時漂白工藝自身也對羊毛織物的強(qiáng)力造成損傷；相同紫外線光照時間下，未漂羊毛織物的強(qiáng)力損失率最低，而聯(lián)合漂白羊毛織物強(qiáng)力損失率最高，其值為20.52%，幾乎是羊毛原樣損失率的2倍，這進(jìn)一步表明了漂白工藝雖然可提升羊毛織物的白度，但將對織物的耐光穩(wěn)定性能帶來不利影響。

由表4中數(shù)據(jù)可知，UVFW整理后的織物經(jīng)相同時間的紫外線光照后，織物的強(qiáng)力損失率均有顯著下降，表明紫外線吸收劑UVFW整理有助于提升羊毛織物的耐光穩(wěn)定性能，降低織物的光脆損，且UVFW質(zhì)量濃度的增加有利于保護(hù)織物強(qiáng)力。其中聯(lián)合漂白+1%(o.w.f)UVFW整理的羊毛織物其強(qiáng)力損失率雖然是6種織物試樣中最高的，但該織物光照后的強(qiáng)力相對于羊毛織物原樣僅下降了約10%，仍處于較低水平。若消除漂白工藝對羊毛強(qiáng)力帶來的損失，即通過損失率2的數(shù)據(jù)可知，聯(lián)合漂白羊毛織物經(jīng)UVFW整理后，強(qiáng)力損失率低于氧漂和未漂羊毛織物。綜上可知，經(jīng)聯(lián)合漂白工藝后的羊毛織物，若再經(jīng)1%(o.w.f)的UVFW整理工藝，可實(shí)現(xiàn)羊毛織物獲取較高的白度，同時具備優(yōu)良的耐光穩(wěn)定性能，在紫外線光照過程中，該組合工藝下羊毛織物的白度可一直維持在較高水平。2.4 UVFW提升漂白羊毛光穩(wěn)定的機(jī)制為表征漂白工藝對羊毛纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，本文實(shí)驗(yàn)對不同工藝處理羊毛織物的形貌進(jìn)行了測試，結(jié)果如圖9所示。

圖9 羊毛纖維的形貌Fig.9 Morphologies of wool fiber.(a) Unbleached wool(×2 000); (b) Wool bleached by oxidation bleaching process(×2 200); (c) Wool bleached by oxidation/reduction combined bleaching process (×2 000)

羊毛纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)由鱗片組織(表皮層)、皮質(zhì)層、髓質(zhì)層(毛髓)3層結(jié)構(gòu)組成，其中鱗片組織(表皮層)形貌對化學(xué)藥劑在羊毛纖維上的擴(kuò)散速率和最終吸附量起著支配和控制作用。由圖9可知：未漂羊毛織物纖維鱗片組織特征明顯，形貌完整；氧漂羊毛纖維鱗片組織有了一定程度的破壞，鱗片形貌不再完整，原因在于氧漂工藝中，氧化劑對分布在鱗片組織中的二硫鍵作用，將其氧化并可形成少量的水溶性蛋白，致使鱗片組織部分破壞脫落，從而造成鱗片表層內(nèi)外滲透壓之差，氧化劑處理液向纖維內(nèi)滲透，羊毛纖維色素成分被氧化脫色；聯(lián)合漂白工藝后羊毛纖維表觀形貌更為粗糙，鱗片組織不再明顯，表面侵蝕現(xiàn)象突出，原因在于氧漂工藝后再經(jīng)還原工藝處理，羊毛鱗片層中仍存有的二硫鍵結(jié)構(gòu)將被還原斷鍵，形成可溶性蛋白質(zhì)，纖維蛋白質(zhì)主體成分受損，且纖維表面成分剝離，鱗片層組織對化學(xué)藥劑的阻礙與屏障效應(yīng)顯著減弱[18]，還原劑處理液擴(kuò)散快速進(jìn)入纖維內(nèi)部，基于還原脫色機(jī)制進(jìn)一步對羊毛色素成分作用，提升羊毛纖維的白度。上述3種羊毛纖維形貌的表征結(jié)果與漂白工藝對羊毛織物起始強(qiáng)力損失數(shù)據(jù)相呼應(yīng)，漂白工藝對纖維的損傷導(dǎo)致了織物強(qiáng)力的損失，其中聯(lián)合漂白工藝處理的羊毛纖維其損傷更為嚴(yán)重，織物的強(qiáng)力損失率也較高。

進(jìn)一步采用表面張力儀對不同工藝處理羊毛織物的表面潤濕性能進(jìn)行了測試，并分析不同試樣的動態(tài)接觸角，結(jié)果如表5所示。羊毛織物表面潤濕性能測試結(jié)果如圖10所示。

表5 羊毛織物的動態(tài)接觸角Tab.5 Dynamic contact angle of wool fabrics (°)

注：1—后退曲線；2—前進(jìn)曲線。圖10 羊毛織物的表面潤濕性能曲線Fig.10 Surface wetting property curves of wool fabric.(a) Unbleached wool; (b) Oxidation bleached wool; (c) Oxidation/reduction combined bleached wool

動態(tài)接觸角由前進(jìn)接觸角和后退接觸角2部分組成，其中前進(jìn)接觸角是指試樣進(jìn)入試液的動態(tài)接觸角，體現(xiàn)液體潤濕固體表面的能力，對拒水性敏感；后退接觸角是指試樣離開試液的動態(tài)接觸角，體現(xiàn)液體從固體表面移去的難易，對親水性敏感，二者之差為接觸角滯后值，可體現(xiàn)試樣的潤濕性能及其他性能[19]。由表5數(shù)據(jù)可知，聯(lián)合漂白羊毛織物的前進(jìn)接觸角和后退接觸角均為3種測試羊毛織物中的最小值，且滯后值最大。上述數(shù)據(jù)表明聯(lián)合漂白羊毛織物具有更好的表面潤濕性能，即羊毛織物經(jīng)過聯(lián)合漂白工藝后，其表面潤濕性能得到了明顯提升。

為證實(shí)漂白工藝對羊毛織物表面潤濕性能的影響，本文實(shí)驗(yàn)放大了防紫外線整理工藝中紫外線吸收劑UVFW的用量，并對不同羊毛織物的UVFW整理殘液進(jìn)行光譜測試，結(jié)果如圖11所示。其光譜特征因UVFW為苯并三唑結(jié)構(gòu)紫外線吸收整理劑而呈現(xiàn)典型的“馬鞍型”。

圖11 羊毛織物UVFW整理殘液的光譜曲線Fig.11 Spectral curves of residual UVFW finishing liquids of wool fabric

由圖11可知：經(jīng)相同工藝的UVFW整理后，未漂羊毛織物殘液中UVFW的吸光度最高，表明殘液中還存有較高濃度的UVFW成分；氧漂羊毛織物殘液中UVFW的光譜信號強(qiáng)度居中，而聯(lián)合漂白羊毛織物殘液中UVFW光譜信號強(qiáng)度最弱。綜上分析可表明，聯(lián)合漂白羊毛織物的整理殘液中含有的UVFW質(zhì)量濃度最低，即相同整理工藝下，聯(lián)合漂白羊毛織物吸附的UVFW成分最多。

綜合纖維的形貌、羊毛織物的表面潤濕性能以及UVFW整理殘液的光譜分析可得出，聯(lián)合漂白工藝后，因鱗片組織的破壞以及表面的侵蝕，羊毛織物具有更高的表面潤濕性能和吸附能力，在UVFW防紫外線整理中，相同工藝條件下，聯(lián)合漂白羊毛織物可吸附更多的UVFW分子，使其耐光穩(wěn)定性能得到更大程度的提升，這也很好地解釋了盡管聯(lián)合漂白羊毛織物的起始強(qiáng)力受到了一定程度的損失，但經(jīng)UVFW整理后，紫外線光照過程中其光脆損速率反而較低，紫外線光照后織物強(qiáng)力損失率仍維持在較低的水平；因聯(lián)合漂白羊毛織物可獲得更高的起始白度，因此采用聯(lián)合漂白+1%(o.w.f)UVFW整理工藝可賦予羊毛織物優(yōu)良的耐光穩(wěn)定性能，并使羊毛織物在紫外線光照過程中一直保持較高的白度。

3 結(jié) 論

1)羊毛織物耐光穩(wěn)定性能差，受紫外線光照易發(fā)生光黃變和光脆損，同時漂白工藝將加劇羊毛織物的光黃變和光脆損，致使其耐光穩(wěn)定性能進(jìn)一步變差。

2)UVFW整理可提升羊毛織物的耐光穩(wěn)定性能，但羊毛織物的起始白度將有明顯降低。

3)聯(lián)合漂白+1%(o.w.f)UVFW整理工藝可提升羊毛的耐光穩(wěn)定性能，同時可實(shí)現(xiàn)光照過程中羊毛織物的白度維持在較高水平。其原因在于聯(lián)合漂白工藝后，羊毛鱗片組織的破壞以及表面的侵蝕致使羊毛織物具有更高的表面潤濕性能和吸附能力，在UVFW的防紫外線整理中，相同的工藝條件下，聯(lián)合漂白羊毛織物將吸附更多的UVFW分子，其耐光穩(wěn)定性能得到了更高程度的提升。

FZXB

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Anti-ultraviolet finishing and light stability of bleached wool

WANG Zongqian1, YANG Haiwei1,2, TANG Liyang1, XIE Xiangdong1

(1.CollegeofTextilesandFashion,AnhuiPolytechnicUniversity,Wuhu，Anhui241000,China；2.WashingPerformanceDepartment,WhirlpoolChinaLtd.,Hefei，Anhui230000,China)

In order to improve the whiteness and decrease the light yellowing rate of wool fabric, the wool fabric was bleached by oxidation and oxidation/reduction combined bleaching process firstly, and then the bleached wool fabric was irradiated by UV light, its light yellowing process was measured, and the influence of bleaching on morphology and light stability of wool fabric was discussed. The anti-ultraviolet finishing of wool was treated with UV absorbent UVFW and the UVFW finishing effect on the wool light stability was discussed. The results show the whiteness of wool increases, and the light yellowing rate and light tender rate also increase. The wool fabric treated by oxidation/reduction combined bleaching process and anti-ultraviolet finishing with 1%(o.w.f)UVFW has good light stability, and its whiteness is even slightly higher than that of oxidation bleached wool fabric after UV irradiation for 6 h, which will contribute to higher whiteness, higher surface wettability and adsorption capacity to improve the adsorption and diffusion of UVFW to wool fiber.

wool; light yellowing; bleach; UV absorber; light stability; surface wettability

2016-05-25

2016-12-19

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51503002)；安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1608085QB43)；安徽省高校自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(KJ2016A796)

王宗乾(1982—)，男，副教授，博士。研究方向?yàn)樵偕鞍踪|(zhì)復(fù)合材料與生態(tài)加工技術(shù)。E-mail: wzqian@ahpu.edu.cn。

10.13475/j.fzxb.20160506309

TS 192.7

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