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《东华大学》 2002年
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山羊绒纤维结构与热学性能研究

侯秀良  
【摘要】: 我国山羊绒产量、质量居世界首位。提高后整理水平是山羊绒工业目前的工作重点。文献上对山羊绒的基础研究大多以鉴别山羊绒与细支羊毛为目的,本文侧重于研究山羊绒纤维的结构与热学性能,并与细支羊毛作比较。 首次采用激光共焦显微拉曼光谱技术,对比研究了山羊绒、羊毛纤维的二硫键含量、蛋白质分子链的二级结构,表明山羊绒纤维胱氨酸二硫键含量约为羊毛的60%,而其有序α—螺旋含量高于羊毛。采用广角X-射线衍射仪(WAXD)、差示扫描量热仪(DSC),对比研究了两种纤维的结晶结构,首次明确提出山羊绒纤维结晶度高于羊毛纤维,细支羊毛纤维的结晶度、α-结晶度分别为山羊绒纤维的81%及76%。 采用DSC,比较研究了两种纤维的熔融相变以及玻璃化转变。两种纤维的DSC熔融曲线都具有双熔融峰,熔融温度没有明显差异,双熔融峰的形态有细微差异。山羊绒纤维的玻璃化温度比羊毛纤维高约5℃,转变范围宽约5℃。动态热机械分析仪的TMA模式表明山羊绒单纱在219℃发生收缩,在230℃发生突变伸长。首次认为山羊绒纤维在干态与湿态下的熔融机理可能不同:在干态下,山羊绒纤维双股α-螺旋链可能解链,导致大分子发生相对滑移,纱线突变伸长,而在湿态下,结晶的α—螺旋链转变为无规卷曲链,纱线发生过缩。 采用高温染样机及有关热箱,研究了热处理对山羊绒纱线、纤维性能及微观结构的影响。山羊绒纱线在热处理过程中,含水率越高,损伤越严重。与松弛蒸纱相比,张紧蒸纱后的山羊绒纱线的强伸性能下降较多,尤其是断裂伸长率。130℃以上的松弛煮纱使山羊绒纤维结晶熔融,纱线发生过缩。120℃、5min张紧蒸纱使山羊绒纤维的初始模量下降,屈服区伸长率减小,断裂强力及断裂伸长率减小。首次提出了山羊绒纱线在张紧状态、松弛状态经120℃蒸汽处理不同时间、经98℃、130℃的沸水松弛热处理后纤维二硫键构象、蛋白质分子链二级结构、结晶度以及玻璃化温度均发生变化,这些变化与热处理过程中的温度、时间、含水率及张力等因素有关。 采用吴雄英等人研制的扭矩测定装置及动态热机械分析仪的拉伸应力松弛模式,研究了两种纱线的扭转定形及拉伸定形性能。首次得到山羊绒纱线的扭矩 松弛速率、拉伸应力松弛速率均慢于羊毛纱线,即山羊绒纱线扭转及拉伸定形性 能均差于羊毛的结论。 采用单纤维强力机及DCS一500型岛津强力机,分别研究了山羊绒单纤维的 强伸性能及纤维集合体的压缩性能。山羊绒纤维比强度、初始模量高于羊毛纤维、 弹性特征更明显的力学性能证实山羊绒纤维结晶度高于羊毛纤维。与分梳的细绵 羊毛相比,山羊绒纤维集合体压缩力小约20%,压缩力松弛慢,压缩弹性好:山 羊绒的压缩力随卷曲密度或纤维直径的提高而提高;纤维集合体压缩力小,手感 柔软。 本文的研究更深入地认识了山羊绒与细支羊毛纤维在结构、热学性能、强伸 性能方面的异同点,对于合理制定山羊绒制品的后整理工艺、洗涤熨烫具有一定 的理论参考价值。另外,客观地表征了山羊绒纤维优良的手感柔软性及压缩弹性。
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