内蒙古工业大学本科毕业论文
第一章 原毛洗毛的机理与表面活性剂
1.1 原毛洗毛机理
1.1.1 羊毛的结构
羊毛纤维由三部分组成，包覆在毛干外部的鳞片层，组成羊毛实体部分的皮质层和位于毛纤维中心的髓质层。髓质层只存在于较粗的羊毛纤维中，细羊毛无髓质层。 鳞片层由角质化的扁平状蛋白细胞组成。似鱼鳞状重叠覆盖，其根部附着于毛下，梢部伸出毛干表面并指向毛尖，程度不同地突出于纤维表面并向外张开，形成陡面阶梯状[2]。鳞片在羊毛表面上的覆盖形态有三种：环状覆盖、瓦状覆盖和龟裂状覆盖。细羊毛多呈环状覆盖，半细毛多呈瓦状覆盖，粗毛多呈龟裂状覆盖。鳞片的表面不是完全光滑的，由于生理的、物理的或化学的原因，有的鳞片出现缺损。
鳞片层的主要作用是保护羊毛不受外界条件的影响而引起性质的变化。鳞片排列的疏密和附着程度，对羊毛的光泽和表面性质有很大的影响。粗毛的鳞片较稀，易紧贴于毛干上，使纤维表面光滑，光泽强；细羊毛的鳞片紧密，反光小，光泽柔和。鳞片层的存在还使羊毛具有定向摩擦效应。
皮质层是羊毛纤维的主要组成部分，是决定羊毛物理化学性质的基本物质。从纤维的横截面观察．皮质层有两种不同的皮质细胞，一种为结构较硫松的正皮质，另一种为结构较紧密的偏皮质。正、偏皮质细胞的性质有所不同，正皮质细胞含硫量比偏皮质细胞少，对酶及其他化学试剂反应活泼，盐基性染料易着色，吸湿性较大。偏皮质细胞含有较多的二硫键，是使羊毛分子联结成稳定的交联结构，对酸性染料有亲合力，对化学试剂的反应较差。在细羊毛中正皮质和偏皮质分别居于纤维的两半，形成双侧结构。
1.1.2 羊毛沾污的主要成分及其物理化学性质
羊毛中主要的非纤维成分是羊毛脂、羊汗、土杂和植物性杂质。羊毛脂和羊汗分别由羊身上毛囊基部中的皮脂腺所分泌，而土杂和植物性杂质则是在放牧过程中随风吹入或是在草地上沾上的尘土、沙泥和植物。这些沾污毛纤维的杂质必须通过洗毛除去。
1、羊毛脂的成分和性质
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a、羊毛脂的成分：
羊毛脂是羊身上脂肪腺的分泌物，它随着羊毛的生长而粘附在羊毛的表面。通常羊毛脂将羊毛粘结而形成毛束，从而可减少羊毛对外界暴露的表面，防止尘沙进入，以保护羊毛的物理化学性质不受或少受影响。因此羊毛保持一定的含脂率是非常必要的。含脂率过低，将会影响到羊毛的理化性质；反之，含脂率过高，则会影响到净毛率，这是毛纺企业在选购羊毛时比较关注的问题。
在供纺织用的动物纤维中，绵羊毛含脂量最高，约5%～25%，马海毛为5.5%～8%，山羊绒（毛）为4%，骆驼绒（毛）为4%，牦牛绒（毛）为5%～10%，兔毛为1%。
b、羊毛脂的性质：
羊毛脂的组成极为复杂，是数十种化合物的混合物。羊毛脂的性质由高级脂肪酸和高级一元醇的性质决定。因为羊毛脂是酸、醇的复杂混合物，其中既有羧基又有羟基，它们都是亲水性的，具有可溶性，但在这种混合物中也存在酸、醇中的憎水部分，即长的碳氢链或复杂的环状结构在分子结构中占优势，因而决定了羊毛脂并不能溶于水，而只能溶于憎水性的非极性溶剂中（如苯、四氯化碳、乙醚、己烷等）。这一特性便成为溶剂法洗毛的理论依据，也给水洗法洗毛提供了洗液配制的理论指导，如羊毛脂中高级脂肪酸遇碱能发生皂化反应，生成肥皂溶于水，但高级一元醇遇碱不能皂化，这就提示我们在洗毛时，单纯用碱不能将羊毛洗净，必须采用有效方法方能去除羊毛脂。
2、羊汗的成分和性质 a、羊汗的成份：
羊毛汗是羊身上汗腺的分泌物，其含量随羊的品种和羊龄而不同。羊毛汗是由各种脂肪酸钾盐以及磷酸盐和含氮物质组成，其含量约占原毛重量的5%～10%，一般细羊毛含汗量较低，而粗羊毛含汗量较高。如我国蒙古种羊毛含汗量为8%～9.6%，澳大利亚细羊毛为4%～8%，新西兰杂交种毛为7%～10%。羊汗的主要成份为：碳酸钾75%～80%，硫酸钾3%～5%，氯化钾3%～5%，硫酸钠3%～5%，有机物质3%～5%，其余为不溶性物质（铁、锰等）。
b、羊汗的性质：
羊汗易溶解于温水，因此在洗涤过程中很容易去除。羊汗溶液中的碳酸钾遇水后水解生成氢氧化钾，可以皂化羊毛脂中的游离脂肪酸，生成钾皂，有利于洗毛的进行。
K2CO3+2H2O→2KOH+H2CO3 (1-1)
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KOH+RCOOH→RCOOK+H2O (1-2)
在浸渍槽中，虽不添加任何洗涤剂和助剂，但由于羊汗的作用，也能洗除一部分羊毛脂。利用羊汗的溶解和积累进行洗毛的方法，称为羊汗洗毛法。
3、羊毛中所含砂土、粪尿的性质
在砂土成分中，钙、镁和铁元素化合物的存在及其含量多少，对羊毛初步加工工艺与洗净毛质量有较大的影响。
羊粪尿的主要成分是尿素、尿酸等。羊毛长期接触羊尿会形成尿黄毛，影响洗净毛的白度和质量。
4、植物性杂质
主要是草叶、草秆、草籽等物质，主要成分是纤维素及其伴生物。植物性质杂质的存在会影响到纺纱加工的顺利进行，染色后会形成呢绒的表面疵点等。蛋白质污染层在洗液中的膨胀化对去除脂杂起着关键作用。
1.1.3 洗毛的目的
洗毛过程由三部分组成：开毛、洗毛和烘毛。其目的是：
1、开毛：主要利用机械作用将稍大的毛块开松成小块，开松时，去除纤维中的
砂土和其它杂质，为下一步洗涤创造条件。
2、洗毛：利用物理、化学和机械力三种作用相结合的方式，去除羊毛纤维上的脂、汗和粘附的尘土等细小杂质，这也是最关键的部分。
3、烘毛：将洗净后的湿羊毛烘干，得到洁白、松散、含油率、含杂率和回潮率符合标准的洗净毛
1.1.4 洗毛的原理
洗涤羊毛，主要是洗净毛纤维上的羊毛脂、汗。这样,其它杂质如砂土、污垢等，也因失去粘附而容易从纤维上脱离。而在羊毛脂、汗中，因羊汗易溶于水，故洗涤羊毛脂就成为关键。洗涤羊毛的基本原理，主要是应用洗涤剂降低水的表面张力，使羊毛容易被润湿，羊毛溶胀，脂垢层出现龟裂，而后洗涤剂分于渗透到羊毛脂垢层的缝隙中去，削弱羊毛脂污垢层与毛纤维的结合力，将羊毛脂污垢层破坏并分裂成许多大小不一的微粒，而这些微粒也溶胀，再经机械作用，使油污杂质从毛纤维上剥离。被剥离乳化的羊毛脂形成稳定的乳化液，把污浊杂质悬浮于洗涤液中，从而获得清洁干净的羊毛。
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洗涤是渗透、乳化、分散、增溶和发泡等多种复杂作用的综合，而降低表面张力是产生其它各种作用的基础。
1、原毛的去污过程
洗涤理论迄今还在不断完善、不断发展中。近年来通过应用现代化的仪器进行观察分析，并逐渐建立了一些新的概念。通过高倍显微镜观察，羊毛去污的动态过程如图1-1所示。
图1-1 羊毛去污过程
从图中可以看出，欲将羊毛上的脂汗和土杂等去除，首先要破坏污垢与羊毛的结合力，降低或削弱它们之间的引力。
2、洗毛作用原理
羊毛的洗涤，主要是去除原毛中妨碍纺织加工的各类杂质。洗涤剂的洗涤作用原理和洗毛作用过程如下：
a、界面吸附层的形成 b、羊毛和油污杂质的润湿 c、油污杂质的脱除
d、油污杂质稳定地保留在洗液之中 e、增溶作用 f、泡沫
1.1.5 洗净毛的质量要求
洗毛的要求质量如表1-1所示：
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表1-1 洗净毛质量要求
洗毛质量含土毡并沥青洁白松散含油率/% 评级 杂率率不点 不大大于% 于% 度 回潮率/% 含残碱率/% 标准 允许范围 标允许范准 围 支 数 毛 二等 级 数 毛 一等 二等 6 3 4 3 5 3 不允许 不允许 不允许 一等 4 2 不允许 比照标样 1 0.4-1.2 16 12-18 0.6 比照标样 1 0.4-1.2 比照标样 1 0.6-1.4 16 12-18 0.6 比照标样 1 0.6-1.4 1.2 表面活性剂
1.2.1 表面活性剂的结构
无论何种表面活性剂，其分子结构均由两部分构成。分子的一端为非极性亲油的疏水基，有时也称为亲油基；分子的另一端为极性亲水的亲水基，有时也称为疏油基或形象地称为亲水头。两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构，因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，便又不是整体亲水或亲油的特性。表面活性剂的这种特有结构通常称之为“双亲结构”，表面活性剂分子因而也常被称作“双亲分子”。
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