（纺织材料与纺织品设计专业论文）液氨处理前后麻织物的湿传递性能研究.pdf

本文以大麻、亚麻和苎 s t u d y i n go nm o i s t u r et r a n s m i s s i o n t h r o u g hb a s tf a b r i c sw i t hl i q u i d a 心压o n i at r e a t 匝n t a b s t r a c t i nt h i st h e s i s ，b a s tf a b r i c si n c l u d i n gh e m p ，f l a xa n dr a m i ew e r et r e a t e db yl i q u i da m m o n i a t r e a t m e n t m o r p h o l o g i c a ls t r u c t u r e ，c r y s t a l s t r u c t u r ea n dc h e m i c a lc o m p o s i t i o no fb a s tf i b e r s w e r et e s t e d b yu s eo fs c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ，x r a yd i f f r a c t i o n t e s t e ra n di n f r a r e d m i c r o - r a m a ns p e c t r o m e t e r w e t t i n gp r o p e r t i e so fb a s t f a b r i c ss u c ha sa i rp e r m e a b i l i t y , v a p o r p e r m e a b i l i t y , r a d i a t i o nc a p a b i l i t y , m o i s t u r ea d s o r p t i o na n dl i b e r a t i o n ，w i c k i n ga b i l i t y , m o i s t u r e c o n d u c t i v i t y , w a t e ri n h i b i t i o n ，d r y i n gp e r f o r m a n c ea n dl i q u i dm o i s t u r ed y n a m i cm a n a g e m e n t p r o p e r t i e sw e r ea l s ot e s t e d t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nw e t t i n gb e h a v i o r sa n df i b e rs t r u c t u r e sw a s d i s c u s s e d f u r t h e r m o r e ，t h ef u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nw a sa d o p t e dt oo b t a i nt h e q u a n t i t a t i v ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nr e s u l t so fm o i s t u r et r a n s m i s s i o nt h r o u g ht h eb a s tf a b r i c s w i t hl i q u i da m m o n i at r e a t m e n t t h er e s u l t ss h o w e dt h a ta f t e rl i q u i da m m o n i at r e a t m e n t ，t h e s t r u c t u r eo fb a s tf a b r i c sw a st i g h t e ra n dt h eq u a n t i t yo fy a mh a i r i n e s sw a sl e s s ；t h es t r e a ka n dt h e f i s s u r ew e r er e d u c e do rv a n i s h e do b v i o u s l yo nt h es u r f a c eo ff i b e r sw h i c hw e r es m o o t h e ra n d r o u n d e r ；t h ex r a yc r y s t a l l i n i t yd e c r e a s e da n dt h el a t t i c ef o r mc o n v e r t e df r o mc e l l u l o s eit o c e l l u l o s e1 1 1w h i l et h e r eh a sb e e nl i t t l ec h a n g eo nc h e m i c a lc o m p o s i t i o n ；t h er a d i a t i o nc a p a b i l i t y , m o i s t u r ea d s o r p t i o na n dl i b e r a t i o na b i l i t y , w i c k i n ga b i l i t ya n dw a t e ri n h i b i t i o no fb a s tf a b r i c s w e r ep o o r e r , b u tt h e yw e r eb e t t e ri na i rp e r m e a b i l i t y , v a p o rp e r m e a b i l i t y , m o i s t u r ec o n d u c t i v i t y a n dd r y i n gp e r f o r m a n c e ；t h em m ti n d e x e so fl i q u i dm o i s t u r ed y n a m i cm a n a g e m e n t p r o p e r t i e s o fr a m i ef a b r i cw e r ea l li m p r o v e d ，h o w e v e r , w a t e ra b s o r p t i o nr a t ea n ds p r e a d i n gs p e e do fh e m p a n df l a xf a b r i c sd e c r e a s e dw h i l et h e i rw e t t i n gt i m e ，a c c u m u l a t i v eo n e - w a yt r a n s p o r tc a p a c i t ya n d o v e r a l lm o i s t u r em a n a g e m e n tc a p a b i l i t yw e r ei m p r o v e d ；t h ef u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n r e s u l t ss h o w e dt h a t t h eb a s t f a b r i c s i n c l u d i n gh e m p ，f l a xa n dr a m i eh a db e t t e rm o i s t u r e t r a n s m i s s i o na f t e rl i q u i da m m o n i at r e a t m e n t t os o m ee x t e n t ，w e t t i n gp r o p e r t i e so fb a s tf a b r i c s w e r eg r e a t l yi n f l u e n c e db yt h ec h a n g eo ft h e i rm o r p h o l o g i c a l a m m o n i at r e a t m e n t k e y w o r d ：l i q u i da m m o n i at r e a t m e n t ；b a s tf a b r i c s ；f i b e r f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n i i i 目录 摘j 墓。i a b s tr a c t i i 第1 章绪论1 1 1 麻纤维简介l 1 1 1 麻纤维分类及特点1 1 1 2 麻纤维表观形态2 1 1 3 麻纤维化学组成2 1 1 4 麻纤维湿性能4 1 1 5 麻纤维功能性5 1 2 液氨处理6 1 2 1 液氨处理对纤维的作用机理6 1 2 2 液氨处理的发展史7 1 2 3 液氨处理在织物上的应用8 1 3 本课题研究意义1 0 1 4 本课题研究内容10 第2 章实验1 2 2 1 实验样品1 2 2 2 实验内容和测试方法1 3 2 2 1 麻纤维微结构测试1 3 2 2 2 麻织物气态水传递性能测试1 3 2 2 3 麻织物液态水传递性能测试1 5 第3 章结果与讨论18 3 1 麻纤维的微结构1 9 3 1 1 液氨处理对麻纤维表面形态结构的影响1 9 3 1 2 液氨处理对麻纤维结晶结构的影响2 0 3 1 3 液氨处理对麻纤维化学组成的影响2 3 3 2 麻织物的气态水传递性能2 4 i v 3 2 1 麻织物的通透性2 5 3 2 2 麻织物的吸放湿性2 7 3 3 麻织物的液态水传递性能3 4 3 3 1 麻织物的芯吸性能3 5 3 3 2 麻织物的导湿性能3 7 3 3 3 麻织物的保水性能3 9 3 3 4 麻织物的干燥性能4 0 3 3 5 麻织物的液态水动态传递性能4 4 3 4 麻织物湿传递性能的模糊综合评价4 8 3 4 1 模糊综合评判模型建立。4 8 3 4 2 液氨处理前后麻织物湿传递性能的模糊综合评价5 0 3 4 3 麻织物湿传递性能模糊综合评价小结。5 1 第4 章结论5 2 参考文献5 3 攻读硕士学位期间发表的学术论文5 7 致j 射一5 8 v 北京服装学院硕十学位论文 1 1 麻纤维简介 第1 章绪论 1 1 1 麻纤维分类及特点 麻的种类很多，其中苎麻、亚麻、黄麻、大麻等属于韧皮纤维，它们质地柔软，适合 纺织加工，被称为“软质纤维 1 1 。在众多的纺织纤维中，麻纤维是最具潜在功能的天然 纤维，而苎麻、亚麻和大麻是目前应用最多也最广泛的麻纤维。 苎麻，俗称线麻、乌龙麻、刀麻，古名苎，荨麻科苎麻属多年生宿根性草本植物，是 优良的韧皮纤维作物，在世界上素有“中国草、“纤维之王”的美誉。苎麻是麻类纤维中 品质优良的一种，它的纤维洁白细长，结晶度及晶体取向度高，富于韧性，拉力强，吸收、 散发水分快，通透性好，手感滑爽，不易受霉菌侵蚀和虫蛀。所以，苎麻纺织品有挺括、 滑爽、通风透气、吸湿排汗、易洗快干等优点，是理想的高级夏季衣料，也是独具风格的 高级春秋时装面料【2 】。但由于苎麻纤维的分子结构排列整齐，结晶度和取向度高，导致织 物手感粗硬，弹性差，不耐褶皱，穿着时有刺痒感产生【3 】。 亚麻俗称胡麻、亚乌麻。亚麻科亚麻属一年生草本植物的韧皮纤维，是追求绿色环保 的首选纺织原料，被誉为天然纤维中的“皇后”【4 】。亚麻纤维强韧、柔细，具有较好的色 泽，纤维呈中空状，富含氧气，使厌氧细菌无法生存，抗菌性能良好。因此，亚麻纺织品 具有吸湿性好、散热快、不贴身体、无静电、强度高、抗腐耐热、挺括大方、不沾灰尘、 易于洗涤等优良品质和良好的舒适卫生性能，常用于高档服装面料，其发展势头迅猛。但 是，由于亚麻纤维结晶度高，手感粗硬，脆性较高，亚麻织物刚度大，硬挺，毛羽岁5 1 ， 从而制约了亚麻产品向高档的发展。 大麻又名线麻、汉麻、魁麻，属大麻科，是一年生草本植物，在种植过程中无需喷施 肥料与杀虫剂，且可被生物降解，是生态友好的“绿色纤维 之一。我国的大麻产量居 世界第二位，在全国普遍种植。大麻纤维长而坚韧，耐用性和耐腐蚀性强，人们常用它制 成渔网、绳索、麻线等【6 】。大麻既可纯纺，也可与棉、麻、毛及化纤混纺，所得纺织品悬 垂性能，抗静电性能较好，产品挺括，风格别致，吸湿性良好，散湿快，穿着凉爽不贴身。 此外，大麻纺织品还具有抗霉抑菌、防霉防臭、防腐、消散音波、坚牢耐用等其他纺织品 不可比拟的优点。但是大麻纤维强力较高，伸长小，条干不匀大，纱线上的毛羽和麻粒较 1 第1 章绪论 多，其织物粗糙、不柔化、易皱1 7 。 1 1 2 麻纤维表观形态 麻纤维都是一个植物单细胞，纤维细长、两端封闭、有胞腔。胞壁的厚薄、纤维的长 短和外形随品种和成熟程度的不同而有所差异。苎麻纤维是单纤维长度较长的纤维，就目 前的麻类纤维品种和工艺技术上来看，苎麻是唯一能够制成单纤维而实现纺织加工的麻纤 维原料。大麻和亚麻纤维由于单纤维长度短、长径比小，只能制成工艺纤维( 未完全脱胶， 保留部分麻胶，将许多单纤维黏结多细胞的较长纤维) 的形式才能实现后道的纺织加工【l j 。 麻纤维的截面呈椭圆形或多角形，有的纤维细胞胞壁有裂缝使胞腔与外面相通，纤维 纵向通常有竖纹和横节。竖纹的形成与纤维中分子组成的原纤排列有关，同时也与许多麻 纤维的多角截面形状和胞壁裂纹有关。表1 为苎麻、亚麻和大麻纤维的形态特征。苎麻的 纤维形态不规则，纤维表面有时呈竖纹，有时呈横纹，两端形状有的呈圆形，有的呈长矛 形。纤维的木质化程度很低，几乎不含木质素，故纤维富有韧性和弹性，不易折断。亚麻 纤维很长，长径比达1 0 0 0 以上。纤维的外表面平滑，两端渐尖，胞腔甚小，胞壁较厚， 腔壁上有明显的节纹及稀少的纹孔。大麻纤维与亚麻纤维相似，但长度稍短，长径比约为 1 0 0 0 。纤维表面有明显的竖纹和横纹、纹孔稀少、胞壁甚厚、胞腔极小，纤维两端直径与 中段直径近似相等，尖端为钝尖形i l j 。 表1 麻纤维的形态特征 另有研究表明：苎麻纤维中间有沟状空腔，管壁多孔隙；亚麻纤维具有特殊的果胶质 斜扁孔结构；大麻纤维中心也同样有细长的空腔，并与纤维表面纵向分布着的许多裂纹和 小孔洞相连。这种结构所产生的优异的毛细效应使它们的吸汗排汗、透气导热性能特别好 【8 】 o 1 1 3 麻纤维化学组成 麻纤维的化学成分主要由纤维素、半纤维素、木质素三种成分组成。除此之外，还有 2 北京服装学院硕士学位论文 纤维素是一种多糖物质，是细胞壁的重要组成部分。纤维素是d 葡萄糖以1 3 1 , 4 苷键 结合起来的链状高分子化合物。在常温下纤维素不溶于水、不溶于稀酸及稀碱。经x 射线 衍射分析研究，纤维素是由结晶区和无定形区连接而成的二相体系。其结晶结构属于单斜 晶系。纤维素的游离羟基对许多溶剂和溶液有强的吸引力，但吸附水只在无定形区内，结 晶区并没有吸附水分子【9 1 。 半纤维素是由两种或两种以上不同类型的糖通过苷键连接起来的非均一的聚糖，它位 于细胞壁骨架周围的基质中，起粘结作用【l o 】。半纤维素由于聚合度低，结晶结构无或少。 半纤维素既溶于碱( 5 的n a 2 c 0 3 溶液) ，又溶于酸( 2 的h c i 溶液) 。它对水有一种相对 的亲和力，这种亲和力能使其形成黏性状态或胶凝剂【9 】。 木质素是由苯丙烷结构单元通过醚键和碳碳键连接而成的芳香族高分子化合物【9 】，它 是植物细胞壁的主要成分之一，起着支撑作用，黏结纤维素，基本上存在于细胞的细胞膜 及细胞壁的内部。目前一般认为，从植物中除去水溶物、苯醇萃取物、纤维素与半纤维素 后剩余的物质就是木质素【6 】。木质素的定量方法目前尚未统一，应用最为广泛的是k l a s o n 法，为世界各国标准法所采用，我国也将其作为分析植物纤维原料及未漂浆木质素的国标 方法【1 1 1 。 果胶主要存在于纤维的初生胞壁和粘合细胞的中间层。果胶物质的主要成分是高聚半 乳糖醛酸的甲基酯，其中混有多缩阿拉伯糖、多缩半乳糖和其他多糖等杂质。果胶可以用 热水、稀酸或草酸铵萃取，然后用酒精或丙酮从溶液中沉淀出来【l o l 。果胶物质的存在对纤 维的润湿性能及吸附性能有很大的影响。果胶物质的含量越少，纤维的润湿性能及吸附性 能就越好【4 1 。 脂蜡质主要是各种脂类、游离的脂肪酸、高级醇、碳氢化合物的混合物。它们均匀地 分布在麻纤维中，不像棉纤维那样只分布在初生胞壁上。脂蜡质的存在会影响麻纤维的润 3 第1 章绪论 湿性和渗透性，因此在煮漂过程中可以借助肥皂的皂化和乳化作用，将纤维中的脂蜡质去 除干净【l o 】。 灰分主要存在于韧皮和麻的原茎中，它们主要是以磷酸盐和硅酸盐的形式存在。金属 盐在漂白过程中会加速双氧水的氧化分解，影响漂白效果，它也会和染料结合，使染料在 染液中形成沉淀或影响染色和印花产品的色泽。因此在染整加工之前，应借助煮练以及煮 练后的酸洗，使它们转化为溶于水的盐而被水洗去刚1 0 j 。 1 1 4 麻纤维湿性能 麻类纤维独特的微细结构和有益的化学成分，使织物具有优异的湿性能。织物的湿性 能不仅关系到织物的穿着舒适性，而且对维持皮肤表面的清洁卫生，保护皮肤健康产生至 关重要的作用。有医学健康专家报道，人体生存的健康湿度为4 1 , - - - 7 0 ，人体与织物表 面之间的“微气候”湿度对人体健康起重要影响。目前，国内外研究者已经对从不同的方 面，应用不同方法对麻织物的湿性能进行了研究。 1 9 9 2 年，邹奉元和袁观洛利用回归分析方法探讨了苎麻织物某些结构因素与吸水散湿 性能之间的关系。结果表明：影响吸水率的主要因素是织物组织与平方米重，组织对吸水 率的影响最大，组织循环数增加，织物吸水率增大，平方米重增加，织物吸水率减小，影 响散湿加速度的主要因素是织物组织，而影响初始散湿速率的主要因素是平方米重与织物 组纠1 3 】。2 0 0 1 年，姜生等人通过亚麻纤维及织物自然干燥速率的测定，得出亚麻纤维具有 优良的吸湿性与散湿( 排汗) 性，其吸湿、散湿性与纤维的脱胶程度、形成纱线、织物的 纤维状态有关，也与纤维及织物的加工过程有关，利用亚麻纤维的这种吸湿、散湿性能即 可设计出更多的功能性产品1 1 4 】。2 0 0 4 年，李焰等人通过测试多种麻类织物对气态水的吸湿、 透湿性能，分析影响麻织物吸湿、透湿性能的主要因素，为麻织物新产品的开发与应用提 供基础资料；他还从麻纤维的内部结构特征和织物紧度理论对多种麻织物透气性能的测试 结果进行了深入的讨论和分析；通过织物的透气、透湿及毛细效应等实验对大麻织物的舒 适性能进行研究并与苎麻、亚麻织物进行比较，认为大麻织物在透湿性和毛细效应等方面 有较大优势：采用吸湿称重法测试了麻织物的回潮率及相对透湿率的变化，分析了麻织物 及其与棉交织物的吸湿和透湿能力及其机理，有利于麻制品的进一步开发和应用【1 5 1 8 】。 2 0 0 6 年，张一平测试了大麻针织产品的液态水传导性、透湿性、保水性和快干性，并从大 麻纤维内部结构分析了产品的导湿快干性，指出大麻的导湿快干性源于其纤维本身的特性 和纤维内部大量的空隙1 1 9 l 。2 0 0 7 年，孔令剑等人通过测试不同规格麻织物的传热、透气、 导湿和吸湿性能，用灰色关联度分析法与蚕丝织物各热湿性能指标构成的参考数列进行比 4 北京服装学院硕士学位论文 较，排出了夏季服用苎麻织物热湿性能的优劣次序，为研究麻类织物的织造工艺参数和热 湿性能间的关系奠定了理论基1 1 矗1 1 2 0 - 2 1 1 。2 0 0 8 年，刘云等人通过对大麻纤维形态结构的研究， 发现大麻纤维表面有许多纵线条，表面分布着许多裂纹，这些裂纹分布约占横截面积的 1 2 - 1 3 ，比苎麻、亚麻、棉大得多，这种结构产生优异的毛细效应，再加上大麻纤维分 子含有亲水性基团，从而使大麻的吸湿、排汗、透汽、导热性能格外出色【7 1 。凌群民和翦 育林对横机编织的苎麻、大麻、亚麻及其麻棉混纺针织物进行煮练、漂白、纤维素酶及柔 软整理，发现与麻棉混纺针织物相比，纯麻类针织物具有更加优良的透气性和强力，但刺 瘁感较强：纤维素酶处理及柔软整理能明显改善织物的刺痒感，吸湿性略有提高，但透气 性减弱，经柔软处理后织物的毛细效应也明显降低2 2 1 。b i l j a n am p e j i c 等人用1 7 5 的碱溶 液和0 7 的亚氯酸纳溶液对大麻纤维进行化学处理，发现半纤维素或木质素减少时，大麻 纤维的芯吸性能提高；半纤维素的去除使纤维吸湿性提高，纤维保水率下降，而木质素的 去除使纤维吸湿性下降，纤维保水率提高；纤维中木质素含量对纤维表面和纤维可及度的 影响较为明显【2 3 1 。 总之，人们对麻织物的湿性能研究做了许多工作，分析了影响麻织物湿性能的主要因 素，并探讨了麻织物湿性能与因素之间的确切关系，对麻织物的织造工艺和服用舒适具有 一定的指导作用。 1 1 5 麻纤维功能性 麻纤维较强的吸湿性可有效克服静电积聚。同时由于麻类纤维结构中空，可富含氧气， 使厌氧菌无法生存，具有抗菌抑菌作用。麻纤维的横截面都很不规则，因此不仅吸水性好， 而且对声波和光波有很好的消散作用，故麻纤维制品还具有较强的吸音、抗紫外线功能。 麻纤维不仅普遍含有抗菌性的麻甾醇等有益物质，不同的麻纤维还含有各种不同的有助于 卫生保健的化学成分。如亚麻能散发出对细菌的生长有很强抑制作用的香味，对螨类有较 强的杀伤力；苎麻含有丁宁、嘧啶、嘌呤，对葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌等有一定的 抑制作用【8 j ；大麻纤维中含有多种对人体健康有益的微量元素，同时含有微量酚类物质， 这使得大麻纤维具有天然的杀菌消毒作用。中空的大麻纤维富含氧气使厌氧细菌难以生 存，对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、白色念珠菌有明显抑菌效剁1 1 1 ，具有抗霉 抑菌、防霉防臭等其他纺织品不可比拟的优点。 大量的科学研究还在不断发现和证实麻类纤维具有更多的功能。近年来，俄罗斯科学 家证实亚麻纤维具有独特的机械物理性能，并含有特殊功效的化学物质，用其做成的医用 包扎材料不仅具有一定的抗辐射能力，防止重金属的沉积，而且其外层可产生特殊的保护 5 第1 章绪论 介质，使微生物和真菌难以生存：我国医药卫生部门的研究证实苎麻纤维很适合制作卫生 保健用品、食品保鲜包装材料；欧美等地区国家都认为穿用大麻服装最符合生态要求，并 有益于健康【8 1 。 因此，麻纺织品具有凉爽舒适、防霉抑菌、抗静电、吸音、抗紫外线等许多优点，但 是，麻织物与皮肤接触时会产生粗糙感，而且抗皱性差，容易起褶。由于抗弯刚度大，吸 汗起褶或湿润起皱后不容易恢复，穿着时容易造成不良的外观，因而在一定程度上妨碍了 它的应用。所以，有必要对麻织物进行处理以期改善其服用性能，充分发挥其优点，满足 人们需要，推广麻织物应用。 1 2 液氨处理 1 2 1 液氨处理对纤维的作用机理 液氨和水的相对分子质量接近，氨( n h 3 ) 是1 7 ，水( h 2 0 ) 是1 8 ，但其性质迥然不 同。液氨是液态氨，和氨水不同，它不是氨的水溶液。表3 列出了液氨的一些物理常数。 表3 液氨和水的物理性能比较f 2 4 】 液氨处理纤维素纤维时，其结构变化类似于用碱进行的碱丝光效应，故也将液氨处理 称之为液氨丝光( l n h 3 ) 。液氨作为一种极性、小分子、低粘度、中等介电常数的非水纤 维膨化剂，能够在极短的时间里渗透到纤维原纤内部，纤维分子内的氢键拆散( 打开) ， 使纤维素纤维呈定的可塑态。当进入纤维内部的氨去除时，纤维自然回缩，分子重新排 列，消除了纤维的内应力，使纤维天然捻回消失，截面更加圆润，增加了对光线的均匀反 射度和韧性，降低了纤维间的滑动摩擦力，纤维强度、弹性和尺寸稳定性得到改善。液氨 丝光不同于传统的烧碱丝光，非但不损伤纤维，而且膨化效果均匀，又极易清除。国外学 者就其微分子结构上的变化，做了这样的划分：天然纤维素品格形态属于i 型，传统烧碱 丝光所得碱纤维素，其晶格形态为i i 型，而通过液氨处理所得纤维素，有氨纤维素i ( c e l l i i i ) 和氨纤维素i ( c e l l i ) ，其转化方式见式( 1 1 ) 和式( 1 2 ) 1 2 5 】： 6 北京服装学院硕士学位论文 c e l l - i ；l 二- n h 3 = 竺兰c e l l i l l n h 3c e l l 式( 1 - 1 1 - 1 ) 弋一- r 一 al j h 2 0l - n h 3 n a o h c e l l i c e l l i i 式( 1 - 2 ) 前者是可以相互转化的，而后者的作用是不可逆的，这说明液氨对纤维素的作用比烧 碱的作用要温和得多，它能够更多地保持纤维的自然形态，这种保留对接下来的某些工艺 来说是十分必要的。 1 2 2 液氨处理的发展史 早在1 8 6 1 年人们就开始研究液氨对纤维素的作用，但是系统的理论研究则开始于上世 纪3 0 年代，正式投入工业生产的是在上世纪7 0 年代，最初于1 9 6 3 年挪威得克斯塔尔里莎大 学和挪威中央工业研究院共同开发的液氨加工工艺，当时还是从纱线处理入手，以替代纱 线丝光处理的技术。由于液氨对棉纤维有着极强的渗透性，残留在纱线上的氨液比碱液更 易于去除，而且比碱液丝光效果更好，因而引起重视1 2 4 。 1 9 6 6 年将液氨丝光的专利权转让给了挪威纺织发展公司( 即t e d e c o ) 。1 9 6 8 年，t e d e c o 设计制造了设备样机，1 9 7 0 年中期正式运转，并定名为t e d e c o 织物液氨丝光法。这时对液 氨处理的研究主要是集中在纱线性能方面。之后不久，t e d e c o 将这个专利转让美国的 s a n f o r i z e d 公司。s a n f o r i z e d 公司的s a n f o r dl c l u e t t 先生发现，经液氨处理的织物手感柔软， 强力损伤小，缩水率低，且毋需熨烫。于是他将液氨处理与树脂整理或机械预缩相结合以 处理衬衫面料，大大改善了衬衫的水洗缩水问题，面市后大受欢迎。从此，在面料领域内 成功树起了液氨整理的商标“s a n f o r i z e d 和“s a n f o r 2 6 】。1 9 7 7 年，在美国已有六条完整 的液氨处理流水线，同时在挪威也存在一台液氨处理机【2 5 】。但此后由于合纤迅速发展，棉 布市场受到涤棉布的冲击以及返朴归真、回归大自然的潮流兴起，棉的液氨处理产品没有 得到长足的发展；加以液氨工艺技术复杂，氨的回收要求高，而且成本十分昂到2 4 1 ，导致 液氨处理加工在国内外市场上沉寂了十多年。直到上世纪9 0 年代，日本一些企业为了启动 市场、开发产品，在液氨处理工艺设备的基础上，着力进行了树脂整理工艺技术的创新改 进，结合液氨处理积极研发了形态稳定整理技术。1 9 9 3 年日清纺推出了超柔软整理( s s p ) ， 与此同时东洋纺也推出了气相整理( v p ) ，这些工艺都是在液氨处理的基础上再进行树脂 整理 2 4 】。 7 化和棉纤维对c i 活性蓝5 2 染料分子的吸附性，并通过棉纤维对不同尺寸高分子的吸附能 力测量纤维的孔隙体积、孔隙表面积和孔径分布1 2 引。周永凯等人详细阐述了w a r w i c k e r 提出 的烧碱和液氨作用于棉纤维的膨化机理模型，指出烧碱对棉的膨化作用大于液氨，液氨处 理可使棉织物获得较为均匀的膨化，并通过三种不同去氨工艺处理纯棉织物，发现在三种 去氨工艺中，水去氨使纤维形成较大的晶粒，大晶粒周围形成较大的非晶区，比表面增加， 孔径变大，有利于增加织物的得色量；干热汽蒸去氨使纤维内形成短而小的晶粒，小晶粒 周围形成较小的非晶区，比表面和孔径都变小，有利于改善织物的机械性能【3 0 。1 1 。张凤鸣， 贺宛庆采用三种不同去氨方式对纯棉针织品进行液氨处理后，大大改善了棉针织品的外观 手感、尺寸稳定性和抗变形能力，得色量提高的幅度随选用染料和去氨方式的不同而异， 但三种不同去氨方式均可提高还原染料的得色量 3 2 1 。1 9 9 7 年，苏茂尧和由利丽将棉短绒在 室温和1 0 3 m p a 压力下用无水液氨处理，通过采用前田弘邦的醇酸水解碱溶法和x 射线衍 8 北京服装学院硕士学位论文 射仪测试，发现液氨处理后纤维素结构中较高序态区向低序和无序部分转移，x 一射线结晶 度下降，微晶横向尺寸减少，晶格由纤维素i 转化为纤维素i i i 【3 3 1 。2 0 0 0 年，t h a g a 等人将 棉纤维分别进行液氨和碱处理，发现处理后纤维素i i i 晶体结构减少，并形成新的大分子有 序排列区域；当纤维素i 转化成纤维素i i i 时，刚果红染料大分子易吸附在纤维素i i 和纤维 素i i i 的晶体表面；当纤维素i i 转化成纤维素i i i 时，刚果红染料分子的可及度明显提高；在 纤维素i i 和纤维素i i i 同时存在的情况下，刚果红的吸附能力与晶体表面的纤维素晶型过渡 结构有关【3 4 1 。赵涛等人将k e s 系统引入用于对液氨织物的风格进行了客观测试与评定，液 氨处理提高了棉织物的光滑感、柔软感和丰满感，增加了纯棉府绸织物的丝绸感【3 5 】。2 0 0 1 年，朱国华、杨静新探讨了液氨处理后棉织物的免烫整理工艺，发现经液氨处理的织物与 未经液氨处理织物相比，在同一免烫整理工艺条件下，具有较低的甲醛释放量，较高的干 折皱回复角和强力保留值【3 6 1 。2 0 0 3 年，东华大学化学与化工学院朱慧珍等人采用扫描电镜、 x 射线衍射仪、反相凝胶渗透色谱等方法对液氨处理前后棉纤维的形态结构和超分子结构 进行测定，发现液氨处理后棉纤维表面变得光滑，结晶度降低，部分纤维素i 转化成纤维 素i ，纤维内部尺寸较大的孔穴数量减少，尺寸较小的孔穴数量增爹了7 1 。2 0 0 6 年，杨立仁 等人对棉织物经间歇式液氨处理和形态记忆聚氨酯整理后，所得整理产品经测试发现其整 理的综合效果高于或超过传统整理方式所得结果，整理产品不但对纺织品的手感和外观有 所改善，而且具有形态记忆恢复功能和较高的强力保留率，其游离甲醛含量也低于5 0 p p m ， 从而减少或降低了传统树脂免烫整理对纤维强度及环境的影响【3 8 j 。 近十年来，随着麻产品高档次、高附加值的需求，液氨处理工艺在麻织物上的应用r 益受到重视，但仍处于探索阶段。 1 9 9 9 年，河南新乡印染厂姚卫国和王文星对大麻织物液氨整理进行了初步的研究，改 善了大麻织物的粗糙、不柔滑、易皱、缩水率大的弱剧3 9 】；2 0 0 1 年，w a k i d a t 等人利用c i 直接蓝对液氨处理后苎麻织物进行染色，发现液氨处理后麻织物上染速率都有一定程度的 下降，且能够表示染料上染速率的半染时间都有增加【加】。郑光洪等人利用直接耐酸大红对 液氨处理后的苎麻纤维进行染色，发现苎麻纤维的上染率增加和匀染效果改善，并将液氨 处理后的苎麻纤维，再用具有高弹回复功能的树脂处理，获得了优良的有利于环境保护的 无醛免烫苎麻织物 4 1 - 4 2 】。2 0 0 6 年，朱慧珍和周翔等发现液氨处理后，苎麻纤维表面变得更 加光滑，裂痕明显减少，横截面近似椭圆形，胞腔增厚，垂直于纤维轴向的裂缝明显减小 【4 3 】。e m i l i ac s i s z i t r 等人通过对亚麻织物进行液氨处理，改善了亚麻织物的免烫舒适性、拉 伸耐磨性和手感外观l 4 4 j 。近几年，总后勤部军需装备研究所张华等人专门研究了液氨处理 9 第1 章绪论 对麻纤维结构和织物性能的影响，结果表明：经液氨处理后麻纤维表面变得光滑，胞壁增 厚；液氨处理没有改变麻纤维化学组成，但使麻纤维结晶度下降；液氨处理不仅能够改善 麻织物的表面摩擦性、折皱恢复性和拉伸耐磨性，还能提高麻织物的染色性能 4 5 - 4 9 。 此外，液氨处理对麻织物湿传递性能的影响也略有报道。杨东洁等人对苎麻织物进行 液氨处理1 一3 m i n ( 水洗去氨) ，发现液氨处理使苎麻纤维结晶度减小，有效容积增加，织 物毛细效应增加【4 l 】。e m i l i ac s i s z a r 等人通过对亚麻织物进行液氨处理10 , - - 一2 0 s ( 水洗去氨) ， 发现液氨处理使亚麻织物收缩，织物结构更加紧密，透气性变差m 】。张华等人分别对亚麻 和苎麻织物进行液氨处理l m i n ( 水洗去氨) ，发现液氨处理后麻织物的吸湿、透气量和相 对透湿率增加，但保水率降低。液氨处理使织物中纱线变得蓬松，纤维表面变得光滑，透 气量增加，又使无定形区变得比较疏松，增加了水分子对纤维的可及度；同时液氨处理使 纤维内部空腔变小，表面条痕和裂痕减少或消失，表面变得光滑，能够吸附水的位置减少， 保水性减弱 4 6 - 4 8 】。 从上述文献综述可以看出，人们针对液氨处理后纤维结构( 如形态结构、晶区结构等) 和织物性能( 如尺寸稳定性、拉伸耐磨性、染色性能等) 的变化方面进行了较多的研究工 作。液氨处理使纤维结晶区和非结晶区发生快速而均匀地物理膨胀，消除了织物的内应力 并保持一定耐久性，从而改善了纤维性能，产生了用其它工艺处理达不到的综合质量效果； 经液氨处理的织物在弹性、手感、柔软性、尺寸稳定性、染色性及树脂整理效果、外观方 面都有较大的改善。然而，国内外有关液氨处理前后麻织物的湿传递性能少见系统的研究。 1 3 本课题研究意义 织物的湿传递性能是服装舒适性研究中非常重要的内容。总后勤部军需装备研究所军 用汉麻材料研究中心已经研究开发了一批液氨处理前后大麻、亚麻和苎麻织物。本课题通 过研究液氨处理前后麻织物的湿传递性能，深入认识和掌握液氨处理对麻织物湿传递性能 的影响，全面、客观地评估液氨处理前后麻织物的湿传递性能，对麻织物的液氨处理工艺 及麻纺织服用舒适卫生产品的开发具有一定理论指导作用，并为改善麻纺织品的卫生保健 性能提供理论依据。 1 4 本课题研究内容 本课题通过深入分析液氨处理对麻纤维结构及其织物湿传递性能的影响，探讨麻织物 湿传递性能与其纤维结构的关系，并采用模糊综合评价法综合评判液氨处理前后麻织物的 湿传递性能。具体内容如下： 1 0 北京服装学院硕士学位论文 ( 1 ) 通过扫描电子显微镜观察、x 射线衍射仪和红外显微拉曼光谱仪分析液氨处理前 后麻纤维的表面形态、结晶结构和化学组成。 ( 2 ) 通过织物的透气性、透湿性、散热性和吸放湿性实验，分析液氨处理对麻织物 气态水传递性能的影响，探讨液氨处理前后麻织物气态水传递性能与纤维结构的关系；通 过织物的芯吸性、导湿性、保水性、干燥性和液态水动态传递性能实验，分析液氨处理对 麻织物液态水传递性能的影响，探讨液氨处理前后麻织物液态水传递性能与纤维结构的关 系。 ( 3 ) 采用模糊综合评价法对液氨处理前后3 种麻织物的湿传递性能进行排序，综合评 定液氨处理前后麻织物的湿传递性能。 第2 章实验 第2 章实验 2 1 实验样品 织物为大麻、亚麻和苎麻平纹漂白制品，由浙江汇丽印染整理有限公司提供。将麻织 物浸渍液氨中处理1 0 m i n ，罐内浸渍压力0 2 m p a ，利用热风循环烘燥( 温度7 0 。c ) 处理浸 氨后的织物。 液氨处理前后麻织物的指标如表4 所示。织物经纬密度按照g b t4 6 6 8 1 9 9 5 ，在y 5 1 1 b 型织物密度镜( 常州纺织仪器厂) 上进行织物密度的测定，测试距离为5 c m ；经纬织缩率 和线密度按照f z 厂r0 1 0 9 1 1 9 9 9 和f z 厂r0 1 0 9 3 2 0 0 8 ，利用p c 腭3 3 1 l n 数字纱线捻度仪( 莱 州市电子仪器有限公司) 和电子分析天平测试织物的织缩率和纱线特数；经纬捻度按照 g b t2 5 4 3 2 2 0 0 1 ，在p c y 3 31l n 数字纱线捻度仪上进行织物捻度的测定，选择退捻加捻 法，隔距长度5 0 0 m m ，预加张力2 0 c n ；平方米克重按照g b t4 6 6 9 1 9 9 5 ，用织物裁剪器( s d l 国际公司) 裁取试样面积为1 0 0 m 2 ，调湿后在电子分析天平上将其称重；厚度按照g b t 3 8 2 0 1 9 9 7 ，在y g l 4 1 n 型数字式织物厚度仪( 宁波纺织仪器厂) 上进行织物厚度的测试， 选择压脚面积2 0 0 0 2 0n l n l 2 ，加压压力1 0 0 1 k p a ，加压时f 白j 3 0 5 s 。 表4 液氨处理前后麻织物的指标 北京服装学院硕十学位论文 2 2 实验内容和测试方法 2 2 1 麻纤维微结构测试 2 2 1 1 表面形态 采用日本电子公司生产的j s m - 6 3 6 0 l vs c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e 。样品经真空溅射 镀金，观察样品表面形态照片。观测条件是加速电压5 k v ，电流5 m a 。织物表面形态和纤 维纵向形态分别在放大5 5 倍和3 0 0 0 倍的情况下观察。 2 2 1 2 结晶结构 采用日本理学电机公司( r i g a k u ) 的d m a x b 型x 射线衍射仪进行纤维结晶结构的测试。 测试条件：管压4 0 0 k v ，管流5 0 0 m a ，x 光管c u 靶，波长1 5 4 0 6 n m ，d s 狭缝1 。，r s 狭缝 0 1 5 m m ，s s 狭缝l 。，扫描速度6 。m i n ，采样间隔0 1 。，连续扫描方式。 2 2 1 3 化学组成 采用n i c o l e tn e x u s 6 7 0 红外显微拉曼光谱仪，将纤维烘干后放至样品台上，利用衰减全 反射法( a t r ) 进行测试。测试条件：反射角4 5 。，分辨率8 c m 。 2 2 2 麻织物气态水传递性能测试 2 2 2 1 麻织物通透性测试 ( 1 ) 透气性测试 按照g b t5 4 5 3 纺织品织物透气性的测定，在y g 4 6 1 e 电脑式织物透气仪( 宁波纺 织仪器厂) 进行透气性测试。测试压差为1 0 0 p a ，测试面积为2 0 c m 2 ，选择直径6 m m 喷嘴。 将调湿后的试样自然地放在己选好的定值圈，压紧手柄，使压圈压紧试样，测试读数。同 样条件下，同一样品的不同部位重复测定至少1 0 次。用公式( 2 1 ) 计算试样的透气率r 。 r ：拿0 1 6 7式( 2 1 ) 以 式中：州样透气率，州s ；q v 一平均气流量，d m 3 m i n ( l m i n ) ；a 一试验面积，e m ；o 1 6 7 一由d m 3 m i n x c m 2 ，换算成m s 的换算系数。 ( 2 ) 透湿性测试 按照g b t1 2 7 0 4 9 1 织物透湿量测定方法透湿杯法方法a 吸湿法，采用y g 6 0 1 i i i 型电脑式织物透湿仪( 宁波纺织仪器厂) 。试样直径为7 0 m m ，每个样品取3 个试样。实 验温度3 8 ，相对湿度9 0 ，气流速度0 3 0 5 m