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1、纺织学报第2 4 卷第6 期 拉伸处理对毛发鳞片层的改性( S E M 观察) ( 工) 林琳沈淦清 ( 东华大学化学与化上学院，上海，2 0 0 0 5 1 )( 北京服装学院) 摘要：通过扫捕l n 镜观察分析拉伸及拉伸一定犁趾理对人发及# 毛鳞片层的改性作用。根据拉伸一定型处理前后凡发与羊毛 的扫描电镜的观察结果，比较r 发与羊毛鳞片层的荠异。， 关键词：人发r 乇拉伸定型处理鳞片层改性扫捕电镜观察 中图法分类号：聪1 0 l9 2 19文献标识码：A 人发及羊毛的蛋白纤维的基本结构由鳞片层、 皮质层( 人发还含有髓质层) 组成。它们的鳞片层已 角质化，常常称为鳞片角质。毛发受到较大拉伸
2、处 理时，分子形状由n 螺旋型转变成伸展的口一型结构， 这种窄问结构的转变使毛发具有较大的可拉伸的潜 力，但在较大的拉伸处理过程中，其鳞片层却由于紧 密的网状结构，可拉伸性较小，势必会因受拉伸而发 生一定程度的改性。本文采用电镜观察，分析了拉 伸一定型处理对鳞片表面结构的影响规律，进而研 究了拉伸一定型处理对毛发鳞片层的改性。 1 试验部分 1 1 试验材料 人发为亚洲黑色直发；羊毛为6 6 5 毛条。 1 2 试验仪器及药品 仪器包括蒸汽发生锅、拉伸一定型小设备( 自行 设计) 、蒸锅、扭力天平、电热恒温水浴锅、扫描电子 显微镜；药品包括复配还原剂A 、复配还原剂B 、定 型荆( 复配氧化剂
3、c ) 。 1 3 拉伸一定型工艺路线 人发( 一求) 预浸复配还原剂A ( 单纯物理拉伸 不提) ，在蒸汽中拉伸到一定程度后，水洗，施加复配 氧化剂c 并在保持该拉伸状态下继续在蒸汽中处 理- 定的时【剐以实现定型。然后在松弛状态r 汽蒸 lh 任其自由收缩以测试其有效的定型程度。定型 程度由公式s = ( L L 。) 儿。1 0 0 算得，其中L 0 是纤维的原长，L 足纤维托伸一定型后的最终长度。 毛条( 预浸复配还原剂B ) 一加捻一蒸汽中拉伸 一在保持该拉伸状态下继续在蒸汽中处理一定的时 间一退捻一水洗一施加复配氧化剂c 一干燥备用。 2 试验结果与讨论 2 1 经拉伸一定型处理的
4、人发的扫描电镜观察 受试验条件所限，本文无法观察到人发的动态 拉伸的全过程，只对不同拉伸一定型程度的人发玎 维进行了扫描电镜观察。 ( 曲( 5 5 0 )( b ) ( 4 7 0 0 ) 田1 术趾理几发的表面彤貌 从图1 ( a ) 看出纤维表面鳞片完整、细密、服贴 鳞片基本成瓦状，并相可交叠，且交叠程度菲常大， 在纤维表面大约只能看到鳞片高度的四分之鳞 片边缘之间的距离较小。图1 ( b ) 表刚J 纤维鳞片具 有一定的厚度，并且厚度大致均匀而且服贴，如粜 以纤维表面完整鳞片上的光亮度作为考评基准的 话，那么一旦在鳞片边缘部分发生外翘形变的活，由 于二次电子从边缘的表面以及侧面( 鳞片
5、厚度面) 两 个面反射，致使这部分的光亮度增加，以此呵以定性 地判断鳞片边缘已有变形等情况发生。 图2 ( a ) 表明拉伸率较大时，即使定副程度不 大，即纤维基本上回复到原长情况F ，鳞片也不能完 全恢复到原样，有的破损程度还挺严重。说明拉仲 后但不作定型处理的情况下对纤维已有- 定的改 性。由图2 ( a ) 看出，纤维表面E 出现r 裂缝裂缝 处光亮度增加，在多数情况下，裂缝不只在一处出 现，其取向近似垂直于拉伸应力方向，它”J 来源于鳞 片角质表层以下物质囚拉伸而形成的微裂缝( 银 纹) 。初级电子束照射到纤维表面一定的深度，低能 量的二次电子从试样F 面漫射卅来，因为未覆盖的 区域(
6、 即银纹集结区) 暴露于电子柬，二次电子发射 率异常高，微裂缝部分在图像E 显得特别亮。另 个可能的解释是，银纹的高取向结构比纤维的其它 部分更有利于电子反射”o 。银纹看似开始于临界部 位如天然微空隙或叠交鳞片根部的薄弱区域，或它 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark ! 丝! 。! 塑：堑堡堂堡篁型堂塑! 塑 的近处。这证实rY a 等人的工作中所说的鳞片 与鳞片之间以及鳞片层与皮质层之间的细胞间质从 力学性能束说是羊毛纤维的薄弱区域，银纹或裂缝 主
7、要发生在细胞间质处”。也可根据格里菲恩 ( G i m t h ) 理论作出合理的解释，即脆性材料中原先存 在的结构缺陷趋向于增长以减小储存的弹性能。 ( ) 拉* 8 0 蝇2 H ( b ) # * $ 2 3 “ m # ( 日# ”$ j 7 懿女& 1 ( 5 )1 8 1 3 r A _ 5 ，( 5 j 0 ) ( d ) n * ￥9 I4 3 - R “ 1 f $ 9 14 3 ，#( 0 ” 5 7 瑚! # H 2 9 ( s 5 0 )“2 9 ( ) 4 56 3 ( x 7 ) 围2 拉伸一定型后 发纤维的表面形态 图2 ( b ) 至图2 ( d ) 显示纤维鳞
8、片层的边缘与皮 质层相分离而r 翘的情况。对于上翘的鳞片，二次 电子还要从鳞片之间的缝隙处反射出来，致使该部 分的光亮度比鳞片边缘的更强。人发纤维经拉伸一 定型处理后，纤维直径减小，鳞片密度变小，交叠程 度减小，即每个鳞片边缘问的距离明显增大，亦即鳞 片可见高度增大，这些变化随拉伸一定型程度的增 大而加剧，当拉伸定型程度较大时个别人发的鳞片 条纹甚至变得模糊 见图2 ( d ) 。图2 ( e ) 、( f ) 表明 拉伸一定型处理后鳞片厚度减小的情况，同时某些 鳞片端部上翘现象显而易见，可以推知，该处就是微 裂缝发生部位，这有力地说明拉伸一定型处理确实 使纤维鳞片形态结构发生了一定变化。 2
9、 2 拉伸一定型处理后的羊毛纤维的扫描电镜观察 图3 为原毛及经各种拉伸一定型处理后的羊毛 纤维的扫描电镜照片( 对于拉伸一定型处理羊毛，采 用毛束为试验对象，囡羊毛纤维具有天然卷曲，所以 在本试验条件下所测得的羊毛毛束的长度是表观长 度，由此计算出的拉伸百分率为表观拉伸百分率) 。 通过上述的电镜观察可知，原毛的鳞片覆盖在毛 干r ，鳞片间距较小。经拉伸一定型处理后，毛发纤 维的形态结构发生了一定程度的改性。羊毛直径变 细，鳞片问距增大，鳞片的高宽比明娃增加，羊毛趋于 羊绒的特征，而且这种变化随表观拉伸率的增加而增 大。鳞片边缘的光亮度有所增加，说明鳞片有E 翘现 象，与人发情况相似，鳞片层
10、与皮质层之间的细胞间 质受到某屿破坏，而且纤维表面形态的变化随着拉伸 率的增加而增大。图3 ( e ) 中鳞片边缘纹路已变得模 糊。图3 ( f ) 表明，拉伸一定型处理后，纤维具有明显 的纵向扭转现象，这是由于加捻与挤压所至。 ( 日 f 1 0 0 0 0 ) & 月# * 1 07 ，州1 f 0 # * 】I2 5 州10 0 0 】 ( d j 目 a * 孤2 ”“l o ) ( 日m & * 8 12 5 州1 0 0 0 )( O i m * 3 l2 州】“) 圈3 拉伸一定型处理前后羊毛纤维的扫描电镜照片 2 3 人发和羊毛的s E M 观察结果比较 纺织用的羊毛纤维直径在
11、1 0 一3 0 “m 之间，整 个毛干可由一或两个鳞片交叠环状包覆，羊毛鳞片 叠交程度相对较小( 鳞片高度大约有3 ，4 暴露出 来) ，纤维表面每个鳞片边缘的距离相对较大。人发 直径大约为6 0 1 0 0 “m 之间，整个毛下被6 1 0 个 鳞片交叠环包覆，鳞片重叠程度较大，因此在纤维表 面上鳞片高度大约只有J ，4 是可见的，未处理人发 纤维的鳞片表面通常比较平滑，而大部分羊毛纤维 的鳞片表面有纵向扭曲槽。 经拉伸一定型处理后，人发鳞片比羊毛鳞片上 翘现象明硅，而且人发表面有明娃的裂缝现象，羊毛 纤维表面未见明显的裂缝。这些都说明人发的鳞片 更硬挺，可拉伸性相对地较差，而羊毛的鳞片相
12、对较 软，可拉伸性较好。 3 结论 l 毛发纤维经拉伸处理后，纤维鳞片层被改 性，鳞片层与皮质层之间的间隙增大。 2 毛发纤维经拉伸一定型处理后，纤维长度增 加，直径减小，鳞片端部有上翘现象，鳞片密度变小， 叠交程度减小，鳞片间的距离增大，鳞片可见高度增 大，厚度减小。 3 经拉伸一定型处理后，人发和羊毛的表面形 态变化不一样，表明两者的鳞片层存在一定的差异。 参考 文 献 l 严濑景等羊毛角朊徽细结构研究的电子显微术纺织学报 1 9 8 2 ( 3 ) ：3 7 2 杨序纲等纤维的形变和断裂中国纺织大学学报，1 9 8 8 ( 1 ) ：9 1 6 3 G h a 尚丑g I l q l e
13、 td w 捌n b mM 咖d 岫帮c a u s e dh v0 严“1 I I g f b c P a ：h I _ s l t l ls u d l nt h c1 b n 目l eF m l JD 晰 d u c e dn b m $ JT e x tJ n n 1 9 9 9 ( 1 ) ：l 2 2 4 R a c h e lM a k l n 帅nKF m c I n 砒o 】n b 瞄Jn x II n s t ，1 9 7 01 5 I 1 5 3 5A n d MWT hF t u mM e c h a n i 锄甜W ln k du n d e rn n s l o n T e m kR e 8 J ，1 9 6 4 ( 1 0 ) ：8 3 l 一8 3 5 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark