貉毛氧化脱色工艺及其影响分析

貉毛纤维本身颜色为较深的灰褐色，为了获得更鲜艳的颜色，必须对其进行脱色处理。

1．貉毛的脱色原理

对貉毛纤维进行脱色处理，就是使用化学方法将貉毛纤维中的色素去除，从而实现貉毛纤维脱色，并满足纤维白度高、强力损伤小等要求，对生产浅色貉绒毛制品提供了更为有利的条件。貉毛纤维的脱色方法参照其他动物纤维漂白脱色的方法。实验采用的脱色步骤为二价铁离子预处理—氧化脱色—还原脱色。

（1）预处理机理。过氧化氢在对纤维进行漂白脱色时需要金属离子来催化加快其分解的速率，从而达到漂白脱色的目的，经过大量试验研究，金属离子中对纤维损伤最小、有效的色素漂白脱色的金属催化剂为Fe2+盐。对貉毛纤维进行预处理的机理是：将貉毛纤维用含有Fe2+的溶液进行处理，使纤维中的黑色素与Fe2+络合，并将未络合的铁离子洗去。在后续H2O2氧化脱色过程中，Fe2+存在于H2O2溶液中，H2O2会释放出大量活性游离基，使黑色素迅速被破坏。在水洗过程中，为了防止亚铁盐被洗掉，一般都会加入螯合剂来将Fe2+和色素进行螯合，预处理中应加入还原剂防止Fe2+氧化。反应必须在密闭条件下进行。

（2）双氧水的脱色机理。将貉毛纤维用硫酸亚铁进行预处理，用过氧化氢对其进行氧化脱色的方法为催化接触脱色法。氧化脱色主要是利用双氧水等氧化性物质在一定条件下将纤维中的有色基团破坏以达到去除色素的目的。由于在漂白脱色过程中，过氧化氢溶液所产生的废水无污染、无毒害。因此，一直被广泛用在各种产品的漂白加工中。由于二价铁离子能够加快双氧水的分解且色素对二价铁离子有吸附能力，因此，脱色时对纤维进行亚铁离子预处理，就是利用色素的这种特殊性质。过氧化氢化学结构中，两个氧原子之间的结合键比较容易断裂，从而引起过氧化氢的分解；在脱色漂白溶液中，过氧化氢释放出活性氧，使色素的结构破坏而失去颜色，这个原理广泛应用于动物纤维的脱色漂白中。由于在预处理中加入了Fe2+，能催化H2O2快速分解成HO2-，但是HO2-非常不稳定，分解速率较快，非常容易进一步分解释放出氧气，会对纤维造成损伤而且会降低过氧化氢漂白脱色的有效成分。Fenton研究报道了铁离子有催化双氧水分解的作用。Haber和Weiss对二价铁离子/双氧水系统的反应机理进行了研究，提出了有名的Haber—Weiss反应式如下：

因此，在用双氧水对纤维进行脱色时，都需要加入双氧水稳定剂，使H2O2能够在脱色过程中一直维持着高的氧化脱色能力，进而提高漂白脱色的效率。

（3）还原剂的脱色机理。还原脱色法是利用还原性物质在一定条件下处理纤维，通过将具有共轭体系的黄褐色物还原破坏，以此来达到消色脱色的目的。

貉毛纤维经过氧化脱色后，部分色素依然存留在纤维上，且残留的Fe2+会因试验条件的影响被氧化成Fe3+而使纤维呈现出黄褐色的状态，因此，要在氧化脱色后对纤维进行进一步的还原脱色，一方面能够将Fe3+还原为Fe2+；另一方面还能够继续分解色素。二氧化硫脲是一种强还原剂，分解时会放出新生态氢［H］，能破坏色素从而达到消色的目的，利用二氧化硫脲漂白时对纤维损伤较小，而且漂白剂废液对环境污染很小，处理起来也比较容易。

2．貉毛的脱色工艺流程

（1）貉毛脱色试验步骤。脱色试验之前，先对貉毛纤维进行洗毛脱脂：将貉毛纤维用高级环保洗涤脱脂剂在40℃下处理30 min。水洗漂洗干净后对貉毛纤维进行脱色。

貉毛纤维的脱色由三个部分组成：预处理、氧化脱色、还原脱色；浴比为1：40。

预处理：将适量的硫酸亚铁和亚硫酸氢钠配制成一定pH的溶液，在一定温度下将貉毛纤维放入溶液中，一定时间后进行冲洗。

氧化脱色：将预处理清洗后的貉毛纤维在一定温度下放入由双氧水、焦磷酸钠、渗透剂、柠檬酸配制成的一定pH的漂液中进行氧化脱色，一段时间后对貉毛纤维进行冲洗。

还原脱色：将氧化脱色清洗后的貉毛纤维在一定温度下投入到由二氧化硫脲配制的一定pH溶液中进行还原脱色，一段时间后对貉毛纤维进行充分洗涤并干燥。(www.xing528.com)

（2）脱色试验设计。首先确定预处理步骤的最佳方案，对预处理步骤中的硫酸亚铁用量、亚硫酸氢钠用量及温度和时间四个因素进行单因素试验，以纤维白度和强力为考察指标，在此基础上确定四个因素的主要影响水平范围，选取水平进行正交试验，此时，氧化脱色和还原脱色步骤的工艺处方见表2-2。确定预处理最佳工艺条件后，再采用相同方法确定氧化脱色步骤中双氧水用量、焦磷酸钠用量、氧化脱色温度和时间以及还原脱色步骤中二氧化硫脲用量、还原脱色温度和时间的最佳方案。

根据大量的研究相关动物纤维脱色的文献，确定貉毛纤维脱色的初步工艺处方见表2-2。

表2-2　貉毛纤维脱色的初步工艺处方

注　预处理pH为4，氧化脱色和还原脱色pH都为6；每个步骤的浴比都为1：40。

3．脱色后貉毛的性能及测试

貉毛纤维经过脱色处理后，纤维的力学性能有不同程度的变化，为了更好地对比脱色前后貉毛纤维的差异，用扫描电镜对脱色前后的貉毛纤维进行表面形态观察。

（1）脱色后貉毛纤维的力学性能。纤维的力学性能是纤维品质检验的重要内容，与纤维的纺织加工性能及纺织品的服用性能关系密切。尤其是纤维的强力，纤维强力大小影响纤维从纺纱到织造等一系列的过程。貉毛纤维经过脱色处理后，纤维的力学性能有不同程度的下降。经过预处理、氧化脱色和还原脱色三步工艺的优化，得出脱色前和脱色后的貉毛纤维的力学性能见表2-3。断裂强力下降12．8%，不影响纤维混纺过程的顺利进行；脱色对纤维的细度有影响，脱色后貉毛纤维的细度有所下降，因此，貉毛纤维的断裂强度降低得较小；断裂伸长率减少7%，说明貉毛纤维的轴向弹性降低较少；初始模量减少8．6%，初始模量值较低，说明貉毛纤维较柔软。

（2）脱色后貉毛纤维的表面形态。为了更好地对比脱色前后貉毛纤维的差异，用扫描电镜对脱色前后的貉毛纤维进行表面形态观察，结果如图2-6所示。图2-6（a）为脱色前貉毛纤维的表面形态，图2-6（b）为脱色后貉毛纤维的表面形态。

表2-3　脱色前后貉毛纤维的白度和力学性能

图2-6　脱色前后貉毛纤维表面形态扫描电镜照片

由图2-6可以看出，脱色前的貉毛纤维表面光滑，鳞片完整，未出现破裂缺损的现象，鳞片厚度较厚，其排列层次有序，鳞片间重叠较少，紧贴毛干；经过脱色工艺处理后的貉毛纤维表面的鳞片层有一定的损伤，部分鳞片层的边缘棱角发生了钝化，鳞片层受到一定刻蚀，部分鳞片层翘起，少数鳞片上能够看到裂纹，但鳞片未脱落，鳞片表面的粗糙度略有升高，脱色前后貉毛纤维的表面形态差别不是很明显，说明脱色工艺对貉毛纤维的损伤较小，对其纺制产品的缩绒性不会有显著改变。