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羊毛再生可减少废弃羊毛造成的环境污染及角蛋白材料的浪费。传统的再生方法是将羊毛溶解成角蛋白溶液,再制成角蛋白制品进行利用,这种溶解方法完全破坏了羊毛优良的组织形态结构,产物几乎无可纺丝性。已有的报导中,溶解的角蛋白主要以低比例进行混合纺丝或做为填充材料。近年来,基于羊毛形态组织结构对羊毛的微结构体进行分离提取的再生方法有了突破。这种方法可用羊毛本身的微结构体晶须来增强角蛋白基质,不仅能形成同质复合角蛋白纤维且性能与羊毛接近,而且这种再生方法比羊毛的溶解更为高效、简洁和生态。
TMT(TextileMaterials&TechnologyLab)团队已在这方面有了初步的工作,利用预氧化、甲酸溶胀及超声破碎法相结合实现了羊毛中鳞片细胞、皮质细胞、巨原纤的分离,但是相对产率不高,尚未分离出纳尺度的结构体,分离物的损伤未予评价。故本文旨在探寻更为有效的化学试剂,以期提高各尺度结构体的产率,实现更微小结构体的分离,并对分离体的损伤进行表征。
对柠檬酸分离羊毛中微结构体的效果进行了实验分析,实验结果表明柠檬酸对羊毛有很好的溶胀作用。经柠檬酸中煮沸一定时间后再进行超声破碎,可有效剥离羊毛鳞片、分离出皮质细胞和巨原纤,而且巨原纤和副皮质细胞表面有小于0.3μm的结构体劈裂的迹象。由此说明柠檬酸可以实现羊毛中微结构体的有效分离;巨原纤的进一步分离虽较难,但是具有进一步分离的可能性,本文也作了尝试。
通过对柠檬酸、甲酸以及二者复合对羊毛的分离效果的对比实验,得到羊毛微结构体的分离,应先经柠檬酸煮沸溶胀,再在甲酸中超声破碎分离。经此过程处理后的羊毛毛干基本全部崩裂成皮质细胞,皮质细胞的产率达61.7%,极大地提高了皮质细胞的产率;巨原纤的产率可达27.1%。而且巨原纤经此方法处理后,可劈裂出120nm左右的微原纤集束体;副皮质细胞经此方法处理后,可以劈裂为0.2-0.4μm的微原纤集束体,同时可观察到90nm的微原纤集束体劈裂的迹象,这是目前可以分离观察到的最小尺度的角蛋白晶须。此结果说明,柠檬酸的靶向性溶胀分离可以分解开微原纤间的作用,因为巨原纤(0.3-0.6μm)是由微原纤(7-8nm)堆砌而成;而副皮质细胞(2-5μm)直接由微原纤堆砌而成。只是本方法得到的是微原纤的集束体,还不是微原纤。
用红外光谱及X衍射对处理前后的羊毛以及皮质细胞进行了表征,结果表明柠檬酸对羊毛的溶胀作用主要发生在羊毛的基质区,即无序区,是很好的溶胀试剂;所得皮质细胞的结晶度达46.47%,高于原毛的结晶度,表明皮质细胞在分离过程中没有受到明显损伤。