微波處理在蛋白質(zhì)纖維加工中的應(yīng)用研究進(jìn)展

占镠祥， 李 婉， 王高軍， 趙先麗， 王 妮， 李毓陵

(1. 東華大學(xué) 紡織學(xué)院， 上海 201620； 2. 東華大學(xué) 紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201620； 3. 江蘇陽(yáng)光股份有限公司， 江蘇 無(wú)錫 214426)

隨著我國(guó)對(duì)生態(tài)環(huán)境重視程度的提高，經(jīng)濟(jì)環(huán)保工藝的開(kāi)發(fā)在紡織工業(yè)中變得越來(lái)越重要[1-2]。微波能作為傳統(tǒng)加熱技術(shù)的替代品在各工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用[3]。微波加工具有反應(yīng)迅速、加熱均勻、加熱效率高、清潔生產(chǎn)，易自動(dòng)化控制，兼具殺菌作用等特點(diǎn)[4]，且無(wú)須任何的熱傳導(dǎo)過(guò)程，就可使物料快速均勻加熱。在微波場(chǎng)中物質(zhì)所產(chǎn)生的熱量與其種類及其介電常數(shù)有很大關(guān)系，不同組分對(duì)微波的吸收能力也不同，因此，微波對(duì)物質(zhì)的加熱具有選擇性[5]。

微波加工在紡織染整加工領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用：Ciba Geigy在1966年就獲得了活性染料染色和印花時(shí)用微波加熱固色的專利[6]；Englert將纖維素織物用耐久壓燙整理劑處理并在微波爐中固化[7]； Chiao-Cheng等[8]對(duì)微波輻照在滌綸纖維染色上的應(yīng)用進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，尿素作為一種極性物質(zhì)可吸收微波能量，將其加入到染色配方中可使不易染色的滌綸纖維的上染率顯著提高，并可改善染色的均勻性。微波技術(shù)還可用于高分子材料的有機(jī)合成：Vanderhoff[9]使用家用微波爐加熱實(shí)現(xiàn)了丙烯酸、丙烯酸酯與α-甲基丙烯酸的乳液聚合，并發(fā)現(xiàn)使用微波加熱可使聚合速度快于常規(guī)加熱；Gedye等[10]發(fā)現(xiàn)微波對(duì)有機(jī)化學(xué)合成具有顯著加速作用；Imai等[11]利用家用微波爐加熱，借助極性溶劑合成了多種聚酰胺；夏敏等[12]利用微波輻照的方式以及無(wú)溶劑的干反應(yīng)條件，快速高效地合成了有機(jī)熒光前驅(qū)體3-氰基香豆素，其衍生物是一種被廣泛應(yīng)用的染料。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，微波加工技術(shù)在紡織印染領(lǐng)域具有了更為廣泛的應(yīng)用，特別是在紡織品的烘燥、纖維改性及接枝、染色加工、免燙和阻燃等后整理過(guò)程中，并出現(xiàn)了微波輻照輔助化學(xué)處理，微波與等離子體協(xié)同處理，真空微波低溫烘燥等多種加工方法。本文綜述了微波處理加工蛋白質(zhì)纖維的相關(guān)研究進(jìn)展，并對(duì)其作用機(jī)制進(jìn)行探討，同時(shí)分析了適合熱敏性材料的真空微波技術(shù)在蛋白質(zhì)纖維中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

1 微波加工原理

微波是一種頻率范圍在3×108～3×1011Hz，波長(zhǎng)范圍在0.001～1 m的電磁波，在電磁波譜中，其頻率位于紅外線與無(wú)線電波的頻率之間[13]。應(yīng)用于加熱的微波電磁場(chǎng)優(yōu)選頻率為2.45×1011Hz，該頻率下微波輻射針對(duì)水分子的固有頻率進(jìn)行調(diào)整，使相互作用最大化[14]，且在此頻率下，微波光子的能量?jī)H為0.001 6 eV，既無(wú)法打開(kāi)分子中的共價(jià)鍵，也低于布朗運(yùn)動(dòng)所需能量。與紫外線和可見(jiàn)光不同的是，微波不能通過(guò)其本身的能量引發(fā)反應(yīng)[15]。微波與物質(zhì)之間的相互作用，可分為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)2類。

微波的能量并不足以使物質(zhì)發(fā)生電離，而物質(zhì)吸收微波能并轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象，稱為微波熱效應(yīng)，表現(xiàn)為微波能在材料中的總損耗[16]。微波由電場(chǎng)和磁場(chǎng)2部分組成，當(dāng)微波加熱反應(yīng)時(shí)：首先，電場(chǎng)會(huì)對(duì)反應(yīng)體系中的極性分子(或者產(chǎn)生瞬時(shí)偶極的非極性分子)進(jìn)行極化，在外加電場(chǎng)的作用下分子偶極呈規(guī)則排列,而當(dāng)電場(chǎng)方向改變時(shí)，在分子偶極重新定向排列過(guò)程中，分子間摩擦與介電損耗使得電能轉(zhuǎn)化為熱能；其次，電場(chǎng)通過(guò)離子傳導(dǎo)對(duì)微波場(chǎng)內(nèi)的帶電粒子(例如離子液體)進(jìn)行加熱,微波作用下的帶電粒子會(huì)劇烈振蕩并與相鄰的原子或分子發(fā)生碰撞，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的加熱[17]。

非熱效應(yīng)指的是當(dāng)介質(zhì)材料吸收電磁能后，產(chǎn)生的不可歸屬于溫度變化的系統(tǒng)響應(yīng)[16]。主要體現(xiàn)在微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的促進(jìn)作用，如降低反應(yīng)溫度，加快物質(zhì)擴(kuò)散與反應(yīng)進(jìn)程，加快致密化過(guò)程以及影響結(jié)晶相變過(guò)程[18]等。其理論依據(jù)為：微波可改變反應(yīng)體系中分子的偶極矩，并可激發(fā)分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷，使得反應(yīng)物分子有足夠的能量與合適的取向，提高有效碰撞頻率，進(jìn)而影響化學(xué)反應(yīng)體系的平衡狀態(tài)，加快反應(yīng)速度[19]。在微波促進(jìn)化學(xué)合成方面，微波的非熱效應(yīng)與熱效應(yīng)可共同描述復(fù)雜的作用機(jī)制[20]。

2 微波在加工蛋白質(zhì)纖維中的應(yīng)用

2.1 微波處理調(diào)整蛋白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)

2.1.1 表面結(jié)構(gòu)

微波可使纖維的表面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，增加纖維表面的粗糙度以促進(jìn)染料分子的吸附和滲透[21]，進(jìn)而提升纖維的上染率，蛋白質(zhì)纖維中以羊毛表現(xiàn)最為明顯。經(jīng)微波輻照處理后的羊毛纖維，其表面粗糙程度或者直徑會(huì)增加，但化學(xué)結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯變化。微波輻照對(duì)不同濕潤(rùn)狀態(tài)羊毛纖維的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)與精細(xì)結(jié)構(gòu)的影響較明顯，可使羊毛纖維鱗片的尖端和主體被不同程度破壞與打碎[22]，其對(duì)應(yīng)的掃描電鏡照片如圖1所示。

圖1 微波輻照處理前后的羊毛鱗片掃描電鏡照片(×1 000)Fig.1 SEM images of wool scales before(a) and after(b)microwave treatment(×1 000)

微波處理調(diào)整蛋白質(zhì)纖維表面結(jié)構(gòu)對(duì)纖維染色過(guò)程有著積極意義。將微波加工與離子液體方法相結(jié)合對(duì)羊毛紗線進(jìn)行預(yù)處理，可在羊毛紗線的后續(xù)低溫染色工序中實(shí)現(xiàn)助染功能，這是由于微波-離子液體預(yù)處理對(duì)羊毛纖維的鱗片進(jìn)行了部分剝除[23]。采用微波輻照預(yù)處理對(duì)羊毛針織物表面進(jìn)行改性可使纖維易于潤(rùn)濕和膨脹，從而提高羊毛針織物噴墨印花的上色率。

微波處理調(diào)整纖維表面形態(tài)的機(jī)制比較復(fù)雜：一方面，帶有鱗片的毛絨類纖維在微波電場(chǎng)中可能存在趨膚效應(yīng)，使得微波能量集中在纖維表面；另一方面，纖維中極性基團(tuán)吸收的微波能量過(guò)分集聚，導(dǎo)致了纖維縱向表面爆裂或出現(xiàn)斷紋等破壞；此外，由于微波的熱效應(yīng)，特別是在水分存在的情況下，纖維表面的微結(jié)構(gòu)還可能出現(xiàn)溶脹現(xiàn)象，因此，在這方面的機(jī)制研究還有待繼續(xù)深入。

2.1.2 超分子結(jié)構(gòu)

纖維或其中的水分子在吸收微波能量后，超分子結(jié)構(gòu)也會(huì)被調(diào)整，因此，可通過(guò)微波處理來(lái)降低纖維的結(jié)晶度，增加無(wú)定型區(qū)，改變纖維晶體晶型以及大分子鏈之間的相互作用。鄒利云等[24]研究了蠶絲纖維經(jīng)微波輻照后其超分子結(jié)構(gòu)的變化發(fā)現(xiàn)，纖維在吸收微波能量后，各種自由基團(tuán)和大分子鏈的運(yùn)動(dòng)會(huì)加速。經(jīng)較短時(shí)間的微波處理后蠶絲有結(jié)晶化趨向，而長(zhǎng)時(shí)間的微波處理會(huì)使蠶絲纖維結(jié)晶遭到破壞。桑蠶絲在經(jīng)微波處理3 min時(shí)，其鏈段取向度提高，繼續(xù)進(jìn)行微波處理，桑蠶絲取向度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，并最終趨于平穩(wěn)。

纖維超分子結(jié)構(gòu)在微波作用下的改變還伴隨著一些物理力學(xué)性能的變化，微波輻照可在幾分鐘內(nèi)使普通回潮率下試樣的強(qiáng)伸性能提高。施楣梧等[25]發(fā)現(xiàn)不同含水量的蠶絲織物在短時(shí)間微波輻照下，實(shí)際獲得的微波能量也不同[26]。微波處理干態(tài)蠶絲織物時(shí)，微波場(chǎng)能量主要集中于織物試樣，且干態(tài)纖維分子之間的相互位置又很難調(diào)整，因此，纖維內(nèi)應(yīng)力消除比較困難，易造成結(jié)構(gòu)損傷。微波處理濕態(tài)蠶絲織物時(shí)，纖維能夠得到的微波能量較少，微波能量主要集中于液態(tài)水，所以結(jié)構(gòu)損傷比干態(tài)試樣小。微波處理常態(tài)蠶絲織物時(shí)，由于蠶絲回潮率約為9%，所含的水分大部分以結(jié)合態(tài)水的方式存在于纖維，在微波場(chǎng)中的熱效應(yīng)不顯著，有利于調(diào)整纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，從而使加工過(guò)程中積累的內(nèi)應(yīng)力得以松弛，進(jìn)而提高試樣的斷裂強(qiáng)力。對(duì)于干燥的家蠶蠶繭來(lái)說(shuō)，微波輻照不會(huì)顯著影響其拉伸性能，故可作為增強(qiáng)纖維摻入到可能會(huì)受微波處理影響的材料中，而不會(huì)導(dǎo)致性能的明顯惡化[26]。

在影響羊毛纖維超分子結(jié)構(gòu)方面的研究發(fā)現(xiàn)：微波輻照作用于羊毛纖維或其中的水分子，會(huì)改變羊毛的結(jié)晶度和取向度；微波處理不同濕潤(rùn)狀態(tài)的羊毛會(huì)造成不同的超分子結(jié)構(gòu)調(diào)整。經(jīng)微波輻照后，常態(tài)羊毛結(jié)晶度會(huì)增加，而干態(tài)和濕態(tài)羊毛結(jié)晶度會(huì)下降[22]，其作用機(jī)制與微波處理蠶絲類似，是由于水分子的含量與羊毛纖維結(jié)合方式不同，導(dǎo)致實(shí)際獲得的微波能量也不同，造成了力學(xué)性能上的差異。

2.2 微波在蛋白質(zhì)纖維染色中的應(yīng)用

微波處理在蛋白質(zhì)纖維染色上也有著一定應(yīng)用，微波的熱效應(yīng)可使染液快速升溫促進(jìn)上染，還可選擇性地提高某些化學(xué)反應(yīng)的速率以加強(qiáng)固色。另外，微波輻照對(duì)纖維表面結(jié)構(gòu)的改變也加強(qiáng)了其對(duì)染料分子的吸附。

2.2.1 微波在絲綢染色上的應(yīng)用

微波可對(duì)偶極分子、自由移動(dòng)的離子產(chǎn)生加熱效果，具有加熱時(shí)間短、效率高的特點(diǎn)，在染色過(guò)程中進(jìn)行微波加熱，可使絲綢織物內(nèi)部產(chǎn)生熱量，避免出現(xiàn)染色不勻等瑕疵，同時(shí)提高染料的吸收率。對(duì)于天然染料，如梔子黃色素、紫膠紅色素[27-28]等來(lái)說(shuō)，微波輻照可大大減少其染色時(shí)間，提高染色效率。而在與常規(guī)染色方法對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，微波染色樣品的K/S值及色牢度無(wú)明顯變化，染色效果接近，是一種高效處理手段。

另外，對(duì)含有染液的蠶絲織物進(jìn)行微波輻照時(shí)，極性分子(如水分子等)由于受到微波電場(chǎng)的作用，會(huì)由于反復(fù)極化而改變排列方向造成分子間的摩擦，迅速使染液和蠶絲織物升溫。染料分子在微波誘導(dǎo)升溫的作用下可獲得較大的動(dòng)能，同時(shí)由于纖維的膨化加劇，使得染料快速擴(kuò)散并起到固色作用。扎染工藝中也可使用微波加熱進(jìn)行染料固色，染料利用率會(huì)隨著微波加熱時(shí)間的延長(zhǎng)和純堿質(zhì)量濃度的提高而增加，且微波加熱處理可使蠶絲織物斷裂強(qiáng)力基本不變，耐皂洗色牢度與耐摩擦色牢度大都可達(dá)到4級(jí)[29]。

由于微波的頻率和一些化學(xué)基團(tuán)的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率接近，微波可被化學(xué)基團(tuán)選擇性吸收，進(jìn)而促進(jìn)基團(tuán)的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，故微波輻照可選擇性地提高一些化學(xué)反應(yīng)的速率，從而起到與高效催化劑類似的作用。張光先等[30]用微波輻照染料對(duì)絲綢進(jìn)行快速高效的固色，其原理是利用醇類物質(zhì)，在微波輻照作用下使染料分子的羧基與磺酸基等發(fā)生酯化并失去帶電性，從而降低其水溶性，達(dá)到提高色牢度與固色的目的。

2.2.2 微波在羊毛染色上的應(yīng)用

微波輻照改性可改善羊毛織物的可染性。微波預(yù)處理對(duì)羊毛表面的鱗片結(jié)構(gòu)有輕微的破壞作用，表面的損傷可促進(jìn)纖維在浸漬過(guò)程中對(duì)染料分子的吸收，并增強(qiáng)染料分子向羊毛纖維內(nèi)部的擴(kuò)散。微波處理后羊毛織物的上染速率與表觀得色量得到提高，并在染色測(cè)試中觀察到較高的染料吸收率，同時(shí)使纖維的擴(kuò)散系數(shù)增加[31]。

在微波輻照輔助固色過(guò)程中，羊毛的表觀得色量和固色率受微波輻照功率與固色時(shí)間的影響。先將羊毛在室溫下堆置一段時(shí)間再進(jìn)行微波固色，可提高其表觀得色量，且隨著室溫堆置時(shí)間的延長(zhǎng)，得色量逐漸增加[32]。

2.3 微波在蛋白質(zhì)纖維接枝中的應(yīng)用

2.3.1 微波在絲綢接枝上的應(yīng)用

絲綢在微波輻照下進(jìn)行接枝時(shí)，纖維分子會(huì)與整理劑中的活性基團(tuán)反應(yīng)，在纖維大分子主鏈上接枝上小分子，且反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的水會(huì)被微波的熱效應(yīng)快速蒸干，使反應(yīng)向右移動(dòng)進(jìn)而提高接枝率[33]。如微波可引發(fā)絲綢與丙三醇縮水甘油醚發(fā)生接枝反應(yīng)，接枝率在適當(dāng)輻照強(qiáng)度范圍內(nèi)會(huì)隨著微波輻照時(shí)間與功率的增加而增加，且該方法優(yōu)于熱引發(fā)的接枝效率，保護(hù)了蛋白質(zhì)纖維的彈性。微波接枝后絲綢的折皺回復(fù)角比常規(guī)接枝樣品高約7°，并有抑制泛黃、固著絲膠等作用[34]。

于丹琦[35]通過(guò)微波輻照的方法，以過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑，在絲綢上接枝磷系阻燃劑，并探究了輻照功率與輻照時(shí)間對(duì)接枝率的影響發(fā)現(xiàn)，隨著微波輻照功率的增大，溫度不斷升高，可促進(jìn)熱分解型引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀的分解，且使織物表面產(chǎn)生更多的自由基，使乳液中的單體與自由基更易結(jié)合，反應(yīng)更易進(jìn)行。此外，隨著微波輻照功率的升高，膠束熱運(yùn)動(dòng)與接枝共聚基團(tuán)的活動(dòng)性都會(huì)增大，這使得蠶絲纖維肽鏈側(cè)基的反應(yīng)基團(tuán)與接枝共聚基團(tuán)的有效碰撞概率增大，反應(yīng)速度加快。但由于蛋白質(zhì)纖維的熱敏性，微波輻照功率不能過(guò)大以避免高溫對(duì)蠶絲性能造成不利影響；且由于反應(yīng)過(guò)程中織物表面存在活化與刻蝕作用相互競(jìng)爭(zhēng)，應(yīng)將微波輻照時(shí)長(zhǎng)控制在6 min內(nèi)，以保證對(duì)織物表面的活化作用占主導(dǎo)地位[35]。

2.3.2 微波在羊毛接枝上的應(yīng)用

與微波在絲綢接枝上的應(yīng)用相似，微波輔助羊毛接枝也是通過(guò)高溫輻照促進(jìn)纖維與整理劑的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，促進(jìn)反應(yīng)向右移動(dòng)進(jìn)而提高接枝率。Zhao等[36]將殼聚糖胍鹽應(yīng)用在羊毛抗菌整理上，并研究了微波輻照對(duì)加工工藝的影響。結(jié)果表明，采用微波加熱可明顯降低烘干時(shí)間。將浸軋了殼聚糖胍鹽的羊毛織物進(jìn)行2 min的微波輻照處理，相比于傳統(tǒng)烘干焙烘工藝，羊毛織物的殼聚糖胍鹽的吸附量和白度都得到明顯提高,且殼聚糖胍鹽、交聯(lián)劑和羊毛之間的交聯(lián)程度及均勻性都得到提高。短時(shí)間的微波處理在提高羊毛織物抗菌性能的同時(shí)，并不影響其斷裂強(qiáng)力。還可采用微波輻照的方法，將經(jīng)17%的HNO3改性后的碳微球接枝在羊毛纖維上，以達(dá)到阻燃的效果[37]，其原理是微波輻照后的羊毛纖維表面更加粗糙，會(huì)產(chǎn)生大量活性基，當(dāng)羊毛纖維浸入碳微球懸浮液后，羊毛纖維表面的活性基可與碳微球上的羧基與羥基發(fā)生反應(yīng)，碳微球以此接枝在纖維上。以離子液體法將不同納米粒子接枝在羊毛纖維上，可得到抗靜電、抗紫外線、自清潔、熒光等功能化產(chǎn)品，在加工過(guò)程中微波輻照不僅對(duì)接枝起到輔助作用，且可有效干燥織物，是工藝過(guò)程中的一種關(guān)鍵方法。

2.4 微波在前處理和后整理中的應(yīng)用

微波處理在蛋白質(zhì)纖維的前處理與后整理方面，主要應(yīng)用了微波的熱效應(yīng)，其無(wú)須熱傳導(dǎo)即可使熱能分布均勻的特點(diǎn)，可提高加熱效率與均勻性，并縮短工藝流程。

微波煮繭方法于20世紀(jì)七十年代末提出，隨后筒式微波煮繭設(shè)備也被成功研制出來(lái)。蔣芳等[38]依據(jù)正交試驗(yàn)與模糊綜合評(píng)判模型得到的微波煮繭工藝，可顯著提高繅絲的解舒率，減少疵點(diǎn)的產(chǎn)生。Mahmoodi等[39]進(jìn)行了馬賽皂洗、馬賽皂洗-碳酸氫鈉、微波、微波皂洗、微波-碳酸氫鈉、微波馬賽皂洗-碳酸氫鈉脫膠工藝的對(duì)比，研究了微波輻照蠶絲脫膠的可行性。通過(guò)樣品的質(zhì)量、強(qiáng)力損失及伸長(zhǎng)率的增加來(lái)判定其脫膠效果，并借助掃描電鏡證實(shí)了所得結(jié)果。微波馬賽皂洗-碳酸氫鈉脫膠可獲得較為理想的脫膠效果，同時(shí)也可避免對(duì)纖維主體造成破壞。

微波處理也廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)纖維的后整理加工，如阻燃整理、免燙整理、防油拒水整理以及羊毛纖維的防氈縮整理等。當(dāng)各種整理助劑與蛋白質(zhì)纖維焙烘交聯(lián)時(shí)，使用微波輻照對(duì)其進(jìn)行加熱，升溫均勻迅速的同時(shí)也可省去預(yù)烘工序。微波輻照使纖維大分子之間的物理連接分離，同時(shí)，整理劑小分子被賦予了更強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)能力，使整理劑滲透到纖維內(nèi)部更加容易，纖維與整理劑的反應(yīng)性能因此得到改善[40-42]。通過(guò)微波輻照含有助劑溶液的羊毛以進(jìn)行表面改性，助劑溶液的修復(fù)作用可使羊毛粗糙度降低，提高成衣的抗皺性。采用微波處理經(jīng)靜電噴涂預(yù)縮后的羊毛織物，再將織物用經(jīng)微波處理后的木漿液進(jìn)行蒸煮，不僅改善了處理工藝，且對(duì)織物無(wú)損傷，適用于羊毛襯衫去污免燙處理。

2.5 真空微波處理技術(shù)加工蛋白質(zhì)纖維

紡織染整加工中的傳統(tǒng)干燥方法采用熱傳導(dǎo)或熱對(duì)流的加熱方式。熱傳導(dǎo)干燥通過(guò)直接接觸物料，而進(jìn)行由外向內(nèi)傳熱，不僅效率低，還存在加熱均勻性的問(wèn)題。熱對(duì)流干燥中，熱空氣既是載熱體又是載濕體，熱濕空氣的不斷排出在帶走水分的同時(shí)也帶走了熱量，引起能量損失。另外，干燥過(guò)程中物料的內(nèi)部溫度低于表面溫度，所形成的溫度梯度與濕度梯度相反而不利于水分向外遷移，導(dǎo)致干燥速度低。

真空微波處理技術(shù)目前主要應(yīng)用于物料干燥方面，其原理是用微波輻照作為加熱源在真空條件下進(jìn)行加熱而使物料脫水[43]。相比于紡織染整加工中傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)或熱對(duì)流烘燥方式，微波加熱的穿透力強(qiáng)，發(fā)熱均勻高效，且無(wú)需借助熱傳遞介質(zhì)。然而由于蛋白質(zhì)纖維的熱敏性，微波干燥中過(guò)度加熱的問(wèn)題限制了烘燥工序的溫度和時(shí)間，進(jìn)而限制了烘燥產(chǎn)量。在真空狀態(tài)下，溶劑(例如水)的沸點(diǎn)會(huì)隨真空度升高而降低，且物料中水分的擴(kuò)散速度在真空環(huán)境下會(huì)加快，因而干燥時(shí)間明顯縮短，生產(chǎn)效率得到提高[44]，將真空干燥與微波烘燥相結(jié)合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，可使物料保持在較低溫度下加熱干燥，是一種理想的蛋白質(zhì)纖維烘燥方式。

在利用蛋白質(zhì)纖維制作面膜的過(guò)程中，真空微波干燥技術(shù)可在不破壞蛋白質(zhì)纖維性能結(jié)構(gòu)和面膜功能的前提下，快速均勻干燥面膜，在進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，還兼具一定殺菌效果[45]。鄧杰文等[46]對(duì)微波烘干織物特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，低功率、短時(shí)間的微波烘干樣品與自然風(fēng)干相似；而由于未在真空狀態(tài)下進(jìn)行微波加熱，過(guò)度微波烘燥可對(duì)織物的結(jié)構(gòu)造成損壞，并通過(guò)顯微鏡在試樣上觀察到由于過(guò)熱而產(chǎn)生的黑色區(qū)域。王倩妮[47]采用真空微波的方法對(duì)羊絨纖維進(jìn)行烘燥，羊絨不但未出現(xiàn)較大的損傷性破壞，相反其斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長(zhǎng)率在真空微波處理后有一定程度的回復(fù)，另外，通過(guò)掃描電鏡觀察與摩擦系數(shù)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，羊絨纖維經(jīng)一定時(shí)間真空微波烘燥后，其表面鱗片層與纖維主體更加貼合，與鱗片層被剝除的效果類似，這為采用物理手段對(duì)羊絨纖維鱗片進(jìn)行處理提供了思路。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文概述了微波加工原理及其在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用，并從調(diào)整蛋白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)、輔助改善蛋白質(zhì)纖維染色、輔助蛋白質(zhì)纖維接枝以及蛋白質(zhì)纖維前處理、后整理幾方面概括了微波處理蛋白質(zhì)纖維的研究進(jìn)展。未來(lái)微波處理技術(shù)加工蛋白質(zhì)纖維可從以下3個(gè)方面展開(kāi)。

1)微波處理在輔助蛋白質(zhì)纖維染色和纖維功能化接枝改性中取得了很好的效果，但其反應(yīng)機(jī)制比較復(fù)雜，除微波的熱效應(yīng)促進(jìn)纖維與整理劑中的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)外，還有可能有一定的非熱效應(yīng)與趨膚效應(yīng)，也可能伴隨著溶脹現(xiàn)象，這部分的探討還有待深入，且微波處理可對(duì)纖維的結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯著調(diào)整，可以此開(kāi)發(fā)微波處理工藝來(lái)改善纖維的服用性能。

2)對(duì)微波處理蛋白質(zhì)纖維加工的穩(wěn)定性與均勻性開(kāi)展研究，并建立相應(yīng)的能耗評(píng)價(jià)體系，以便于在紡織加工領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的推廣。

3)真空微波處理技術(shù)綜合了真空干燥的低溫、快速除濕與微波干燥的均勻、整體加熱等優(yōu)點(diǎn)，除應(yīng)用在蛋白質(zhì)纖維的烘燥方面，還可開(kāi)展真空微波處理對(duì)于蛋白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)及形態(tài)方面的改性研究，深入探究真空微波處理蛋白質(zhì)纖維的作用機(jī)制，增加其廣泛適用性，以指導(dǎo)該技術(shù)的推廣。

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