論濃鹽酸法用于絲光綿羊毛/桑蠶絲定量的可行性

1 引言

古往今來，羊毛就是一種比較高端的原料，由于其蓬松、保暖、易于上色等特性，被廣泛用于大衣、羊毛衫等冬季服裝上。然而羊毛也有一些明顯的瑕疵：縮水、直接貼身穿著產(chǎn)生刺痛感。隨著物質(zhì)生活的滿足，人們對于高端舒適服裝面料的追求越發(fā)嚴(yán)格，羊毛的這些缺點已經(jīng)無法滿足當(dāng)下的環(huán)境。在這種矛盾中，人們也對于綿羊毛進(jìn)行了性能改善：如綿羊毛扎人，是羊毛鱗片的剩余皮質(zhì)層和髓質(zhì)層引起，如果能通過外界方法將這些物質(zhì)腐蝕或者去除，即絲光綿羊毛，就能提高毛衣的舒適感。具體而言，公認(rèn)的主要通過“氯化法” “酶減量法”以及“氧化法”實現(xiàn)。以上幾種方法都有各自的實用性和缺點，就結(jié)果而言，通過以上幾種方法確實改善了綿羊毛的貼身穿著體驗，是比較有效的方法。幾種方法的本質(zhì)都是通過試劑破壞綿羊毛的鱗片，即角朊。盡管絲光綿羊毛提高了舒適度，然而綿羊毛的鱗片本身對于羊毛枝干就有保護作用，將它破壞以后，綿羊毛本身的性能有所降低[1-3]。

一般實驗室綿羊毛與桑蠶絲的定量試驗都選擇75%硫酸分析。但綿羊毛是一種耐酸不耐堿的纖維，而絲光過的綿羊毛，在長時間的硫酸環(huán)境中容易出現(xiàn)受損、吸酸膨脹甚至部分溶解的現(xiàn)象。針對于此，本文參考試驗操作通則[4]，選用35%鹽酸進(jìn)行絲光綿羊毛/桑蠶絲的定量分析方法，同時通過試驗數(shù)據(jù)分析以及試驗后的纖維形態(tài)觀察，確定了這種方法用于絲光綿羊毛/桑蠶絲定量的可行性。

2 試驗部分

2.1 試驗方法

濃鹽酸（25℃，25min）法：用35%濃鹽酸把桑蠶絲從已知干燥質(zhì)量的絲光綿羊毛/桑蠶絲混紡面料中溶解去除，計算不溶物的質(zhì)量百分比。

75%硫酸法：參考GB/T 2910.18—2009《紡織品 定量化學(xué)分析 第18部分：蠶絲與羊毛或其他動物毛纖維的混合物(硫酸法)》[5]。

2.2 樣品準(zhǔn)備

隨機從檢驗樣品庫中尋找5塊不同顏色、不同厚度、不同織法、已知標(biāo)準(zhǔn)比例的絲光綿羊毛/桑蠶絲樣品進(jìn)行測試，每組試驗均由不同人員做平行樣。經(jīng)本實驗室前期試驗研究結(jié)果，濃鹽酸法不需要對樣品進(jìn)行褪色，直接拆散成紗線即可。

2.3 試劑

35%濃鹽酸，稀氨水，75%硫酸，稀乙酸。

2.4 試驗儀器

高低溫水浴振蕩器，快速烘箱，砂芯坩堝，干燥器，通風(fēng)櫥，分析天平（精度：0.0001g），具塞三角燒瓶（250 mL），帶顯示屏的BX4顯微細(xì)度儀。

3 結(jié)果與討論

35%濃鹽酸法：鹽酸易于揮發(fā)，在純醋酸溶液下的PKa值高于硫酸，PKa值越小，所對應(yīng)酸的酸性越強，因此鹽酸的酸性比較低，是一種相對溫和的酸。試驗過程中，首先進(jìn)行絲光綿羊毛在濃鹽酸中修正系數(shù)測定，如表1所示。

表1 絲光綿羊毛在濃鹽酸中的修正系數(shù)

75%硫酸法：未經(jīng)絲光的綿羊毛在濃鹽酸中的修正系數(shù)為1.00，在75%硫酸中的修正系數(shù)為0.985。首先用常規(guī)的硫酸法對5組樣品進(jìn)行試驗。在洗滌過程中，即發(fā)現(xiàn)纖維有些碎化，強度很低。用纖維細(xì)度儀拍攝照片，如圖1所示。

圖1 75%硫酸法的絲光綿羊毛試后樣

根據(jù)試驗操作手冊，將5組樣品依次進(jìn)行兩種試驗，測試結(jié)果均為凈干含量。結(jié)果如表2。

由圖1和表2可看出，采用75%硫酸法試驗時，桑蠶絲已經(jīng)完全溶解，而絲光綿羊毛在75%硫酸中呈現(xiàn)出明顯的吸酸膨脹、鱗片嚴(yán)重?fù)p傷、鱗片水解的情況。數(shù)據(jù)結(jié)果也與標(biāo)準(zhǔn)值偏差較大。如表2所示，幾個樣品都是絲光綿羊毛的量偏小，其中5號樣品最大偏差＞5%，超出定量要求的最大誤差。這是因為在絲光過程中，綿羊毛表面鱗片的二氧化硫鍵和肽鏈斷裂，降低了綿羊毛的強度以及耐酸性能，在強酸性環(huán)境中出現(xiàn)水解，降低樣品質(zhì)量，因此75%硫酸法不是一種優(yōu)選的絲光綿羊毛/桑蠶絲定量方法；濃鹽酸法結(jié)果穩(wěn)定可靠，和標(biāo)準(zhǔn)投料值誤差小于1%，是一種可行的檢驗方法。

表2 不同面料的測試結(jié)果

對試驗后的樣品進(jìn)行觀察拍攝，得到試驗以后的絲光綿羊毛的形態(tài)圖，如圖2所示。圖中可以明顯看出，經(jīng)過鹽酸試驗以后，桑蠶絲完全溶解，同時絲光綿羊毛的形態(tài)纖細(xì)，條干順直，鱗片貼合，并未有明顯的損傷，也沒有膨脹現(xiàn)象。

圖2 35%鹽酸法的絲光綿羊毛試后樣

4 分析及結(jié)論

對于絲光綿羊毛在濃鹽酸法中損傷比硫酸損傷小，主要有以下幾個原因：

（1）75%硫酸黏稠度比較大，在洗滌過程中抽濾比較難，容易出現(xiàn)酸殘留，在試樣烘干過程中由于高溫導(dǎo)致纖維燒傷，影響試驗結(jié)果和纖維形態(tài)。

（2）綿羊毛雖然是一種耐酸的纖維，但長期在酸的環(huán)境中，綿羊毛鱗片上的肽鍵也會與酸反應(yīng)，出現(xiàn)水解，使得纖維受損或者溶解。75%硫酸法耗時很長，絲光后的綿羊毛本身纖維的強度就有所減低，在這樣長時間的強酸環(huán)境中，受到損失的可能性大大提高，這也會導(dǎo)致試驗結(jié)果偏離。

（3）與濃鹽酸法相比，75%硫酸還需要對試樣進(jìn)行褪色處理，在褪色過程中，保險粉與纖維表面的染料發(fā)生化學(xué)作用，使得顏色剝離。對于絲光綿羊毛而言，這相當(dāng)于又多經(jīng)過了一次化學(xué)處理，絲光綿羊毛表面的鱗片更加容易與酸反應(yīng)，影響試后樣的重量。

由試驗數(shù)據(jù)比對，結(jié)合以上原因分析，在絲光綿羊毛/桑蠶絲混紡面料定量中，濃鹽酸法是一種比較可行的方法。這種方法對絲光綿羊毛損傷小，也不需要褪色處理，耗時短，是優(yōu)選方法。