陳春暉，王金輝，馬雪亭，王 寧，李治江，李蓮瑞

(1.塔里木大學(xué) 機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2.天津工業(yè)大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300387；3.塔里木大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

新疆多浪羊主要分布在喀什地區(qū)，是一種肉/毛兩用羊，主要用于肉質(zhì)羊的品種研究，近年來因人為品種選育以及外來品種的雜交，多浪羊品種的特征、特性混雜退化[1-3]。目前針對(duì)于多浪羊遺傳基因[4-5]以及肉質(zhì)[6-7]的研究較多，而對(duì)于多浪羊品種的羊毛的經(jīng)濟(jì)利用研究較少，毛紡行業(yè)對(duì)于半粗毛的使用與研究也普遍存在忽略現(xiàn)象[8]，不利于多浪羊的綜合價(jià)值的利用與開發(fā)，也不利于建立和完善多浪羊品種資源保護(hù)體系。

本文對(duì)多浪羊羊毛纖維基本形態(tài)、力學(xué)性能、吸濕性、表面性質(zhì)及耐腐蝕性等方面進(jìn)行基本性能測(cè)試，并對(duì)其可紡性進(jìn)行研究分析，可為后續(xù)羊毛纖維的紡紗、織造等提供參考，也可為建立和完善新疆多浪羊品種資源保護(hù)和基因溯源體系提供理論依據(jù)，同時(shí)把新疆多浪羊品種保護(hù)和開發(fā)利用有機(jī)結(jié)合，使其得到針對(duì)性資源化利用，充分開發(fā)其經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)用品

1.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

中性洗滌劑(誠捷化玻儀器有限公司)，元明粉(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，NaOH、H2SO4(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

SU8220型掃描電鏡(日本日立公司)，HH-8型恒溫水浴鍋(常州金壇精達(dá)制造有限公司)，YG(B)216T型八籃烘箱(溫州市大榮紡織儀器有限公司)，F(xiàn)A-1004型電子天平(上海菁海儀器有限公司)，BEION M3-18A型細(xì)度儀(上海北昂科學(xué)儀器有限公司)，YG005E型電子單纖維強(qiáng)力儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司)，Y172型切片器(常州第二紡織儀器廠有限公司)，三角瓶、滴管、燒杯(雙城化玻儀器經(jīng)營部)，黑絨板、鑷子(常州第二紡織儀器廠有限公司)，直尺(精度0.1 cm)。

1.1.3 實(shí)驗(yàn)材料

經(jīng)對(duì)新疆多浪羊整體羊毛特性的觀察及分析，多浪羊頭部及頸部羊毛較細(xì)，手感較好[8]，故本文實(shí)驗(yàn)用羊毛取自塔里木大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院新疆多浪羊頭部及頸部羊毛。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 洗 毛

采用GB/T 6978—2007《含脂毛洗凈率試驗(yàn)方法 烘箱法》進(jìn)行洗毛，浴比為1∶50，清水(50 ℃，10 min)→0.1%洗滌劑、0.5%元明粉(60 ℃，15 min)→0.08%洗滌劑、0.4%元明粉(60 ℃，15 min)→清水(50 ℃，10 min)→清水(50 ℃，10 min)→干燥(60 ℃，1 h)。再經(jīng)八籃烘箱烘干至恒質(zhì)量，洗凈率Ys的計(jì)算見式(1)。

(1)

式中：ms、mG分別為洗凈毛干質(zhì)量和原毛(油脂)的質(zhì)量，g；Wk為公定回潮率，%，細(xì)羊毛和半細(xì)羊毛為16%[9]。

1.2.2 表觀形態(tài)

將不同試樣羊毛纖維在真空噴金后，采用掃描電鏡觀察其表面形態(tài)。

1.2.3 回潮率

根據(jù)GB/T 6500—2008《毛絨纖維回潮率試驗(yàn)方法 烘箱法》測(cè)試新疆多浪羊羊毛纖維回潮率及含水率，洗毛后羊毛在標(biāo)況下預(yù)調(diào)濕8 h，稱取濕質(zhì)量，經(jīng)八籃烘箱烘干(100 ℃)至恒質(zhì)量后，稱取干質(zhì)量。由式(2)(3)分別計(jì)算含水率M和實(shí)際回潮率W。

(2)

(3)

式中：G、G0分別為試樣的濕質(zhì)量和干質(zhì)量，g。

1.2.4 細(xì) 度

采用BEION M3-18A細(xì)度儀對(duì)新疆多浪羊羊毛纖維直徑進(jìn)行測(cè)試，3個(gè)試樣，每個(gè)試樣纖維根數(shù)不少于400根，觀察點(diǎn)數(shù)為625(25×25)。

1.2.5 力學(xué)性能

采用電子單纖維強(qiáng)力儀(YG005E)，對(duì)新疆多浪羊羊毛纖維進(jìn)行測(cè)試，拉伸隔距20 mm，速度20 mm/min，測(cè)試根數(shù)50，取平均值。

1.2.6 長(zhǎng) 度

根據(jù)GB/T 6501—2006《羊毛纖維長(zhǎng)度試驗(yàn)方法 梳片法》測(cè)量纖維自然長(zhǎng)度和伸直長(zhǎng)度。

1.2.7 耐腐蝕性

將洗前羊毛纖維分別浸入H2SO4(pH值2)溶液和NaOH(pH值11)溶液中2 h，烘干后使用掃描電鏡觀察其表面形態(tài)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 洗 毛

洗毛是去除非纖維類物質(zhì)和不可紡纖維的過程，去除羊毛纖維上的汗脂、雜質(zhì)污垢等。洗毛前、后的羊毛狀態(tài)如圖1所示。

圖1 新疆多浪羊羊毛洗毛前后狀態(tài)

洗毛后纖維間雜質(zhì)被去除，經(jīng)干燥后，羊毛纖維形成一團(tuán)，因?yàn)檠蛎w維在洗滌及干燥過程中經(jīng)攪拌及熱濕作用使羊毛纏結(jié)而形成一團(tuán)。由式(1)計(jì)算可得洗凈率為95.12%。實(shí)驗(yàn)用羊毛取自動(dòng)物科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地，草屑等雜質(zhì)相對(duì)較少，洗毛去除了羊毛纖維表面的大部分油脂。

2.2 表觀形態(tài)

2.2.1 縱向形態(tài)

羊毛纖維由外向內(nèi)依次為鱗片層、皮質(zhì)層、髓質(zhì)層。鱗片層是羊毛外層角質(zhì)化細(xì)胞，羊毛品種不同，鱗片的排列形態(tài)及數(shù)量不同，具有指紋性[10]，羊毛纖維鱗片的方向性是羊毛氈縮性的重要因素，也是羊毛光澤度形成的原因。新疆多浪羊羊毛洗毛前、后的縱向形態(tài)掃描電鏡照片見圖2、3。

圖2 洗毛前纖維縱向SEM照片(×1 000)

由圖2可見，洗毛前，纖維表面有明顯的白色油脂，鱗片結(jié)構(gòu)黏結(jié)，張角不明顯。由圖3可見，洗毛后，鱗片層結(jié)構(gòu)層次清晰規(guī)整，呈瓦狀，間距、張角較小，鱗片層具有方向性，洗毛去除了羊毛纖維表面油脂，也是洗凈后羊毛經(jīng)烘箱干燥時(shí)因熱濕作用形成一團(tuán)的原因，由于羊毛鱗片的方向性形成差微摩擦效應(yīng)，表現(xiàn)出氈縮性。

圖3 洗毛后纖維縱向SEM照片(×1 000)

2.2.2 橫截面形態(tài)

不同纖維的截面形態(tài)不同，不同種類的羊毛纖維的橫截面形態(tài)也不盡相同，經(jīng)掃描電鏡觀察新疆多浪羊羊毛纖維橫截面形態(tài)如圖4所示?？梢?，新疆多浪羊羊毛纖維橫截面近似橢圓形，可以看出外層明顯鱗片層狀結(jié)構(gòu)，有部分髓腔。

圖4 新疆多浪羊羊毛橫截面形態(tài)SEM照片(×2 000)

2.3 回潮率

新疆多浪羊羊毛經(jīng)洗毛后羊毛纖維的含水率及回潮率測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 新疆多浪羊羊毛纖維含水率、回潮率測(cè)試結(jié)果

由式(2)(3)計(jì)算可得回潮率為11.16%，含水率為10.04%，纖維吸濕性能良好，可減少紡紗過程中因纖維和紡紗原件之間摩擦所產(chǎn)生的靜電。

2.4 長(zhǎng)度及卷曲率

纖維長(zhǎng)度直接決定纖維的加工性能和使用價(jià)值。羊毛纖維有天然卷曲，其長(zhǎng)度有“自然長(zhǎng)度(L0)”和“伸直長(zhǎng)度(L1)”之分。在細(xì)度一定的情況下，纖維愈長(zhǎng)，則紡紗性能越好。

羊毛纖維卷曲使羊毛纖維間具有抱合力，也是零正壓力下具有切向阻力的根本原因。羊毛纖維的卷曲與羊毛纖維彈性、氈縮性、織物手感、保暖性等密切相關(guān)。卷曲差異小的羊毛，紡成的毛紗和制品手感較松軟，保暖性及彈性較好[9]。卷曲率(C=(L1-L0)/L0×100%)是單纖維卷曲的常用指標(biāo)。隨機(jī)取100根新疆多浪羊羊毛纖維進(jìn)行纖維自然長(zhǎng)度(L0)、伸直長(zhǎng)度(L1)測(cè)試及卷曲率(C)計(jì)算。結(jié)果見圖5。

圖5 新疆多浪羊羊毛纖維長(zhǎng)度及卷曲率

羊毛纖維自然長(zhǎng)度平均值為84.97 mm，自然長(zhǎng)度CV值為19.3%，伸直長(zhǎng)度平均值為103.42 mm，伸直長(zhǎng)度CV值為19.2%，變異系數(shù)較小。可減少紡紗過程中的纖維不易牽伸的問題，降低紗條條干不勻。卷曲率平均值為21.72%，卷曲率CV值為28.1%，卷曲差異略大。羊毛纖維卷曲率使其在混紡過程中纖維之間具有較好的抱合力，紗條具有一定強(qiáng)度，易于成紗。

2.5 細(xì) 度

經(jīng)測(cè)試，新疆多浪羊羊毛經(jīng)洗毛后纖維平均直徑為30.97 μm，直徑CV值為27.3%，標(biāo)準(zhǔn)差為8.45，25 μm以上的羊毛纖維含量占76.47%。參照品質(zhì)支數(shù)對(duì)照表[9]，羊毛纖維品質(zhì)支數(shù)為50支，即線密度為17.6 tex。由纖維細(xì)度與紡紗支數(shù)的關(guān)系[11]，羊毛纖維根據(jù)直徑確定其可紡支數(shù)。

(4)

式中：Nm為毛紗公制支數(shù)，S；D為纖維直徑，μm；N為毛紗截面內(nèi)纖維根數(shù)。

紗線截面內(nèi)有足夠的纖維根數(shù)，才能降低隨機(jī)不勻。國際羊毛局推薦一般控制在36～40根。由式(4)計(jì)算得，純紡條件下，新疆多浪羊羊毛纖維可紡36～40 tex紗線。

2.6 力學(xué)性能

新疆多浪羊羊毛洗毛前后的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率如圖6、7所示。洗毛前平均斷裂強(qiáng)力為21.49 cN，平均斷裂伸長(zhǎng)率為33.63%，洗毛后平均斷裂強(qiáng)力為20.84 cN，平均斷裂伸長(zhǎng)率為34.15%。洗毛后，羊毛纖維斷裂強(qiáng)力下降3%，主要是因?yàn)橄疵^程中洗滌、機(jī)械攪動(dòng)及烘干的過程對(duì)纖維造成了一定的損傷。纖維強(qiáng)度是決定成紗強(qiáng)度最本質(zhì)的因素，新疆多浪羊羊毛洗毛后，纖維強(qiáng)力損失較小，仍具有相應(yīng)成紗能力。

圖6 洗毛前斷裂強(qiáng)力及伸長(zhǎng)率

圖7 洗毛后斷裂強(qiáng)力及伸長(zhǎng)率

2.7 耐酸堿性

新疆多浪羊羊毛纖維經(jīng)酸、堿浸泡后的SEM照片如圖8所示。在H2SO4(pH值2)溶液中浸泡2 h對(duì)羊毛纖維表面鱗片并沒有造成明顯損傷，羊毛纖維的耐酸性很強(qiáng)，而在NaOH(pH值11)溶液中浸泡2 h后，羊毛纖維表面鱗片層不明顯，而鱗片層對(duì)羊毛纖維具有保護(hù)作用，故堿溶液對(duì)纖維造成損害。這與羊毛是蛋白質(zhì)纖維，主要結(jié)構(gòu)是α-氨基酸，鱗片層保護(hù)羊毛內(nèi)層組織，抵抗外界機(jī)械、化學(xué)侵蝕。鱗片層是外層為角質(zhì)化的蛋白質(zhì)，含硫量較高，次層則是非晶蛋白質(zhì)，含16種胱氨酸，內(nèi)表皮胱氨酸占3%，這也是羊毛纖維耐酸不耐堿，炭化除雜的依據(jù)。

圖8 新疆多浪羊羊毛浸酸、浸堿后SEM照片(×1 000)

3 結(jié) 論

本文通過對(duì)新疆多浪羊羊毛的表觀形態(tài)、力學(xué)性能、長(zhǎng)度、細(xì)度、回潮率等基本性能測(cè)試分析，可得出以下結(jié)論：① 新疆多浪羊羊毛線密度為17.6 tex，可紡36～40 tex紗，屬于半細(xì)毛。② 新疆多浪羊羊毛鱗片層呈瓦狀。③ 新疆多浪羊羊毛回潮率為11.16%，吸濕性較好，可減少紡紗過程中的靜電現(xiàn)象，可紡性良好。④ 新疆多浪羊羊毛力學(xué)性能優(yōu)良，洗毛后仍具有成紗強(qiáng)度，耐酸不耐堿，可用于生產(chǎn)針織制品、大衣呢及工業(yè)用呢。本文可為新疆多浪羊品種的可持續(xù)開發(fā)和種質(zhì)資源開發(fā)與保護(hù)提供依據(jù)。