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本论文将拉伸细化技术应用于人发纤维深加工处理,通过研究纤维拉伸—定形的基本规律,针对人发纤维中分子间各种作用力,合成自制了还原性拉伸助剂,期望在预处理过程中打开人发纤维中分子间的交联键,如二硫键、氢键、盐式键等,从而降低拉伸阻力,提高变形能力,通过后期定形工艺,得到纤度较细的成品发,力求在尽量减少纤维损伤的情况下将纤维有效的拉伸,使人发仍具有相对好的强伸性能、手感和光泽,满足后期成品的造型。实验结果表明,自制的还原性拉伸助剂及氧化性定形试剂,在添加疏水性渗透剂等助剂的情况下完全可以达到预期设计目标,有效的降低纤维断裂强力和屈服强力,增加断裂伸长。最佳拉伸工艺为:预处理剂为硫脲25g/L、亚硫酸氢钠30g/L,同时添加亲水性渗透剂JFC10ml/L、以氮酮为主复配的疏水性渗透剂50ml/L,70℃水浴条件下处理人发纤维30min;汽蒸环境下拉伸细化,拉伸速度20mm/mim;定形溶液组分为6%双氧水,渗透剂JFC10ml/L、氮酮50ml/L。
研究表明,拉伸后的人发纤维力学性能略微降低。低拉伸倍率时,纤维的干、湿断裂强力没有降低;拉伸倍率高时,则显著降低,湿强降低更明显;纤维直径明显变细,拉伸倍率较低时,纤维细化不均匀;纤维经拉伸细化后顺向和逆向摩擦系数均增大,但总体表现为定向摩擦效应降低;拉伸细化后纤维有丝般光泽,外观得到改善,可有效提高假发套品质;纤维的表面润湿性能增加,利于纤维的后续加工的进行,同时弥补了假发制品在自然条件下枯燥的缺陷。
本论文在优化工艺的基础上,进一步深入研究了人发纤维拉伸细化过程中对蛋白质大分子构象以及纤维表面结构的影响规律。利用场发射扫描电镜和扫描电子显微镜观察不同伸长率和经沸水回缩后的纤维鳞片层改性程度;利用X射线广角衍射仪分析拉伸细化后人发纤维结晶度、取向度变化,并结合其力学性能分析人发纤维聚集体结构和强伸性能的关系;采用红外光谱分析了人发经拉伸—定形处理后鳞片层官能团尤其是二硫键变化情况;通过激光共焦显微拉曼光谱仪分析拉伸细化过程中蛋白质分子由α-螺旋链构象向β-折叠链构象的转变程度,并以此为主要切入点,探讨了人发拉伸改性机理。