（纺织材料与纺织品设计专业论文）人发拉伸——定形工艺与性能的研究[纺织材料与纺织品设计专业优秀论文].pdf

摘要 y 3 翮王s s 势生产蠹照缨、更暴豢簸酶缓发，本义髓久发拉姊定形工艺与链能送行了勰疹 熊鞴究。 零论文瓣磷巍餐翡在予慰又发控律一是黪王艺中备环带翦戴律秽桃毽迸季亍分辨， 为缀发产鑫魏袋产王艺提搽褒谂撂导。零谂交静研究蘩畿是天菱拉律定形貔工慧， 碱巍蠹容霍撬；持麓露嚣懿撬辫鳃逸终水解裁透稃霰始爨i 控薅辩，拳戆l 薤废势剃选 糖3 0 l o o 、拙姊速率分嬲选择l 5 c 琏加i n 分别选撵激奴、n 猷融3 珏热、粥斌 鞠融瑟秘蹬漆佟串和翅避释毒毪学定形楚理；定形霉雩，娥蠛i 骥努要4 遮撵l l g 1 8 0 ， 麓疆辩鬻分惑灞撵l 5 曩i 菲；浆矮s 疆嚣a 靛鳞片瑟簿辩纯避嚣囊察；溅d 霹鏊绞辩入 疑姻热学性能进籽分析；测糕盼吸收光港黯入发的内部结梅进行分橱。 磷究结暴表稳：( 1 ) 鞭懿疆滠发达鬟鼹鞋鑫，定搿效率憝予稳定；( 2 ) 在一 l 瀚熬漫熬蒸汽中羟 枣，鞭裂韩长率这熬黼掰疆主；( 3 ) 人发夔繇黼棒长率蘧控髂遴 率的增大而宣缆下降，拉伸遮攀不宜太太，l 3 c 越屈i n 为宣i ( 4 ) 寇澎髓焙洪温廉趱 态，定形效率毽魑好，毽控 枣瓣久爱熬定黪数攀蠢跨烘滋淡薄予1 5 8 藤莲本稳定；s 不麓定形试裁对控棒基久袭瓣定形霾率彩嘲嫒霉大致横瓣，萁孛浓燃滤影瞧爱秘撼 8 ) 随着焙煞漾度静主舞，入发靛断裘强力裔下簿趋势，毽人发静黼袋律长率蛰途摊 褰，潦洪湛度逡潮1 7 0 积l 鹳对，辑裂强力豹魏下掺蠛度己超过3 3 蜒，爨潋壤髅溢 黢不宣过赛；( ? ) 羧整理会降低天发魏弧力，毽疆瘦不大，也会搜入发靛叛裂律艇攀 樽瓣大福度静撼鬻，便予投弹簸避霉；( 8 ) 小拉律率撼 攀辩，天菱附强力下薄不怒窳 犬，当拉缔率趟过3 6 对，鼹着拉 孛率魏增太，入发的鞭裂强力下滞缀抉，人发隧蛰 挺镎率浆增丈，箕辑裂耱长率均匀静下降，说疆天发掰嶷各翁霉次被箍 聋朗潜力梅下 黪；( 瑟鲒的靛律率已惑人黢蘩片层遗戚严重穰舔；( 1 0 ) 天发羟摭髂惹，在获键龄 敬蛾热较多。 零交对入缀檀诤一定形薹氅与穗旋避帮? 镪步静磷您，对今嚣缓发厂班真久袋穗 爨瓣，生产更翩、受曩絷惫瓣缀发鬟毒一焱约撵导襻羽。 荚键强：天袋、羟捧、控体辫、定形、态澎簸搴 符号总表 名称 系数 系数 峰面积 系数 系数 系数 系数 系数 系数 系数 系数 预处理剂浓度 定形剂浓度 系数 焓变 去水系数 夹持长度 拉伸一定形后人发长度 6 0 温水浸泡后人发长度 去水重量 实测重量 氨基酸的分子量 水的分子量 峰号 断裂强力 相关系数 拉伸时的水温 预处理溶液温度 定形剂溶液温度 单位 v 。s e c 一一一。咖咖 n 褂a ，a 时 。现吖助，码b q q 。h k b h k m p ，r n b 1 绪论强姜豸姜薹鐾蠢 雾 粪篓冀曩雾纛鋈雾霾 攀? 霎羹鬼霎霉雾黍錾墓薹墼 | 、l ，l 嫡骚鞫魏裂觎列 | ! 醛缈嬲塑j 薹薹霆篓瓢露餮；i ! 为薹去篡辍些翥甄癸， s ：銎昆萎i 稀一磐器鋈翳缳j 壹| 霉；i 妻复喜妻耋砜蘸_ 受或i 函苎；薹簧；嚣 鏊；塑霎痨蕊鹣錾霪薮囊蘩冀鬟：鋈囊瞅x i o 参萋；雩墓羹耄蒌蠢垂：鞠囊蘸羹薷巷鹭l 馨嚣唧首菖最两懿数稀j i j | l 鳜埘翅e 矗i l 瓮圆藿耄大磷华车磊鞭 1 绪论 赖氨酸坶 k 精氨酸a 碹 r 组氨酸h i s h 瓜氨酸 l c i n u l n 地 鸟氨酸 l 一d m 证 天冬酰胺a n 谷氨酰胺g 1 no 色氨酸娜w 天冬氨酸a s p d 答氨酸g h i e 蛋氨酸m e tm 半胱氨酸c y s h 胱氨酸回s c 羊毛硫氨酸 l a n 曲i o n i n e 肌氨酸 & n _ c h - c 0 0 h i+ ( c h 2 ) 4 一n h 3 砸h a 卜c o o h n h 2 ( 。h 2 ) 3 一瓶一。n h 2 + 口，e 一= 氨基己酸 9 7 4 口氨基一d 一胍基戊酸 l o 7 6 h 2 l 卜c h c o o h 3 h 2 一c 彳：h 。- 髓 口氨基一卢一眯唑基丙酸 7 5 9 、硼【c h m 玎一a i c o o h w ( c h 2 ) 3 一n h _ c 一髓2 h 2 i 卜c h c 0 0 h i + ( c h 2 ) 3 一n h 3 h 2 肺一c c 0 0 h h 2 c 一一啦 o m n c h _ c 0 0 h h 2 0 “c h 2 一s 一瓶2 m 降- c h c 0 0 h h 2 c o h h 2 n 吒 _ c o o h j c h 2 _ c h 2 一c o o h h 2 n o c h - c 0 0 h 1 c h 一c h 2 一s c h 3 h 2 n - c h _ c 0 0 h l 四2 一s h c o o hc o o h h 2 n hi 王c n h 2 i c h 2 一s s h 2 c o o h c o o h jl h 2 n c h h c _ 卫m 2 f c h 2 一s - c h 2 h n c h 2 一c 0 0 h f a h 5 4 1 5 6 5 口氮基一月一碍l 哚基丙酸 5 b 9 口氨基丁二酸2 9 7 口氨基戊二酸3 2 2 a 氨基一y 一甲硫基丁酸5 7 5 a 氨基一声一巯基丙酸5 0 2 2 一一 ! 堑堡 ，_ _ 一 。多露熬壤 图1 一l 毛发角蛋白大分子主链间的横向联链 【注】( a ) 半胱氨酸残基间的二硫键；( b ) 离子基团问的盐式键# ( c ) 极性基团间的氢键； ( d ) 非极性基团问的疏水引力：( e ) 非极性基团间的范德华引力a 毛发纤维大分子在受拉伸条件下呈伸直的曲折链，般毛发纤维在无胱氨酸的链 段大多形成螺旋链并依靠氢键形成稳定的螺旋结构，见图1 2 ，这是毛发纤维优异弹 性的结构基础。 i z 图l 一2 多硫氨基酸大分子的曲折链和螺旋链” l 一曲折链( 型) 2 一螺旋链( d 型) 毛发纤维大分子的超分子结构有很多层次“。 a 基原纤( p r o t of - b ri ) ：一般是几根直线链状大分子互相平行，按一定距离、 一定位相和一定相对形状比较稳定的结合在一起，成为结晶态的很细的大分子束。一 tii蔷。ii：上 l 绪论 般情况下，基原纤是直径约1 3n i i l ( 1 0 3 0 a ) 的有一定柔曲性的棒状物，如图l 一3 所示。 b 微原纤( m i c r o f i b r ii ) ：它是若干根基原纤平形排列结合在一起而较粗一点 的、基本上属结晶态的大分子束。微原纤内，基原纤之间存在一些缝隙和孔洞，也可 能掺填着一些其它分子的化合物。微原纤一方面靠相邻基原纤之间的分子间结合力联 结，另一方面也靠穿越两个基原纤的大分子主链将两个基原纤联结起来，形成微原纤。 在大部分情况下，微原纤是横向尺寸( 直径) 4 8 n m 4 0 8 0 ( 也有大到1 0 0 ) a 的略 可挠曲的棒状物，如图1 4 所示。 图1 3 基原纤示意图图l 一4 微原纤示意图 c 原纤( f j b rii ) ：它是由若干根微原纤基本平行的排列结合在一起更粗些的大分 子束。原纤中存在比微原纤中更大的缝隙、孔洞和非晶区，也可能存在一些其它分子 的化合物。原纤中微原纤之间也是依靠相邻的分子结合力和穿越的大分子主链来联结 的。在一般情况下，原纤是横向尺寸( 直径) 1 0 3 0 n i i l ( 1 0 0 3 0 0 a ) 的棒状物，不过 在一根原纤上也可能出现很多段由非晶区间隔开来的结晶区。 d 巨原纤( m a c r o f i b ri ) ：一部分多细胞天然纤维，巨原纤可能就是一个细胞。 它是由原纤基本平行堆砌的更粗的大分子束。其间存在着比原纤内更大的缝隙、孔洞 和非结晶区。巨原纤中原纤间的联结主要依靠穿越的非晶区大分子主链和一些其它物 质( 纤维中除主要成分之外的其它成分) 。巨原纤的直径一般约为0 1 o 5um 。 e 纤维( f b e r ) ：由巨原纤堆砌成纤维。在纤维之间存在着比巨原纤内更大的缝 隙和孔洞，纤维中巨原纤之间的联结也更松散些，甚至有的纤维主要依靠其它物质 ( 如多细胞纤维的胞间物质) 来联结。 1 1 2 毛发纤维的基本结构 羊毛的基本结构如图1 5 所示 1 绪论 ( 2 ) 皮质层n 1 1 ( c o r t e x ) ：皮质层位于鳞片层的里面，是毛发的主要组成部分，也 是决定毛发物理化学性质的基本物质。在羊毛的皮质层中，存在三种皮质细胞，偏皮 质细胞( p a r a c o r t e xc e l l ) 、正皮质细胞( o r t h o c o r t e xc e l l ) 和间皮质细胞( m e s a c o r t e xc e l l ) ，细羊毛一般是“双侧结构”，正皮质细胞和偏皮质细胞双侧分布。这 是细羊毛产生卷曲的结构原因。芷皮质细胞在卷曲弧外侧，偏皮质细胞在卷曲弧内侧。 粗羊毛纤维中正皮质、偏皮质细胞常是分散分布或皮芯分布( 随品种不同而异) 。正皮 质细胞含硫量比偏皮质细胞少，对化学试剂反应活泼，盐基性染料易着色，吸湿性较 大。偏皮质细胞含有较多的硫键，使毛发分子形成稳定的交联，对酸性染料有亲和力， 对化学试剂不敏感。 ( 3 ) 髓质层“4 ( m e d u l i a ) ：髓质层由结构松散和充满空气的角蛋白细胞组成，细 胞间的联系较差，显微镜下观测到的髓质层里瞎黑色。细绒毛无髓质层，粗毛中的髓 质层分布的宽窄程度不等，并且有的分布连续，有的分布不连续。 1 1 3 人发纤维与羊毛纤维结构的差异 角蛋白纤维是由鳞片层、皮质层和髓质层组成的，未处理人发的鳞片表面比较光 滑，而大部分羊毛纤维的鳞片表面有纵向凹槽“”。纤维表面每个鳞片的可见高度决定于 动物的品种和纤维的种类“”“。羊毛纤维直径较细( 1 0 3 0 胁) ，鳞片重叠程度也小， 鳞片高度的3 4 会暴露出来，纤维截面在正皮质侧通常只有1 2 层鳞片，在偏皮质侧 则含3 7 层鳞片。对于人发来说，鳞片的重叠程度较大，人发的一个鳞片长度内有5 7 个鳞片重叠覆盖“”一列，即在横截面上可以看到6 1 0 层鳞片，甚至会有1 1 层，在 纤维表面鳞片高度仅约1 4 是可见的。入发每个鳞片细胞的厚度为0 5 啪1 0 胁，长 约4 5 呦，鳞片层的总厚度约3 啪5 啪。值得一提的是，猪鬃纤维鳞片边缘排列得相当 紧密，纤维表面鳞片暴露部分大约只有鳞片高度的1 1 0 ，横截面甚至包含3 5 层鳞片嘲3 。 s p e a l 皿a n 和b a r n i c o t 2 ”发现，螺旋型人发的皮质层中没有双边结构的差别，和羊 毛相比，皮质层的性能则处于正皮质和偏皮质之间，但是在非洲黑人和布须曼人的头 发中，黑色素的分布呈现出明显的不对称现象。研究发现，蒙古人的头发( 即直发型) 中主要是偏皮质细胞，高加索人的头发( 即曲发型) 则含有一个偏皮质型细胞的芯层， 而非洲人的头发( 即羊毛型) 却具有双边结构，正皮质型细胞处于卷曲的外侧。 人发具有较高的强力“，人发比相同质量的铜线的强力还大。人发还具有优良的弹 性，人发拉伸时若未受损伤，在拉伸去除后能恢复原长。只要限制在这范围内，拉 伸过程可反复进行而不会引起人发明显的损伤m 。 l 绪论 足之处在于定形效率不高，拉伸后，人发的回缩比较厉害。 1 1 3 本论文的研究目的与研究内容 随着人们对假发套的需求和对品质的要求越来越高，对假发套的研制工作也提上 日程，为了得到品质更好的假发，仅对人发做后整理是不够的，要想得到理想的假发 产品，对人发进行拉伸处理是一种很好的方法啪1 。本论文的研究目的在于对人发拉伸一 定形工艺中各环节的规律和机理进行分析，为假发产品的生产工艺提供理论指导。 本论文的研究重点是人发拉伸一定形的工艺，研究内容包括：拉伸前预处理工艺 的研究、拉伸工艺的研究、拉伸后定形工艺的研究、毛发等角蛋白纤维拉伸一定形机 理的分析、拉伸与处理前后人发的强伸性能研究及拉伸与处理对人发纤维表面形态与 内部结构影响的研究等。 2 人发拉伸改性的原理 2 1 3 测试结果分析 o 2 人发拉伸改性的原理 表2 2 人发中各氨基酸的去水重和分类含量 镤氨基酩称篇篇誓去水系数翥德等量g lg j u u gg l u u g 舶 由于在试验中，氨基酸的含量是在蛋白质分子被完全水解的环境中测量的，各氨 基酸已独立存在于水解液中，即每个氨基酸分子都已和一个水分子相结合，这样算出 的氨基酸含量较其在原蛋白质分子中的含量高，所以去掉这一个水分子重最后的氨基 酸重量( 去水重量) 才是各氨基酸在原蛋白质分子链中的真实含量，其换算关系如下： k 翌t 二翌x l 肘l m m 4x k 其中：尬氨基酸的分子量；一才( 分子的分子量；啦广实测重量； m 去水重量；舟去水系数。 从表2 2 可知，人发中含有1 8 种氨基酸，其中中性氨基酸含量为3 3 7 0 、碱性 氨基酸含量为3 3 4 8 、酸性氨基酸含量为2 0 3 4 ；人发中的碱性氨基酸与酸性氨基酸 的含量比约为1 6 5 ：1 ( 3 3 4 8 ：2 0 3 4 ) ，离子基团之间的盐式键、极性基团间的氢 键较易形成；在组成人发大分子链的氨基酸中，胱氨酸的含量约1 2 ，胱氨酸中的二 硫键为维持人发物理化学性能的稳定性提供了保证；人发大分子中甘氨酸和丙氨酸的 含量仅为6 ，说明人发大分子的规整性不好，分子结构稳定性较差。 2 人发拉伸改性的原理 2 2 预处理阶段的基本原理分析 从表2 1 和表2 2 中可以看到，人发中丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、胱氨酸和精 氨酸的含量最高，这些氨基酸的大量存在，尤其是胱氨酸的大量存在，使得分子间的 横向联结十分紧密。大分子主链间形成的盐式键、二硫键和氢键等空间横向联结键， 使大分子链伸展的拉伸无法进行。对大分子间的横向联结键，尤其是盐式键和二硫键 进行适当的拆开是拉伸过程的前提。 在1 3 0 以上的水蒸汽中，或在水解剂的存在下可以对二硫键进行有效的的拆除， 其反应机理如( 2 一1 ) 、( 2 2 ) 和( 2 3 ) 所示： jjj i i l l i 啦珏_胃o=c l 卜膏 0 蚀s _ 鲫2 占+ 毗o ! ! ! ! 查签，k 2 一疆+ 肛姗2 占( 2 一1 ) jlii 牛- h c = 0 爵- h c _ 而 ! ! ! ! 。 ! ! ! ! iil o 珏_譬ol 卜日 0 蚀s - s _ c h 2 占+ h 2 0 丝堕一，嘲2 一疆+ 肛螂2 上 ( 2 2 ) lii l 卜h c = 0珏。毋 ! ! ! ! ： ： ： ： ifi i o = ch _ n o = c l 卜n 0 蚀- s - s 栅2 上+ h 2 0 幽塑! h 2 _ s l i + m _ s - c 目2 占( 2 3 ) i i i i n - h c = o 嚣- h c = o ! ； l ! 但在n a 2 s 0 3 和n a h s 0 3 的处理中，不可避免将引起大分子主链的水解拆开，这是 必须注意的。 2 3 拉伸阶段的基本原理分析 纤维在整个拉伸变形过程中的具体情况是相当复杂的。纤维受力后，先是纤维中各 结晶区间非晶区内长度最短的大分子链被拉伸伸直，也就是成为接近于与纤维轴线平 行而且弯曲最小的大分子( 甚至包括基原纤) 。接着这些大分子受力拉伸，从而化学价 1 2 2 人发拉伸改性的原理 1 0 = c c h _ c h 2 一s h + n - h ： i o ：c ： i 卜n 0 = ch _ n 肿一s c h 2 一! 堡堕一；h - c h 2 一s s 一佣2 一晶+ h 2 0 ( 2 4 ) c = o ： h n 肝_ h ： c = o ： 0=c卜n h _ c h 2 一s h + 一s c h 2 一晶翌墼盟生些旦兰争h _ c h 2 s s c h 2 一+ h 2 0 ( 2 5 ) n h 0 = c c = 0 ： ： i 廿- n 爵_ hc = 0 ： o ：ch - n 亡 卜c h 2 一s h + h o s c 丑2 一亡h 墨三兰兰堂生h c h 2 s s c h 2 一h + h 2 0 ( 2 6 ) n h o c = 0 h _ n n hc = 0 ： i 0 = c h - n h - c h 2 一s h + h 0 一s c h 2 一抽j 婪塑生! 盟一 - c h 2 一s 一 c h 2 h + h 2 0 n h 4 n _ hc = 0 i ： 3 试验样品与试验方案设计 3试验样品与试验方案设计 3 1 试验样品 人发亚洲女性黑色直发 3 2 试验药品 试验所用的化学药品清单如表3 一l 所示： 表3 一l 化学药品清单 3 3 试验仪器 拉伸定形装置 d 船5 型数码显微镜 架盘药物天平 1 0 1 1 a b 型电热鼓风干燥箱 i n s t r o n i h s z w 系列水浴锅 酸碱度传感器t r p h t l a 4 1 5 自行研制( 见图3 一1 ) 麦克奥迪集团有限公司 国产三圈牌 天津泰斯特仪器有限公司 美国 上海予华仪器有限公司 广州泰纳电子科技有限公司 3 试验样品与试验方案设计 【注】由于人发经拉伸后，须在保持张力的状态下进行化学处理，还须在保持张力的状态下进行焙 烘处理，所以用i n s t r o n 无法完成试验，而该装置的主体部分可进行拆卸，后续试验可顺利进行。 图3 1 人发拉伸定形装置 3 4 试验方案设计 3 4 1 人发拉伸前预处理工艺方案设计 人发拉伸的预处理工艺主要涉及到预处理溶液的配制及预处理时间和溶液温度的 控制，其中预处理溶液的配制工艺方案见表3 2 、表3 3 和表3 4 ，预处理时间和 溶液温度的组合方案见表3 5 。 表3 2 预处理溶液的配制工艺方案一、二 3 试验样品与试验方案设计 表3 3 预处理溶液的配制工艺方案三、四 表3 4 预处理溶液的配制工艺方案五、六 表3 5 预处理时间和溶液温度的组合方案 3 4 3 人发拉伸后定形工艺方案设计 a 焙烘定形工艺方案设计 人发经拉伸后通过焙烘处理定形的工艺重点在于焙烘温度和焙烘时间的选择，表3 7 中列出了试验所采用的焙烘温度与焙烘时间的组合方案。 3 试验样品与试验方案设计 焙烘样品的制备方案见表3 8 、表3 9 、表3 1 0 和表3 一l l 。 表3 8 焙烘样品制各方案一、二、三 表3 9 焙烘样品制备方案四、五、六 表3 1 1 焙烘样品制各方案十、十一、十二 b 化学定形工艺方案设计 人发拉伸的化学定形工艺主要涉及到定形溶液的配制和定形时间和溶液温度的控 制，其中定形溶液的配制工艺方案见袁3 一1 2 、表3 1 3 、表3 1 4 和表3 一1 5 ，定形 时间和溶液温度的组合方案见表3 1 6 。 3 试验捶晶与试骚方案设计 表3 一1 5 定形溶液的配制工艺方案十、十一、十二 3 5 试验参数定义 游头发在拉静装置上的夹持长发为厶，挝律一定形处瑗鹾长度变为，在6 0 瀛 9 4 人发拉伸定形工艺分析 4 4 1 预处理工艺分析 人发拉伸一定形工艺分析 4 1 1 预处理工艺对人发定形效率的影响 在第三章( 3 4 1 ) 中，列出了人发拉伸的预处理工艺，各种工艺方案下的定形效率 如表4 1 所示： 表4 1 不同预处理方案下人发的定形效率 温度和时间 岱仉n a | 璐m 1 5 2 5 3 5 5 1 5 2 5 3 0 4 0 5 0 6 0 l m i n 3 i n 5 m i n l m i n 3 m i n 5 i n 1 m i n 3 i n 5 m i n l m i n 3 m i n 7 3 8 9 7 4 0 0 7 4 8 0 7 5 3 2 7 5 6 2 7 6 7 7 7 7 0 4 7 7 3 1 7 7 9 7 7 8 1 8 7 8 4 5 5 m i n7 9 5 57 8 0 57 6 5 4 9 0 4 79 1 3 48 8 5 6 。o。_。_-o一 【注】试验条件：测人发原长：9 0 热水中拉伸；拉伸速率v 产l c 呐i n l 拉伸率= 3 0 ， 拉伸完毕后，保持伸长率条件下在1 0 0 蒸汽中汽蒸3 0 m x 4 人发拉伸定形工艺分析 逞 蒋m 较 蓑一 嚣 柏 预处理温度t i 图4 一1 人发在不同预处理温度下的定形效率( 处理3 m i n ) 从图4 1 中我们可以看到，无论是n 硝虢还是n a h s 嘎作水解剂，人发的定形效率 都是随着处理温度的升高而增大，并且当温度接近6 0 时定形效率趋于稳定。这是因 为温度越高，n 稿嘎和n a h s 如的活性也越高，其水解作用就越明显，大分子间的横向联 结键拆开得越充分，越有利于人发的拉伸与定形。 而且经n a i s 嘎处理后的人发的定形效率较经n 硒魄处理后的人发的定形效率高1 0 以上，从图4 1 中可以看出，n a 。s o 。在6 0 时处理3 m i n 的定形效率为7 8 ；而n a h s 0 3 在3 0 时处理3 m i n 的定形效率已经超过8 5 ，在6 0 时处理3 m i n 的定形效率甚至超 过9 0 ，其优势十分明显。这可能是因为n a h s 0 b 在水中能释放出h + ，能拆开人发大分 子中的二硫键( 一s s 一) 形成巯基( 一s h ) ，所以其拆键能力强于n 硝魄，最终的定 形效率也自然高于经n a 2 s o 。处理过的人发。 4 人发拉伸定形工艺分析 鬟 r 斟 鞍 龄 心 预处理时间】m i n 图4 21 5 浓度的n 出s 嘎作预处理剂时 人发在不同预处理时间下的定形效率 2 3 预处理时间t m in 图4 31 5 浓度的n a s o 。作预处理剂时， 人发在不同预处理时间下的定形效率 从图4 2 和图4 3 可以看到，1 5 浓度的n a 。s o 。或是n a h s o ，作预处理剂时，人发 在不同预处理时间下定形效率的变化规律大致相同：处理温度不变时，预处理时间越 长，人发的定形效率越高。这是因为水解剂的作用时间越长，人发大分子中的二硫键 碍 弛 丌 糟 诗 弭 秘 x【i斟橙醅馊 蛇 引 的 盯 皓 4 人发拉伸定形工艺分析 鬟 r 斟 鞍 龄 心 预处理时间】m i n 图4 21 5 浓度的n 出s 嘎作预处理剂时 人发在不同预处理时间下的定形效率 2 3 预处理时间t m in 图4 31 5 浓度的n a s o 。作预处理剂时， 人发在不同预处理时间下的定形效率 从图4 2 和图4 3 可以看到，1 5 浓度的n a 。s o 。或是n a h s o ，作预处理剂时，人发 在不同预处理时间下定形效率的变化规律大致相同：处理温度不变时，预处理时间越 长，人发的定形效率越高。这是因为水解剂的作用时间越长，人发大分子中的二硫键 碍 弛 丌 糟 诗 弭 秘 x【i斟橙醅馊 蛇 引 的 盯 皓 4 人发拉伸定形工艺分析 打开得越充分，从而后续的拉伸阶段可以在阻力很小的条件下进行，定形时所受到的 阻力也越小，定形效率也就越高。 浆 f 褂 耧 蘸 删 1 52 53 5 预处理剂浓度c 图4 4 人发在不同预处理剂( n a 2 s 侥) 浓度下的定形效率 引 9 。 8 9 还勰 毒 藿a ， 删 8 b e 5 1 52 5 预处理剂浓度c ， 图4 5 人发在不同预处理剂( n a i s 魄) 浓度下的定形效率 除了预处理温度和时间对人发的定形效率有显著的影响外，预处理剂的浓度也是 个不可忽视的影响因素。如图4 4 所示，n a 2 s 如作为预处理试剂时，人发的定形效 率随着n a 2 s o ，浓度的增大不断下降，从图4 4 中还可以看到，在n a 2 s o ，浓度为1 5 时， 定形效率为最高。n a h s 0 。做预处理试剂时，在浓度为1 5 时定形效率达到最高，如图4 4 人发拉伸定形工艺分析 一5 所示，n a h s 仉的浓度超过1 5 时，人发的定形效率明显下降，n a h s 魄的浓度在2 5 时，定形效率比浓度为5 时还要低。这是因为浓度较低时，水解剂并不足以能将人 发大分子中的二硫键充分拆开，自然达不到最佳的水解效果，导致最终人发的定形效 率偏低；从图4 4 和图4 5 中我们知道，1 5 的浓度时，n a 2 s 嘎或是n a h s q 的水解效 率均较高，超过这一浓度反而会使人发的定形效率下降，这是因为水解剂是需要在一 定量的水分子存在的前提下才能充分发挥其水解作用的，一旦水解剂的浓度过高，溶 液中水分子含量自然相对下降，反而不利于水解过程。 4 1 2 预处理工艺对人发强伸性能的影响 不同于处理方案下，人发的强伸性能情况如表4 2 所示： 表4 2 不同预处理方案下人发的断裂强力及断裂伸长率 【注】预处理样号代表不同预处理方粜的编号，依次为：0 # 一腺发，l # 1 2 # 的处理时间均为3 m i n ： 1 # 一n a 哪嘎：5 一3 0 2 # 一h s 嘎：5 一4 0 3 # 一 璐执：5 一5 0 4 # 一n a h s n ：5 一6 0 5 # 一n a 憾嘎：1 5 一3 0 6 # 一n a h s q ：1 5 一4 0 7 # 一h 椰既：1 5 一5 0 8 # 一n a 璐如：1 5 一6 0 9 # 一n 棚仉：2 5 一3 0 1 0 # 一n a i s 凸：2 5 一4 0 1 l # 一n a i i s 嘎：2 5 一5 0 1 2 # 一n a i s n ：2 5 一6 0 从表4 2 中很容易发现，预处理会降低人发的强力，但幅度不大，而且会使人发 的断裂伸长率得到大幅度的提高。这是因为水解剂n a h s 仉对人发的作用是具有两面性 的，一方面，在水解剂n a h s 仉的存在下，人发大分子间的横向联结键，尤其是一s s 一被拆开，减小了人发在拉伸时的阻力，从而使拉伸更顺利的进行，人发的断裂伸长 率也随之上升；另一方面，水解剂n a h s 仉在一定程度上也会对人发的大分子主链产生 破坏作用，其作用机理如( 4 1 ) 所示，大分子主链被水解破坏直接导致了人发断裂 强力的下降。 4 人发拉伸定形工艺分析 4 _ 2 3 拉伸率对人发拉伸效果的影响 a 拉伸率对人发定形效果的影响 人发在不同拉伸率下的保留定形率和定形效率如图4 8 和图4 9 所示，试验方 法分剐为： 浓度为1 5 的n a h s o 。在溶液温度为6 0 时，处理人发3 m i n ：测人发原长；于8 5 9 0 的水中拉伸；拉伸速率v 。= l c m i n ；拉伸完毕后，保持伸长率条件下在1 0 0 蒸 汽中汽蒸3 0 m i n ；保持伸长率条件下，置于烘箱，于1 2 0 烘箱温度下焙烘定形；去除 张力，将经拉伸一定形后的人发置于6 0 热水中浸泡1 5 m i n ，干燥，测此时人发长度； 计算定形保留定形率r l 。； 浓度为1 5 的n a h s 0 。在溶液温度为6 0 时，处理人发3 m i n ；于8 5 9 0 的水中 拉伸；拉伸速率v 产1 c i i l m i n ；拉伸完毕后，保持伸长率条件下在1 0 0 蒸汽中汽蒸 3 0 m i n ；保持伸长率条件下，于1 2 0 烘箱温度下焙烘定形；去除张力，将经拉伸一定 形后的人发置于6 0 热水中浸泡1 5 m i n ，干燥，测此时人发长度；计算定形效率n 。 鋈 存1 5 龄 删 圈1 0 隧 图4 8 人发在不同拉伸率下的保留定形率 4 太发控 枣定形工艺分掇 从圈4 8 和图4 9 中不难看出，拽伸率越大，保留定形率越大，但是，定形效 攀受其影响不怒缀鞠显。拉 枣率丈时，入发纤维分予内的分子链段被拉馋的更长，在 一定熬定形王慧条锌下，分子内被拆趸的簸式键、氢键、巯承键及二硫键在薪鹣彼萋 上建立起新的联结，在合适的温湿度条件下给予足够的时间就能达到很好的定形效果。 因此，在拉伸攀越太、定形效率又相对稳定前提下， 囊伸后人发的保留定形率自然越 寒越蹇。毽控镄奉建太嚣重，入发藏会豢裘。 在图4 8 中，保留寇形率t i 。与挝伸率b 之间关系曲线的回i 秘方程为：r i 。一 2 1 2 3 2 5 8 + 2 5 4 6 5 4 一o 。0 5 9 n 2 + 5 0 4 5 9 2 1 0 1 8 ，相关系数r 一0 9 7 1 7 8 ； 在嚣4 9 中，定影效攀毒拉搏率8 之舞关系蘧绞貔霞妇方程必：珏= 9 2 5 4 s 3 9 一o 0 8 5 6 le 一8 7 3 7 8 l xl 旷e2 ，相关系数r = 一o 9 娥2 4 。 b 拉伸率对人发强伸性熊的影响 控 审率对入发强纬惶铙备捃标靛影礁擞表4 3 所承： 表4 3 不同控律率下入发矧昕囊强力袋黼长率 双表4 3 孛可班看出，小拉 枣率披傍孵，久发豹溅力下降不是太太，当拉 枣搴超 过3 6 时，随着拉伸率的增大，人发的断裂强力值下降很快；而且，入发的断裂伸长 翠随着拉伸率的增大，均匀的下降，说明人发所具备的再次被拉伸的潜力在下降。 4 人发拉伸定形工艺分析 o 1 0卸 拉伸率s 图4 一1 0 人发经不同拉伸率拉伸后的断裂强力 7 。 皓 弋鞴 8 ； 出 垂 墓* 柚 3 5 o1 0柏 拉伸事z 图4 1 1 人发经不同拉伸率拉伸后的断裂伸长率 在图4 1 0 中，断裂强力p 与拉伸率e 之间关系曲线的回归方程为： p = o 9 2 4 4 8 + 0 0 0 2 9 6 一1 _ 5 6 5 2 4 1 0 1e2 ，相关系数r = 一o 9 9 6 2 7 ； 在图4 一1 1 中，断裂伸长率e 。与拉伸率e 之间关系曲线的回归方程为 e 。= 6 4 3 9 1 9 9 0 1 6 0 0 7 一o 0 0 6 1 1e2 ，相关系数r = 一0 9 5 8 0 6 。 专ar隈i匿鉴 4 人发拉伸定形工艺分析 莲8 0 ， 甜 出7 5 罂 群 蔷7 0 02 04 0e 。1 0 01 2 0o1 6 01 8 口2 0 0 焙烘温度l 图4 1 4 人发在不同焙烘温度下的断裂伸长率 4 3 2 化学处理定形工艺对人发拉伸效果的影响 刁 人发在不同定形剂配方和不同处理温度下作用不同时间后的定形效率如表4 6 所 表4 6 人发在不同定形剂配方和不同处理温度下作用不同时间后的定形效率 l 8 6 28 7 38 7 88 8 58 9 29 0 18 9 88 9 5 2 8 5 58 6 0 一 一一一一一 38 7 48 8 28 9 19 0 98 9 ，98 9 58 9 38 9 18 9 18 9 18 9 08 9 o 49 0 59 1 59 1 89 2 59 2 39 2 1 9 1 79 1 69 1 69 1 59 1 49 1 4 58 2 68 3 28 4 08 5 18 6 58 5 4 8 4 88 4 38 4 18 4 18 4 18 4 1 68 9 18 93 8 9 99 0 89 159 239 2 69 2 o9 l ，o9 1 59 0 38 9 3 78 888 8 98 9 39 0 1 9 1 09 1 69 1 99 0 99 0 39 089 0 09 0 o 88 7 88 8 28 8 88 8 8 9 0 29 099 0 78 9 98 9 78 9 68 958 9 5 98 5 o8 6 o8 7 58 8 5 8 7 38 6 58 7 38 6 28 6 28 6 18 6 】8 6 1 1 08 7 0 8 8 89 1o9 0 08 9 58 9 o8 8 78 8 28 8 08 7 88 7 8 8 7 8 1 19 1 09 2 19 3 39 4 19 3 89 3 19 2 89 2 79 2 ，69 2 4 9 2 49 2 4 1 28 9 09 0 39 】59 2 29 1 49 1 1 9 0 59 0 1 8 9 98 9 8 8 9 88 9 8 【注l 】序号代表不同定形剂配方的编号，依次为： 1 一删n 0 ：5 3 2 n a 正魄3 h z 嘎：5 6 一k ，s _ 魄：2 5 9 一n a b 旺4 h ，0 ：2 5 2 一f 。i n 。：】5 4 2 z c 岛3 q ：i 5 7 一k 。s d 吼：5 1 0 一n a 8 魄4 墙o ：5 5 2 n a 舣b 3 喝：2 5 8 一k ：s ：0 i ：75 1 1 一n a b 旺4 h ，0 ：7 5 1 2 一n a b 魄4 h o ：1 5 4 人发拉伸定形工艺分析 【注2 】试验条件：测原发长度：浓度为1 5 的n a i s 毡在溶液温度为6 0 时，处理人发3 m i n ；8 5 9 0 水中拉伸；拉伸速率v o = l c m i n ；拉伸率e = 3 0 ；拉伸完毕后。在保持伸长率条件下，经不同 定形剂定形：在保持 申长率条件下，置于烘箱于1 5 0 下焙烘3 m i n 定形；去除张力，将经拉伸一 定形后的人发置于6 0 热水中浸泡1 5 m i n 干燥，测此时人发长度；计算定形效率n 。 注3 】o ：说明该试验样品在按此方案处理时，在处理过程中被化学试剂腐蚀致断裂。 从表4 6 中可以看出，当k 0 。浓度仅为5 、溶液温度为5 0 、处理时间超过 5 m i n 时，拉伸后的人发已经出现断裂情况，这是因为人发纤维分子内部维持人发强度 的大分子主链受到k 吼的破坏作用而遭到破坏，并且，随着温度的升高，这种破坏作 用越发明显，最终导致人发纤维的强度大幅度下降，人发断裂。而当心n o 浓度为1 5 、溶液温度为3 0 、处理时间超过3 m i n 时，拉伸后的人发就已经出现断裂情况，说 明浓度越大，l ( m n o 的破坏作用表现得更为显著。其作用机理如( 4 2 ) 所示： ! ! l n _ h l 卜n - h c=0丑oc=o l c - ：h 十h 2 。! i l 螋r - 一h ( 4 2 ) * h h _ n _ h = om 一= o l ! i ： 从表4 6 和图4 一1 5 中可以看到，拉伸后人发的定形效率与2 n a d 。3 h 。o 。的浓度 有一定关系。2 n a 2 c o 。3 h 。0 2 浓度为1 5 作用时人发定形效率高于2 n a 2 c o 。3 h ：o 。浓度为 5 时；继续提高2 n a ：c 0 3 - 3 h 。0 2 的浓度至2 5 时，拉伸后人发的定效率反而下降。 从表4 6 和图4 1 6 中可以看出，拉伸后人发经2 n 邸0 3 3 h 。o 。定形处理后的定形 效率与处理温度和时间也有着密切的关系。 4 入发拉伸定形工藏分析 龆 撕 芝 f 黼 将 楼 龄 馊 瓣 艨 5f o1 5越描 定形裁浓度e 2 伟 图4 1 5 人发在不同定形剂( 2 n a d c 如3 h 疵) 溶液浓度下的定形效攀 5 # 芝 毒e l s 较 蛰 捌 档辩转 定蓐薤理湛凄 图4 一1 6 人发在不同定形剂( 2 n 赴c 0 3 3 h 舰) 溶液温度下的定形效率 浓凌过离时，2 n 黼蕊3 会便人发大分予瓣主链发生水解，导致拉 枣蓐人发鳇 定形效率反面下降，怒反应钒理翔( 4 3 ) 掰示。 4 人发拉伸定形工艺分析 i 卜珏 l o 幻 i 舡c 珏+ 融o 昏藿 l o 旬 轻悯 州硼 幽删鸟斗珏 珏卜珏 珊h o 由 芝 毒 羹 援 2 3 $7t 定形裁浓度c 图4 一1 7 人发在不同定彤潮( k 黼) 溶液浓度下的定形效率 芒 毒 校 蛰 挺 锵5 0 蛳 蹙形整理温度 。 图4 一1 8 人发在不同定形剂( i 【2 s 。魄) 溶液温度下的定形效率 ( 一3 ) 4 人发拉糖定形工艺分辑 从表4 6 和圈4 1 7 中可以清楚的看到，拉伸后人发的定形效率与k 矗0 8 的浓魔 有一定关系，k ：s 。魄浓度为2 5 时的人发定形效率高于k 。s 。魄浓度为5 时；而继续掇 裹 ( s ：氇戆浓度至? 。霹，拉 枣蘧入发魏定效率继续下醛。滋夔在k 嘉舷浓度受2 。5 时，其中和作用撒撵得最大，此时人发的定形效果最佳。 从表4 6 和阕4 一1 8 中遥w 以看出， 立伸后人发经k 。s 鼽定形处理后的定形效率 与处壤溢疫窥越阉蠢簧密切豹关系。当处理瀑攫维持在3 0 - e 4 0 对，落瀑凄不变， 刚处瓒时间越长，定形效率越离；若处理时间不变，刚处瓒溢度越离，濑率也越离。 继续升高温度，定形处理后人发的定形效 x 4 人发拉伸定形工艺分析 4 0 5 0 b o 定形处理温度l 图4 2 0 人发在不同定形剂( n a b 嘎4 2 0 ) 溶液温度下的定形效率 从表4 6 和图4 1 9 中可以看到，拉伸后人发的定形效率与n a b o 。4 h 2 0 的浓度 有一定关系。n a b o ，4 h 2 0 浓度为5 时的人发定形效率高于n a b 0 3 4 h 。o 浓度为2 5 时；n a b 0 3 4 h 2 0 浓度为7 5 时的人发定形效率又高于n a b 0 。4 h 。o 浓度为5 时：而 继续提高n a b 0 3 4 h 2 0 的浓度至1 5 时，拉伸后人发的定效率开始下降。 从表4 6 和图4 2 0 中还可以看出，拉伸后人发经n a b 0 3 4 h 。o 定形处理后的定 形效率与处理温度和时间有着密切的关系。 浓度过高时，n a b 魄4 h 。o 会使人发大分子的主链发生水解，导致拉伸后人发的定 形效率反而下降，起反应机理如( 4 5 ) 所示： ! ! i i 舯hh _ n - h i c = oh o c = o r _ b + h 2 0 幽业卫坠l r - 一h ( 4 5 ) “h h _ n - “ i = o h 0 一c = o l l ! ： 角蛋白纤维对氧化剂是比较敏感的。适当的反应温度和时间可以充分发挥氧化剂 的氧化作用，使人发在拉伸时被破坏的化学交联在新的位置发生重组，从而达到理想 的定形效果。氧化剂对毛发的破坏作用主要是使肽链间的交联受到破坏，另外还可能 使蛋白质大分子中的肽链水解。氧化剂的作用主要集中在含硫氨基酸残基部分。氧化 4 人发拉伸定形工艺分析 剂对角蛋白纤维的破化作用取决于氧化剂的种类、浓度、处理时间、处理温度等因素。 4 4 小结 ( 1 ) n a h s o 。的水解效果比n a 。s 0 3 的好；水解时间越长、溶液温度越高，定形效率 越高；人发的定形效率随着水解剂浓度的升高，先升高后下降，这是因为浓度过高， 溶液中所包含的水分子就越少，不利于水解作用；人发经预处理后，断裂强力下降， 但幅度较小，断裂伸长率有了较大的提高。 ( 2 ) 拉伸时水的温度升高，人发的断裂伸长率也随之增大，当水温为8 0 9 0 时，人发的断裂伸长率增长缓慢，基本稳定；拉伸速率升高，拉伸时，人发的断裂 伸长率呈直线下降，2 c i n m i n 的速率为宜；拉伸率越大，定形保留率越大，但定形效率 变化不大。 ( 3 ) 焙烘温度升高，定形效率也升高，不过当焙烘温度到达1 5 0 以后，定形效 率变化不大；焙烘温度升高，人发的断裂强力下降、断裂伸长率提高；l ( l n 嘎的氧化性 太强，不适合作中和剂：当过碳酸钠、过硫酸钾和过硼酸钠作中和剂时，作用时间越 长、溶液温度越高，人发的定形效率也越高；人发的定形效率随中和剂溶液浓度的升 高先上升后下降，因为浓度过高，中和剂会将人发大分子主链水解。 ( 4 ) 经不同拉伸率拉伸一定形后的人发，随拉伸率的增大，其断裂强力先增大后 减小、断裂伸长率则减小。 5 拉伸一定形工艺对人发其它性能的影响 5 拉伸一定形工艺对人发其它性能的影响 5 1 拉伸一定形工艺对人发外观形态的影响 5 1 1 测试方法 在扫描电镜中使用了二次电子信息成像并采用亮度调节方法获得的扫描图象，其 获得的图象具有分辨率高、立体感强的特点，放大倍率从几千到几十万倍。它能够清 晰地观察和再现纤维的宏观和微观结构，作为形象化的得力工具可以在显示屏上观测 到羊毛、羊绒和其他动物纤维的鳞片等表面形态特征，可准确测量纤维的鳞片特征值。 如果以纤维表面完整鳞片上的光亮度作为考评基准的话，那么一旦在鳞片