羊毛是人类利用开发较早的蛋白质纤维，其质轻、保暖、吸湿透气、光泽柔和，深受消费者的青睐，历来被用于高档服装面料［1⁃3］。羊毛纤维外层为鳞片层，每个鳞片细胞主要由3层组成，即外表皮层、外角质层和内角质层［4］。最外的外表皮层富含以C21为主的类脂物质，与其相邻的外角质层则富含胱氨酸［5⁃6］。目前，羊毛防毡缩整理中，氯化/树脂法已相当成熟，可以达到很好的防毡缩效果，但此工艺会产生大量的可吸附有机卤化物，严重污染环境，这就要求开发绿色织物后整理工艺［7⁃9］。用低温等离子体改善羊毛织物性能，绿色环保，成为国内外研究的重点［10⁃18］。低温等离子体处理是一种干态、环保的技术，是纺织工业传统湿法化学处理的有效替代方法［19⁃20］。本研究通过常压等离子体与双氧水预处理，研究其对羊毛织物染色与毡缩性能的影响［21⁃22］。1 试验部分1.1　材料与试剂羊毛机织物（山东岱银纺织集团有限公司），质量分数30%H2O2（莱阳市康德化工有限公司），NaCl（国药集团化学试剂有限公司），Na2CO3（国药集团化学试剂有限公司），克劳素黑D（河南德宜瑞新材料有限公司），冰醋酸（国药集团化学试剂有限公司），甲酸（国药集团化学试剂有限公司），硫铵（国药集团化学试剂有限公司）。1.2　仪器AS⁃12/24型常温振荡式小样机（佛山市精柯纺织印染设备有限公司），HH⁃8型数显恒温水浴锅（常州丹瑞实验仪器设备有限公司），FR42020N型电子天平（奥豪斯仪器有限公司），U⁃3900/U⁃3900H型紫外分光光度计（上海菁华科技仪器有限公司），Datacolor 850型测色仪（美国Datacolor公司）；Phenom Pro型电子扫描显微镜（荷兰Phenome公司）；Plasma Pre⁃treatment System Model AS400 （德国Plasma公司）；Instron 3300型电子万能材料试验机（美国Instron公司）。1.3　试验方法洗毛：使用质量分数0.6%的Na2CO3在50 ℃的水浴锅中清洗羊毛织物，洗涤时间2 h。等离子体预处理：采用常压等离子体仪器，将等离子体占空比设置成40%，电压调至260 V，电离气体流速调至2 000 L/h，对羊毛织物进行等离子体处理。氧化处理：采用H2O2，改变其质量分数（0~1%），对羊毛织物进行氧化处理。染色配方：克劳素黑D 4.0%（omf），冰醋酸4.0%（omf），甲酸1.0%（omf），硫铵4.0%（omf），浴比1∶30。染色工艺流程：首先将羊毛织物放入32 ℃的染液中，然后以1.5 ℃/min的升温速率升至92 ℃，保温染色60 min，再以1.5 ℃/min的降温速率降至80 ℃，保温20 min，最后水洗烘干。1.4　测试方法用紫外分光光度计分别测定染色前后染液的最大吸收波长（λmax）处的吸光度，按公式（1）计算上染百分率D。D=（1-A1/A2）×100%（1）式中：A1为染色残液稀释n倍后的吸光度；A2为染色原液稀释n倍后的吸光度。采用测色仪测定试样皂洗、干燥后的K/S值。K/S值为染色深度，该值越大表示染色深度越深，皂洗干燥后的K/S值越大，则固色率越大。参照GB/T 8629—2017《纺织品 试验用家庭洗涤和干燥程序》测试试样毡缩率，按照规定的4N程序连续洗涤1次，取出烘干［23］。按公式（2）计算毡缩率。毡缩率=（1-洗后羊毛织物面积/洗前羊毛织物面积）×100%（2）采用电子万能材料试验机，根据GB/T 3923.1―2013《纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》测试织物断裂强力。每种试样测5次，取平均值。将试样镀金后，用电子扫描显微镜观察试样表面特征。2 结果与讨论2.1　等离子体参数选择根据查阅相关文献确定等离子体处理的电压、频率、占空比和气体流速的范围。通过预试验，最终确定最佳工艺参数：气体为空气，占空比40%，电压260 V，频率19 kHz。在预试验中，氮气等离子体的效果最好，但是氮气与空气效果差距较小，考虑到经济效益，最终选择空气等离子体。电压、占空比、频率若继续增大，羊毛织物会出现烧焦情况；若减小，则会出现辉光不稳定的现象［24⁃25］。2.2　羊毛织物表面特征分析利用扫描电镜对不同处理工艺的羊毛进行表征，如图1所示。其中，工艺1为质量分数0.5%双氧水处理，工艺2为质量分数1%双氧水处理，工艺3为等离子体处理，工艺4为等离子体+质量分数0.5%双氧水处理，工艺5为等离子体+质量分数1%双氧水处理。图1不同处理方式下羊毛纤维电镜照片.F1a1.F1a2（a）空白样（b）工艺1.F1a3（c）工艺2.F1a4（d）工艺3.F1a5（e）工艺4.F1a6（f）工艺5由图1可以看出，未经处理的羊毛鳞片结构紧密，尖角突出，棱角分明。所以这种羊毛经过摩擦，纤维相互纠缠，摩擦力增大，毡缩率增大。而经过双氧水处理后，羊毛纤维表面鳞片软化，部分脱落，皮质层受到损伤，摩擦效应降低，故毡缩率与强力有可能下降，后面进一步通过试验验证；经等离子体处理后，羊毛表面的鳞片层出现刻蚀，能够看到部分鳞片已经脱落，鳞片结构变得松弛，羊毛表面变得粗糙，织物毡缩率有可能下降［26⁃27］；但由于表面摩擦力增大，纤维抱合力增大。虽然单根纤维受到损伤强力降低，但羊毛织物强力有可能增大，下面通过进一步试验验证。2.3　等离子体处理对羊毛织物固色率的影响按照1.3中的工艺对羊毛织物进行处理、染色，并测定固色率。未处理和工艺1、工艺2、工艺3、工艺4、工艺5处理的羊毛织物K/S值分别为26.988、27.498、29.219、29.570、31.162、31.181。由此可以看出，单独的等离子体处理以及双氧水处理都会提高羊毛织物的固色率，并且双氧水的质量分数越大效果越好，这是因为双氧水会软化纤维的鳞片，甚至会去除部分鳞片，从而减小染料进入纤维内部的阻碍［28⁃29］；等离子体高能粒子对羊毛纤维进行短时间的轰击后，会在纤维表面进行刻蚀，增大了纤维的比表面积，并且会引入新的极性基团，从而使得染色屏障被打破；同时，鳞片层中的胱氨酸经空气等离子体处理后会被氧化，二硫键发生断裂，生成亲水极性基团（—SSO3和—SH），提高了羊毛纤维的润湿性，增加了与染料的结合力，从而使得羊毛织物的固色率明显提高。2.4　等离子体处理对羊毛织物强力和毡缩率的影响不同处理方式下羊毛织物的强力和毡缩率测试结果如表1所示。从表1中可以看出，经等离子体处理与双氧水处理后，织物的毡缩率出现明显下降；两种方式复合对织物进行处理时，毡缩率下降最为明显。使用双氧水进行处理时织物的强力呈下降趋势，而使用等离子体处理时织物的强力反而上升。这是由于使用双氧水或等离子体处理时，都会对羊毛表面的鳞片层进行破坏，双氧水会使羊毛表面的鳞片发生软化，而等离子体则会对羊毛表面的鳞片进行轰击，从而使其部分脱落。两者都会减弱羊毛的摩擦效应，从而降低毡缩率。两种处理方式对于织物强力产生不同的结果，则是由于双氧水使羊毛表面的鳞片软化，摩擦力降低，纤维之间的抱合力减弱，且由于氧化作用，单根纤维的强力也随之降低，从而导致织物的强力降低；等离子体处理会使羊毛表面鳞片部分脱落，导致纤维表面变粗糙，虽然会使纤维受到破坏，单根纤维强力降低，但是由于表面粗糙度增加，从而增加了纤维之间的抱合力，使织物的强力增大。.T001表1不同处理方式下羊毛织物的强力和毡缩率处理方式毡缩率/%强力/N未处理9.898.94工艺16.994.29工艺24.577.28工艺36.9107.00工艺44.8101.60工艺52.599.282.5　等离子体处理对羊毛织物上染速度及上染百分率的影响不同处理方式下羊毛织物的上染百分率如表2所示。.T002表2不同处理方式下羊毛织物的上染百分率时间/min上染百分率/%未处理工艺1工艺2工艺3工艺4工艺5152.384.045.016.287.128.543045.2550.0251.6856.8163.1558.014596.8698.1998.3898.2898.5298.646098.6798.7099.0798.8598.9498.977598.7398.7999.1399.0999.0999.199098.9498.9799.1599.2599.3199.3410599.1799.2599.3499.4099.4099.4912099.2099.2599.4999.4999.5599.70从表2中可以看出，随着时间的增长，上染百分率不断增大，到达一定时间之后，所有处理方式得到的上染百分率几乎相同。这是由于达到一定温度后，染料会吸附到织物上，但是染料分子不会全部进入纤维内部，皂洗后染料会脱落；等离子体处理与双氧水处理都能加快染料进入纤维内部的速度，这是由于双氧水能够氧化羊毛纤维表面的鳞片，使其表面的鳞片部分脱落，使染料更容易渗透到纤维的内部，从而提高染料进入纤维内部的速率以及上染百分率；相比较而言，等离子体处理对提高上染速率更为有效［30］。这是由于等离子体会对羊毛纤维表面进行刻蚀，使羊毛表面鳞片部分脱落，同时会在纤维表面接枝亲水基团，从而提高上染速率以及上染百分率。因此依次经过等离子体和双氧水处理的羊毛织物上染速率与上染百分率改善更为显著。3 结论羊毛织物经过双氧水、常压等离子体或两者的联合处理，羊毛纤维表面的鳞片部分被破坏，活性染料上染羊毛织物的效果得到改善，尤其是当两者共同作用时，效果最为明显。经过常压等离子体处理后的羊毛织物强力明显增大，并且经过常压等离子体和质量分数0.5%双氧水联合处理的羊毛织物各方面性能明显优于质量分数1.0%双氧水单独处理的羊毛织物，因此这种处理方式有望降低羊毛前处理中双氧水的用量。