陈春晖，王金辉，马雪亭，王 宁，李治江，李莲瑞

(1.塔里木大学 机械电气化工程学院，新疆 阿拉尔 843300；2.天津工业大学 纺织科学与工程学院，天津 300387；3.塔里木大学 动物科学学院，新疆 阿拉尔 843300)

新疆多浪羊主要分布在喀什地区，是一种肉/毛两用羊，主要用于肉质羊的品种研究，近年来因人为品种选育以及外来品种的杂交，多浪羊品种的特征、特性混杂退化[1-3]。目前针对于多浪羊遗传基因[4-5]以及肉质[6-7]的研究较多，而对于多浪羊品种的羊毛的经济利用研究较少，毛纺行业对于半粗毛的使用与研究也普遍存在忽略现象[8]，不利于多浪羊的综合价值的利用与开发，也不利于建立和完善多浪羊品种资源保护体系。

本文对多浪羊羊毛纤维基本形态、力学性能、吸湿性、表面性质及耐腐蚀性等方面进行基本性能测试，并对其可纺性进行研究分析，可为后续羊毛纤维的纺纱、织造等提供参考，也可为建立和完善新疆多浪羊品种资源保护和基因溯源体系提供理论依据，同时把新疆多浪羊品种保护和开发利用有机结合，使其得到针对性资源化利用，充分开发其经济利用价值。

1 实验部分

1.1 实验用品

1.1.1 实验药品

中性洗涤剂(诚捷化玻仪器有限公司)，元明粉(国药集团化学试剂有限公司)，NaOH、H2SO4(国药集团化学试剂有限公司)。

1.1.2 实验仪器

SU8220型扫描电镜(日本日立公司)，HH-8型恒温水浴锅(常州金坛精达制造有限公司)，YG(B)216T型八篮烘箱(温州市大荣纺织仪器有限公司)，FA-1004型电子天平(上海菁海仪器有限公司)，BEION M3-18A型细度仪(上海北昂科学仪器有限公司)，YG005E型电子单纤维强力仪(温州市大荣纺织仪器有限公司)，Y172型切片器(常州第二纺织仪器厂有限公司)，三角瓶、滴管、烧杯(双城化玻仪器经营部)，黑绒板、镊子(常州第二纺织仪器厂有限公司)，直尺(精度0.1 cm)。

1.1.3 实验材料

经对新疆多浪羊整体羊毛特性的观察及分析，多浪羊头部及颈部羊毛较细，手感较好[8]，故本文实验用羊毛取自塔里木大学动物科学学院新疆多浪羊头部及颈部羊毛。

1.2 实验方法

1.2.1 洗 毛

采用GB/T 6978—2007《含脂毛洗净率试验方法 烘箱法》进行洗毛，浴比为1∶50，清水(50 ℃，10 min)→0.1%洗涤剂、0.5%元明粉(60 ℃，15 min)→0.08%洗涤剂、0.4%元明粉(60 ℃，15 min)→清水(50 ℃，10 min)→清水(50 ℃，10 min)→干燥(60 ℃，1 h)。再经八篮烘箱烘干至恒质量，洗净率Ys的计算见式(1)。

(1)

式中：ms、mG分别为洗净毛干质量和原毛(油脂)的质量，g；Wk为公定回潮率，%，细羊毛和半细羊毛为16%[9]。

1.2.2 表观形态

将不同试样羊毛纤维在真空喷金后，采用扫描电镜观察其表面形态。

1.2.3 回潮率

根据GB/T 6500—2008《毛绒纤维回潮率试验方法 烘箱法》测试新疆多浪羊羊毛纤维回潮率及含水率，洗毛后羊毛在标况下预调湿8 h，称取湿质量，经八篮烘箱烘干(100 ℃)至恒质量后，称取干质量。由式(2)(3)分别计算含水率M和实际回潮率W。

(2)

(3)

式中：G、G0分别为试样的湿质量和干质量，g。

1.2.4 细 度

采用BEION M3-18A细度仪对新疆多浪羊羊毛纤维直径进行测试，3个试样，每个试样纤维根数不少于400根，观察点数为625(25×25)。

1.2.5 力学性能

采用电子单纤维强力仪(YG005E)，对新疆多浪羊羊毛纤维进行测试，拉伸隔距20 mm，速度20 mm/min，测试根数50，取平均值。

1.2.6 长 度

根据GB/T 6501—2006《羊毛纤维长度试验方法 梳片法》测量纤维自然长度和伸直长度。

1.2.7 耐腐蚀性

将洗前羊毛纤维分别浸入H2SO4(pH值2)溶液和NaOH(pH值11)溶液中2 h，烘干后使用扫描电镜观察其表面形态。

2 实验结果与分析

2.1 洗 毛

洗毛是去除非纤维类物质和不可纺纤维的过程，去除羊毛纤维上的汗脂、杂质污垢等。洗毛前、后的羊毛状态如图1所示。

图1 新疆多浪羊羊毛洗毛前后状态

洗毛后纤维间杂质被去除，经干燥后，羊毛纤维形成一团，因为羊毛纤维在洗涤及干燥过程中经搅拌及热湿作用使羊毛缠结而形成一团。由式(1)计算可得洗净率为95.12%。实验用羊毛取自动物科学学院实验基地，草屑等杂质相对较少，洗毛去除了羊毛纤维表面的大部分油脂。

2.2 表观形态

2.2.1 纵向形态

羊毛纤维由外向内依次为鳞片层、皮质层、髓质层。鳞片层是羊毛外层角质化细胞，羊毛品种不同，鳞片的排列形态及数量不同，具有指纹性[10]，羊毛纤维鳞片的方向性是羊毛毡缩性的重要因素，也是羊毛光泽度形成的原因。新疆多浪羊羊毛洗毛前、后的纵向形态扫描电镜照片见图2、3。

图2 洗毛前纤维纵向SEM照片(×1 000)

由图2可见，洗毛前，纤维表面有明显的白色油脂，鳞片结构黏结，张角不明显。由图3可见，洗毛后，鳞片层结构层次清晰规整，呈瓦状，间距、张角较小，鳞片层具有方向性，洗毛去除了羊毛纤维表面油脂，也是洗净后羊毛经烘箱干燥时因热湿作用形成一团的原因，由于羊毛鳞片的方向性形成差微摩擦效应，表现出毡缩性。

图3 洗毛后纤维纵向SEM照片(×1 000)

2.2.2 横截面形态

不同纤维的截面形态不同，不同种类的羊毛纤维的横截面形态也不尽相同，经扫描电镜观察新疆多浪羊羊毛纤维横截面形态如图4所示。可见，新疆多浪羊羊毛纤维横截面近似椭圆形，可以看出外层明显鳞片层状结构，有部分髓腔。

图4 新疆多浪羊羊毛横截面形态SEM照片(×2 000)

2.3 回潮率

新疆多浪羊羊毛经洗毛后羊毛纤维的含水率及回潮率测试结果见表1。

表1 新疆多浪羊羊毛纤维含水率、回潮率测试结果

由式(2)(3)计算可得回潮率为11.16%，含水率为10.04%，纤维吸湿性能良好，可减少纺纱过程中因纤维和纺纱原件之间摩擦所产生的静电。

2.4 长度及卷曲率

纤维长度直接决定纤维的加工性能和使用价值。羊毛纤维有天然卷曲，其长度有“自然长度(L0)”和“伸直长度(L1)”之分。在细度一定的情况下，纤维愈长，则纺纱性能越好。

羊毛纤维卷曲使羊毛纤维间具有抱合力，也是零正压力下具有切向阻力的根本原因。羊毛纤维的卷曲与羊毛纤维弹性、毡缩性、织物手感、保暖性等密切相关。卷曲差异小的羊毛，纺成的毛纱和制品手感较松软，保暖性及弹性较好[9]。卷曲率(C=(L1-L0)/L0×100%)是单纤维卷曲的常用指标。随机取100根新疆多浪羊羊毛纤维进行纤维自然长度(L0)、伸直长度(L1)测试及卷曲率(C)计算。结果见图5。

图5 新疆多浪羊羊毛纤维长度及卷曲率

羊毛纤维自然长度平均值为84.97 mm，自然长度CV值为19.3%，伸直长度平均值为103.42 mm，伸直长度CV值为19.2%，变异系数较小。可减少纺纱过程中的纤维不易牵伸的问题，降低纱条条干不匀。卷曲率平均值为21.72%，卷曲率CV值为28.1%，卷曲差异略大。羊毛纤维卷曲率使其在混纺过程中纤维之间具有较好的抱合力，纱条具有一定强度，易于成纱。

2.5 细 度

经测试，新疆多浪羊羊毛经洗毛后纤维平均直径为30.97 μm，直径CV值为27.3%，标准差为8.45，25 μm以上的羊毛纤维含量占76.47%。参照品质支数对照表[9]，羊毛纤维品质支数为50支，即线密度为17.6 tex。由纤维细度与纺纱支数的关系[11]，羊毛纤维根据直径确定其可纺支数。

(4)

式中：Nm为毛纱公制支数，S；D为纤维直径，μm；N为毛纱截面内纤维根数。

纱线截面内有足够的纤维根数，才能降低随机不匀。国际羊毛局推荐一般控制在36～40根。由式(4)计算得，纯纺条件下，新疆多浪羊羊毛纤维可纺36～40 tex纱线。

2.6 力学性能

新疆多浪羊羊毛洗毛前后的断裂强力和断裂伸长率如图6、7所示。洗毛前平均断裂强力为21.49 cN，平均断裂伸长率为33.63%，洗毛后平均断裂强力为20.84 cN，平均断裂伸长率为34.15%。洗毛后，羊毛纤维断裂强力下降3%，主要是因为洗毛过程中洗涤、机械搅动及烘干的过程对纤维造成了一定的损伤。纤维强度是决定成纱强度最本质的因素，新疆多浪羊羊毛洗毛后，纤维强力损失较小，仍具有相应成纱能力。

图6 洗毛前断裂强力及伸长率

图7 洗毛后断裂强力及伸长率

2.7 耐酸碱性

新疆多浪羊羊毛纤维经酸、碱浸泡后的SEM照片如图8所示。在H2SO4(pH值2)溶液中浸泡2 h对羊毛纤维表面鳞片并没有造成明显损伤，羊毛纤维的耐酸性很强，而在NaOH(pH值11)溶液中浸泡2 h后，羊毛纤维表面鳞片层不明显，而鳞片层对羊毛纤维具有保护作用，故碱溶液对纤维造成损害。这与羊毛是蛋白质纤维，主要结构是α-氨基酸，鳞片层保护羊毛内层组织，抵抗外界机械、化学侵蚀。鳞片层是外层为角质化的蛋白质，含硫量较高，次层则是非晶蛋白质，含16种胱氨酸，内表皮胱氨酸占3%，这也是羊毛纤维耐酸不耐碱，炭化除杂的依据。

图8 新疆多浪羊羊毛浸酸、浸碱后SEM照片(×1 000)

3 结 论

本文通过对新疆多浪羊羊毛的表观形态、力学性能、长度、细度、回潮率等基本性能测试分析，可得出以下结论：① 新疆多浪羊羊毛线密度为17.6 tex，可纺36～40 tex纱，属于半细毛。② 新疆多浪羊羊毛鳞片层呈瓦状。③ 新疆多浪羊羊毛回潮率为11.16%，吸湿性较好，可减少纺纱过程中的静电现象，可纺性良好。④ 新疆多浪羊羊毛力学性能优良，洗毛后仍具有成纱强度，耐酸不耐碱，可用于生产针织制品、大衣呢及工业用呢。本文可为新疆多浪羊品种的可持续开发和种质资源开发与保护提供依据。