毛纤维油脂密度洗涤
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本文作者：王青利 谢慧丽 何吉欢 单位：东华大学纺织学院 鹤壁职业技术学院食品工程学院 苏州大学现代丝绸国家工程实验室
北极熊又叫白熊，按动物学分类，属哺乳纲，熊科。北极熊全身披着厚厚的白色(略带淡黄)长毛，它的长毛中空，不仅起着极好的保温隔热作用，而且增加了它在水中的浮力。因此，凭借其深厚的皮下脂肪和密厚的体毛，北极熊在浮冰上可以轻松自如地行走，从而可以在极地－50℃的环境中生存［1—2］。北极熊毛纤维和其他的蛋白质纤维在外观上并没有太大的差异，但由于北极熊毛纤维内部具有独特的中空膜结构，该结构在毛发的传热过程中发挥着重要的作用［3—4］。过去人们对北极熊毛的研究大多集中在其光学性能上［5—14］，对于其热传导方程，有文献提出了北极熊在陆地上漫步时身体表面区域的一个简单热传递过程［15］，但未涉及北极熊毛内部的膜－孔结构以及该结构内的热传递方程。众所周从式(4)可以看出，密度微小的变化都会对热传导方程产生较大的影响。因此，在研究北极熊毛的热传递过程中，北极熊毛纤维的密度是个不容忽视的物理量。同时，由于北极熊毛纤维表面有很多的油脂和油汗，因此本文分析北极熊毛纤维在清洗前后的密度变化。
1实验
1.1材料及试剂材料:北极熊毛由大连老虎滩极地馆提供，取自2岁雄性幼北极熊的毛发;66支羊毛。试剂:丙酮(99.5%，分析纯)、乙醚(99.5%，分析纯)。
1.2仪器及设备索氏提取器BZ40/38，电热恒温水浴锅DK－S16(上海森信实验仪器有限公司)，烘箱，全自动密度仪Ultrapycnometer1000(美国康塔仪器公司)，电子天平AL204和PL403(梅特勒－托利多仪器(上海)有限公司)。
1.3实验方法
1.3.1清洗按照毛纺织品含油率的测定标准FZ/T20002—1991《毛纺织品含油脂率的测定》和检验检疫系统的行业标准SN/T0478—1995《进出口洗净毛、碳化毛检验规程》，采用丙酮回流3h，乙醚回流1.5h清洗毛发纤维。
1.3.2密度测试应用全自动密度仪测定，图1是ULTRAPYCNOMETER1000型全自动密度仪测试原理流程图。该仪器采用氮气作为实验气体，应用气体驱替的阿基米德流体置换原理(密度=质量/体积)，利用小分子直径的惰性气体在一定条件下的玻意耳定律(PV=nRT)，精确测量被测材料的真实体积，进而实现材料真实密度的测试。用于置换的气体是一种可渗入所有细小孔洞的惰性气体，因此测试具有较高的精度。
2结果与分析
2.1纤维清洗前后的密度表1所示是羊毛纤维及北极熊毛纤维清洗前后的密度。从表1可以看到:清洗后羊毛纤维的密度略有增加，这是由于油脂的密度比水的密度小，而羊毛纤维的密度比水的大;清洗前后的羊毛纤维密度(分别为1.2989g/cm3和1.3033g/cm3)相差不大，这与常见纤维密度表中羊毛纤维的密度(1.30～1.32g/cm3)一致［16］;测量时的体积标准偏差小于0.01%，这表明该仪器的精度较高，因此之后测量得到的北极熊毛纤维的密度是可信的。由表1还可知，北极熊毛纤维清洗前后的平均密度分别为1.1923g/cm3和1.1947g/cm3。和羊毛纤维的变化趋势一样，北极熊毛纤维清洗后的密度比清洗前略有增加，二者相差不大。这同样是由于油脂的密度比水的密度小，而北极熊毛纤维的密度比水的大。测量时的体积标准偏差小于0.01%，因此测量得到的北极熊毛纤维的密度准确度较高。对比羊毛纤维和北极熊毛纤维在清洗前后的密度发现:北极熊毛纤维的密度比羊毛纤维的密度要小。
2.2北极熊毛纤维密度的二次拟合多项式曲线图2是北极熊毛纤维清洗前后密度的二次拟合多项式曲线。其中:函数y1=－0.15338x2+0.54473x+0.71546是北极熊毛纤维清洗前密度的二次拟合多项式曲线;函数y2=－0.01088x2+0.08749x+1.07810是北极熊毛纤维清洗后密度的二次拟合多项式曲线。从曲线中可以看出，随着样品质量的增加，清洗后北极熊毛纤维的密度集中在1.200g/cm3附近，而清洗前北极熊毛纤维的密度集中在1.195g/cm3附近。这也说明了清洗后北极熊毛纤维的密度略有增加。
3结语
从密度测试实验中的数据发现，北极熊毛纤维清洗前后的密度(1.1923g/cm3和1.1947g/cm3)比羊毛纤维清洗前后的密度(1.2989g/cm3和1.3033g/cm3)要小。在常见纤维密度表中还没有列出北极熊毛纤维的密度，因此本文实验可以为北极熊毛纤维性质的研究提供一定的参考和依据。此外，作为北极熊毛传热过程中的一个重要参数，其密度在清洗后的略微增加都将会对热传导方程产生较大的影响，这也将为研究北极熊毛纤维在纺织科学中的应用提供重要的依据。