关于兔毛微纳米粉体生产技术的初探

吴 瑜，赵宇迪，袁 威，柯 鹏，李立珊，李 健

（1 武汉纺织大学 电子与电气工程学院，湖北 武汉 430073；2 武汉纺织大学 技术物理研究所，湖北 武汉 430073；3 武汉纺织大学 纺织学院，湖北 武汉 430073）

关于兔毛微纳米粉体生产技术的初探

吴 瑜1,2，赵宇迪3，袁 威3，柯 鹏3，李立珊3，李 健3

（1 武汉纺织大学 电子与电气工程学院，湖北 武汉 430073；2 武汉纺织大学 技术物理研究所，湖北 武汉 430073；3 武汉纺织大学 纺织学院，湖北 武汉 430073）

在纤维改性实验中提出了生产兔毛微纳米粉体的方法，本技术粉体生产效率高、速度快。显微观察发现粒径在几微米-几十纳米之间。鉴于羊毛粉体在皮革和纺织等材料领域中获得了广泛的应用，兔毛粉体也将会有比较好的应用前景。

等离子体；兔毛；粉体

羽绒粉体和羊毛粉体的研究和应用目前已经见到了成效，在皮革和纺织等传统材料领域获得了很好的应用[1-3]。但兔毛粉体研制和应用尚未有人进行深入研究。从成分看，兔毛成分均、匀、表面光滑，制成粉体后与其它材料混合应该具有特殊的功能。因此，研究兔毛粉体的生产和应用将会有比较好的前景。

1 兔毛粉体同其它物质共混接枝的特性分析

羽绒粉体同塑料等共混、接枝，可以实现塑料的可降解性，拓展羽绒的应用；羊毛粉体同聚氨酯共混接枝，可以获得聚氨酯合成革。这些动物毛、羽的粉体的应用和研究都取得了很大的进展[4-11]。兔毛纤维细且长、光泽好、柔软蓬松、保暖性强，但纤维卷曲少、表面光滑，很多即便是对毛衣过敏的人，对兔毛却不过敏。因此，兔毛若能制成粉体，再像羊毛粉体和羽绒粉体那样同其它物质共混接枝，在材料领域应当能获得不同的效果，从动物毛羽应用来说也是一个很好的方向。从兔毛由角蛋白组成这个特性来说，兔毛粉体同羊毛粉体、羽绒粉体来讲又没有本质上的不同，羊毛和羽绒粉体同其它物质的接枝共混特性用在兔毛粉体接枝共混上在技术层面应当没有原则上的困难。然而截止目前，尚未见到兔毛粉体的深入研究。因此，研究兔毛粉体的加工和应用应当是一个前景很好的领域。

2 兔毛粉体的产生

2.1 实验仪器、材料和设备

等离子体喷枪（常压、非标）、烧杯、三角瓶、培养皿、恒温箱、恒温槽、兔毛和羊毛、氢氧化钠溶液、处理溶液（自制）。

2.2 实验过程

最初实验目的是为了进行等离子体处理兔毛表面改性的实验，因此作者使用氢氧化钠溶液对羊毛和兔毛进行简单的碱处理[12]，以期同等离子体处理兔毛表面后的结果进行对比试验。在实验中，发现碱处理一段时间后可以获得一些尺寸在几十微米-几百微米量级的粉体，如图 1-3所示，而碱液对纤维整体并无大的破坏，因此作者考虑将等离子处理羊毛和兔毛后再用碱处理，以期获得更好的效果。但在实验中却发现兔毛经等离子体处理一段时间后再用碱处理，发现兔毛纤维全部断裂成了粉体，可见的粉体颗粒在毫米-几十微米之间，粒径也不均匀，这当然与作者早期的实验初衷是违背的。但对结果进行冷静分析，并对粉体进行显微观察发现，发现那些粒径不均匀的可见粉体其实是由几微米-纳米量级的更小的粉体聚集而成的。这个结果表明用等离子体处理兔毛后再使用碱溶液处理后能够获得更小粒径的兔毛粉体，而且能够将纤维全部粉碎，这实际上可以作为微纳米兔毛粉体生产技术的一种方法。图4是等离子体喷枪工作时的照片，兔毛的处理在图中发蓝紫光处处理。

图1 碱处理后的羊毛样品1的粉体

图2 碱处理后的羊毛样品2的粉体

图3 碱处理后的兔毛样品的粉体

图4 等离子体喷枪工作时的照片

2.3 实验结果和分析

为了研究等离子体处理兔毛表面改性问题，作者使用图4的等离子体喷枪在有氦、有氩、有氧的大气压等离子体环境下对兔毛处理10分钟，而后在氢氧化钠溶液中浸泡1小时（80度恒温），结果原以为产生表面部分改性的实验中却发现兔毛纤维都断裂了，生成了一些颗粒在毫米-微米量级的粉体。向溶液中加入400毫升相关溶剂,1小时后有更多粉体析出。加入粉体析出剂一个半小时后，经过显微观察，颗粒（粉体的聚集体）为 40倍物镜10分之1，实际粉体最大的大小为颗粒大小的十分之一，即100分之一。由于40倍物镜视野为 0.22毫米，粉体尺寸为0.22毫米的百分之一，即0.0022毫米，也就是2.2微米，即粉体实际尺寸在几微米和几十纳米之间。这表明这个实验可以作为兔毛微纳粉体的生产方法之一。相信经过实验的的优化，更加均匀的微纳粉体也能够生产。图5-7分别是加入粉体析出溶剂1个半小时后含氦大气压等离子体喷枪处理兔毛后经氢氧化钠溶液浸泡后的溶液和粉体照片、含氩大气压等离子体喷枪处理兔毛后经氢氧化钠溶液浸泡后的溶液和粉体照片、含氧大气压等离子体喷枪处理兔毛后经氢氧化钠溶液浸泡后的溶液和粉体照片。从照片溶液的浑浊程度可以看出，加入析出液后粉体量更多了。

图5 加入粉体析出溶剂1个半小时后含氦大气压等离子体喷枪处理兔毛后经氢氧化钠溶液浸泡后的溶液和粉体照片

图6 加入粉体析出溶剂1个半小时后含氩大气压等离子体喷枪处理兔毛后经氢氧化钠溶液浸泡后的溶液和粉体照片

3 讨论

本研究原本希望进行表面初步改性实验，结果发现纤维全部断裂，而且生成了微米-纳米量级的兔毛粉体，当然从生产兔毛粉体来说是高效的。经显微观察，兔毛粉体尺寸为微米-纳米量级。

目前，羊毛粉体已在改善聚氨酯薄膜透湿性能上有所应用。但使用的羊毛粉体粒径大，所制成的涂层织物手感不够好，此外，随着羊毛粉体含量的增加，涂层织物机械强力、防水、耐磨等性能有所下降。鉴于本兔毛粉体制备技术具有产量高、粒径小、粒径均匀、纤维某些性能佳等优点[13]，所制得的粉体很可能在提高聚氨酯透湿性能的同时，在手感、耐磨等方面有所改善。鉴于羊毛粉体和羽绒粉体应用的广泛性，我们有理由相信兔毛微纳粉体的应用也应当具有广阔的前景。

图7 加入粉体析出溶剂1个半小时后含氧大气压等离子体喷枪处理兔毛后经氢氧化钠溶液浸泡后的溶液和粉体照片

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Exploratory Study of Micro-nano Rabbit Hair Powder Production Technology

WU Yu1,2, ZHAO Yu-di3,YUAN Wei3, KE Peng3, LI Li-shan3, LI Jian3
(1 College of Electronic and Electrical Engineering ,Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China; 2 Technical Physics Institute , Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China; 3 College of Textile Science and Engineering , Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China)

The authors find a method to produce micro-nano rabbit hair powder in fiber modification experiments. This kind of powder production technology has high production efficiency and speed with the ultimate powder size ranging from several microns to dozens of nanometers in microscopic observation. Because the wool powder has widely been applied in the material field of leather and textile, it is considered that the nanometer rabbit hair powder can be used widely in in the material field of leather and textile.

Plasma; Rabbit Hair; Powder

TL53

A

1009－5160(2011)06－0008－03

吴瑜（1971-），男，教授，博士后，研究方向：等离子体与纺织材料相互作用效应和机理.

中国纺织工业协会项目(2007047).