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摘要：在保证漂白发品达到标准白度的前提下，为提高人发纤维的断裂强力，在传统工艺基础上采用渗透剂对催化后的人发进行渗透处理。通过对新工艺渗透处理过程中渗透剂用量、渗透处理温度及渗透处理时间对人发漂白后的白度及强力性能影响的分析和研究，得到了最佳渗透处理工艺处方。将新工艺的漂白产品与传统工艺的漂白产品进行白度及断裂强力比较，结果表明，渗透处理的漂白发品性能优于传统工艺的漂白发品质量。
关键词：人发；漂白；渗透处理；白度；断裂强力
基金项目：国家自然科学基金（21306107）
中图分类号：O69 文献标识码：A
在人们追求时尚的道路中，假发套越来越成为一种必不可少的消费品，但中国人的头发颜色浓黑，为了满足不同人对发色的不同要求，必须预先对头发进行漂白处理[1-2]。而人发纤维表面存在一层致密的鳞片，会阻碍过氧化氢进入纤维内部与黑色素发生氧化作用[3-5]，传统的催化漂白工艺中，鳞片被完全剥离后，纤维在后续催化漂白过程中会因氧化受到进一步破坏，导致纤维表面面目全非，皮质层完全暴露于空气中，极易受到光氧化作用而受损，致使假发使用寿命大为缩短[6-8]。据相关羊毛漂白研究发现[9-10]，渗透剂能够使纤维鳞片层内外产生渗透压，使鳞片表层溶胀鼓囊，将鳞片层打开（如图1）。因此，通过渗透处理，鳞片层在无需完全剥离的情况下，过氧化氢也能够很好的进入到纤维内部，这既能实现纤维的漂白，又能提高纤维的断裂强力。
1.2 实验仪器
根据图2的结果可以发现，随着渗透剂用量的增加，白度值缓慢下降；而断裂强力却一直增加，14g/L之后较平缓。这是因为渗透剂对过氧化氢具有一定催化作用，而渗透处理后的人发纤维并没有进行清洗，纤维表面的渗透剂被带入漂白浴后，对过氧化氢起到了活化作用[9]，催化分解了人发纤维附近的过氧化氢，而直接作用于纤维内部黑色素粒子的过氧化氢量减小。因此，随着渗透剂浓度的增加，被带入漂白液的渗透剂量增加，过氧化氢的无效分解增大，因此白度值缓慢下降。同时，在漂白过程中，色素粒子及纤维表面还要受到H2O2分解造成的纤维强力损伤。但随着渗透剂用量的增加，漂白浴中过氧化氢的无效分解增加，直接作用于人发纤维的过氧化氢减少，从而减少了对纤维的损伤，进而提高了纤维的断裂强力性能。综合考虑产品白度和强力要求，确定渗透剂的最佳用量为14g/L。
2.2 保温温度对处理效果的影响
在渗透处理条件为渗透剂14g/L，保温时间60min，浴比1：10下，不同保温温度对人发漂白后的断裂强力与白度的影响结果如图3所示。
由图3可知，随着渗透处理温度的升高，白度值一直缓慢增长，而断裂强力却一直减小，40℃之后二者变化不大。这是因为升高温度，能够促进渗透剂在人发纤维表面发生溶胀，从而更加便于后续漂白过程中过氧化氢进入纤维内部与黑色素颗粒发生氧化反应，因此白度值会持续增长。40℃之后纤维表层囊泡达到饱和，不再对漂白产生促进作用，因此纤维的白度值趋于平衡。而升高渗透温度，纤维表层及内层皮质遭到的破坏会相应增加，因此断裂强力会持续下降。综合考虑，最终确定渗透处理的保温温度为40℃。
2.3 保温时间对处理效果的影响
在渗透处理条件为渗透剂14g/L、保温温度40℃，浴比1：10下，改变保温时间，对人发进行漂白前的渗透处理。并对不同保温时间对毛发漂白后的白度及强力性能进行了研究，结果如图4所示。
由图4可知，白度值随保温时间的延长一直增大，而断裂强力则一直减小，在保温60min之后二者都趋于平衡。随着保温时间的延长，人发纤维表面的溶胀现象越发明显，从而可以实现双氧水更多进入纤维内部，特别是黑色素粒子周围发生分解，使白度值持续变大。相应的，更多进入纤维内部的双氧水分解会使纤维的强力性能发生下降。当保温时间超过60min之后，纤维表面囊泡数量已趋于饱和状态，白度值和断裂强力都不再随时间的延长而明显变化。综合上述原因及漂白结果，将渗透处理保温时间确定为60min。
2.4 渗透处理工艺与传统工艺比较
按照工艺：渗透剂14g/L、保温温度40℃，保温时间60min，浴比1：10对催化后的人发进行渗透处理，然后漂白。测试漂白产品的白度值及断裂强力，与传统完全剥鳞漂白工艺的产品进行对照，其结果如表3所示。
根据表3的结果发现，经过两种不同工艺对人发进行处理，二者产品的白度值相差甚微，但是含有渗透处理过程的新工艺漂白后的人发断裂强力却明显大于传统完全剥鳞漂白工艺产品的断裂强力。这一现象的出现都要归因于鳞片的未完全剥离和渗透剂的渗透作用。传统工艺将人发鳞片层完全剥离，这样在漂白过程中双氧水就能够更顺利进入纤维内部，进而增强漂白效果，但是皮质层的暴露使纤维更易受到损伤，导致纤维强力性能大幅下降。而新工艺中只需将鳞片层边缘钝化或部分剥离，而渗透剂的加入能够将鳞片层打开，同样利于双氧水进入纤维内部与黑色素粒子发生反应，实现纤维的漂白。但是由于鳞片层的保护作用，在漂白过程中，就能够减少双氧水对皮质层的氧化破坏。从而避免纤维受到不必要的损伤。因此新工艺的断裂强力要明显高于传统工艺。
3 结论
通过上述渗透处理过程中各因素对人发漂白效果影响的总结可以看出，渗透剂用量对漂白产品的白度影响较明显，处理温度对漂白产品的断裂强力影响较大，其余条件对漂白效果的影响相对较小。当渗透剂用量超过一定量之后，其对漂白溶液中过氧化氢的分解量就会增加，从而降低漂白过程中过氧化氢的有效分解，进而影响纤维的白度。而处理温度过高会加大对纤维的破坏程度，影响纤维的断裂强力。因此渗透剂用量及处理温度应控制在一定范围内。处理时间的延长对漂白效果虽然影响不大，但是考虑到经济因素，也应加以控制。根据对渗透处理工艺的研究，本文确定的渗透工艺条件为：渗透剂14g/L、保温温度40℃，保温时间60min，浴比1：10。该条件下，不但发制品的白度及强力性能可以满足生产实际要求，而且断裂强力得到了大幅提高，其结果对于高档人发产品的染整加工具有很好的指导意义和参考价值。 参考文献：
[1] 林琳.人发拉伸改性—兼羊毛拉伸改性的相关问题[D].东华大学博士学位论文.2003.
[2] Takehito IMAI. The influence of hair bleach on the ultrastructure of human hair with special reference to hair damage[J].. Okajimas Folia Anat. 2011，88（1）：1-9
[3] 郝建华，刘钧忠，王芳等.海洋低温蛋白酶MP去除人发鳞质层的研究[J]..毛纺科技.2013，41（2）：6-10
[4] 李珣.羊毛无氯剥鳞技术研究[D].东华大学硕士学位论文.2008
[5] 林琳，沈淦清.黑色人发漂白前的预处理研究[J]. 北京服装学院学报.2000（10）1：6-9
[6] 林琳.毛绒类纤维的漂白和剥色[D].北京服装学院硕士学位论文.1998
[7] Jones D C， Carr C M and Cooke W D. Investigation the Photo-Oxidation of Wool Using FT-Raman and FT-IR Spectroscopies[J].. Textile Res J. 1998，10：739-748
[8] Wang X， Shen X L， Xu W L. Effect of hydrogen peroxide treatment on the properties of wool fabric[J]. Applied Surface Science. 2012， 258：10012-10016.
[9] 陈美云，张玉萍.羊毛双氧水—尿素漂白工艺探讨[J].毛纺科技.1998（2）：40-42
[10] Mustafa A， William N. M， and Christopher M.Carr. Effect of Urea on Bleaching of Wool with Hydrogen Peroxide Under Alkaline and Acidic Conditions[J].. Textile Research Journal. 1989，59：425-431
作者简介：孙云飞（1987-），男（汉族），山东省烟台人，山东理工大学在读硕士研究生，主要研究蛋白质纤维的前处理及染色；
通讯作者：傅忠君（1959-），男，山东理工大学教授，长期从事纺织染整及应用化学研究工作。
关键词：人发；漂白；渗透处理；白度；断裂强力
基金项目：国家自然科学基金（21306107）
中图分类号：O69 文献标识码：A
在人们追求时尚的道路中，假发套越来越成为一种必不可少的消费品，但中国人的头发颜色浓黑，为了满足不同人对发色的不同要求，必须预先对头发进行漂白处理[1-2]。而人发纤维表面存在一层致密的鳞片，会阻碍过氧化氢进入纤维内部与黑色素发生氧化作用[3-5]，传统的催化漂白工艺中，鳞片被完全剥离后，纤维在后续催化漂白过程中会因氧化受到进一步破坏，导致纤维表面面目全非，皮质层完全暴露于空气中，极易受到光氧化作用而受损，致使假发使用寿命大为缩短[6-8]。据相关羊毛漂白研究发现[9-10]，渗透剂能够使纤维鳞片层内外产生渗透压，使鳞片表层溶胀鼓囊，将鳞片层打开（如图1）。因此，通过渗透处理，鳞片层在无需完全剥离的情况下，过氧化氢也能够很好的进入到纤维内部，这既能实现纤维的漂白，又能提高纤维的断裂强力。
1.2 实验仪器
根据图2的结果可以发现，随着渗透剂用量的增加，白度值缓慢下降；而断裂强力却一直增加，14g/L之后较平缓。这是因为渗透剂对过氧化氢具有一定催化作用，而渗透处理后的人发纤维并没有进行清洗，纤维表面的渗透剂被带入漂白浴后，对过氧化氢起到了活化作用[9]，催化分解了人发纤维附近的过氧化氢，而直接作用于纤维内部黑色素粒子的过氧化氢量减小。因此，随着渗透剂浓度的增加，被带入漂白液的渗透剂量增加，过氧化氢的无效分解增大，因此白度值缓慢下降。同时，在漂白过程中，色素粒子及纤维表面还要受到H2O2分解造成的纤维强力损伤。但随着渗透剂用量的增加，漂白浴中过氧化氢的无效分解增加，直接作用于人发纤维的过氧化氢减少，从而减少了对纤维的损伤，进而提高了纤维的断裂强力性能。综合考虑产品白度和强力要求，确定渗透剂的最佳用量为14g/L。
2.2 保温温度对处理效果的影响
在渗透处理条件为渗透剂14g/L，保温时间60min，浴比1：10下，不同保温温度对人发漂白后的断裂强力与白度的影响结果如图3所示。
由图3可知，随着渗透处理温度的升高，白度值一直缓慢增长，而断裂强力却一直减小，40℃之后二者变化不大。这是因为升高温度，能够促进渗透剂在人发纤维表面发生溶胀，从而更加便于后续漂白过程中过氧化氢进入纤维内部与黑色素颗粒发生氧化反应，因此白度值会持续增长。40℃之后纤维表层囊泡达到饱和，不再对漂白产生促进作用，因此纤维的白度值趋于平衡。而升高渗透温度，纤维表层及内层皮质遭到的破坏会相应增加，因此断裂强力会持续下降。综合考虑，最终确定渗透处理的保温温度为40℃。
2.3 保温时间对处理效果的影响
在渗透处理条件为渗透剂14g/L、保温温度40℃，浴比1：10下，改变保温时间，对人发进行漂白前的渗透处理。并对不同保温时间对毛发漂白后的白度及强力性能进行了研究，结果如图4所示。
由图4可知，白度值随保温时间的延长一直增大，而断裂强力则一直减小，在保温60min之后二者都趋于平衡。随着保温时间的延长，人发纤维表面的溶胀现象越发明显，从而可以实现双氧水更多进入纤维内部，特别是黑色素粒子周围发生分解，使白度值持续变大。相应的，更多进入纤维内部的双氧水分解会使纤维的强力性能发生下降。当保温时间超过60min之后，纤维表面囊泡数量已趋于饱和状态，白度值和断裂强力都不再随时间的延长而明显变化。综合上述原因及漂白结果，将渗透处理保温时间确定为60min。
2.4 渗透处理工艺与传统工艺比较
按照工艺：渗透剂14g/L、保温温度40℃，保温时间60min，浴比1：10对催化后的人发进行渗透处理，然后漂白。测试漂白产品的白度值及断裂强力，与传统完全剥鳞漂白工艺的产品进行对照，其结果如表3所示。
根据表3的结果发现，经过两种不同工艺对人发进行处理，二者产品的白度值相差甚微，但是含有渗透处理过程的新工艺漂白后的人发断裂强力却明显大于传统完全剥鳞漂白工艺产品的断裂强力。这一现象的出现都要归因于鳞片的未完全剥离和渗透剂的渗透作用。传统工艺将人发鳞片层完全剥离，这样在漂白过程中双氧水就能够更顺利进入纤维内部，进而增强漂白效果，但是皮质层的暴露使纤维更易受到损伤，导致纤维强力性能大幅下降。而新工艺中只需将鳞片层边缘钝化或部分剥离，而渗透剂的加入能够将鳞片层打开，同样利于双氧水进入纤维内部与黑色素粒子发生反应，实现纤维的漂白。但是由于鳞片层的保护作用，在漂白过程中，就能够减少双氧水对皮质层的氧化破坏。从而避免纤维受到不必要的损伤。因此新工艺的断裂强力要明显高于传统工艺。
3 结论
通过上述渗透处理过程中各因素对人发漂白效果影响的总结可以看出，渗透剂用量对漂白产品的白度影响较明显，处理温度对漂白产品的断裂强力影响较大，其余条件对漂白效果的影响相对较小。当渗透剂用量超过一定量之后，其对漂白溶液中过氧化氢的分解量就会增加，从而降低漂白过程中过氧化氢的有效分解，进而影响纤维的白度。而处理温度过高会加大对纤维的破坏程度，影响纤维的断裂强力。因此渗透剂用量及处理温度应控制在一定范围内。处理时间的延长对漂白效果虽然影响不大，但是考虑到经济因素，也应加以控制。根据对渗透处理工艺的研究，本文确定的渗透工艺条件为：渗透剂14g/L、保温温度40℃，保温时间60min，浴比1：10。该条件下，不但发制品的白度及强力性能可以满足生产实际要求，而且断裂强力得到了大幅提高，其结果对于高档人发产品的染整加工具有很好的指导意义和参考价值。 参考文献：
[1] 林琳.人发拉伸改性—兼羊毛拉伸改性的相关问题[D].东华大学博士学位论文.2003.
[2] Takehito IMAI. The influence of hair bleach on the ultrastructure of human hair with special reference to hair damage[J].. Okajimas Folia Anat. 2011，88（1）：1-9
[3] 郝建华，刘钧忠，王芳等.海洋低温蛋白酶MP去除人发鳞质层的研究[J]..毛纺科技.2013，41（2）：6-10
[4] 李珣.羊毛无氯剥鳞技术研究[D].东华大学硕士学位论文.2008
[5] 林琳，沈淦清.黑色人发漂白前的预处理研究[J]. 北京服装学院学报.2000（10）1：6-9
[6] 林琳.毛绒类纤维的漂白和剥色[D].北京服装学院硕士学位论文.1998
[7] Jones D C， Carr C M and Cooke W D. Investigation the Photo-Oxidation of Wool Using FT-Raman and FT-IR Spectroscopies[J].. Textile Res J. 1998，10：739-748
[8] Wang X， Shen X L， Xu W L. Effect of hydrogen peroxide treatment on the properties of wool fabric[J]. Applied Surface Science. 2012， 258：10012-10016.
[9] 陈美云，张玉萍.羊毛双氧水—尿素漂白工艺探讨[J].毛纺科技.1998（2）：40-42
[10] Mustafa A， William N. M， and Christopher M.Carr. Effect of Urea on Bleaching of Wool with Hydrogen Peroxide Under Alkaline and Acidic Conditions[J].. Textile Research Journal. 1989，59：425-431
作者简介：孙云飞（1987-），男（汉族），山东省烟台人，山东理工大学在读硕士研究生，主要研究蛋白质纤维的前处理及染色；
通讯作者：傅忠君（1959-），男，山东理工大学教授，长期从事纺织染整及应用化学研究工作。