3·3·2 羊毛表面化學成分的X射線光電子能譜(XPS)分析 XPS是一種表面敏感的分析技術,其測試深度在樣品表面3~5nm內,即在羊毛纖維鱗片的最外表皮層(約5nm厚)內.該分析技術能定性定量地提供樣品表面的元素和基團信息[10].本研究利用此分析技術研究不同表面改性處理對羊毛表面二硫鍵和類脂物質的改性作用.
羊毛S(2p)能譜圖上的164eV峰、168eV峰分別歸屬于S2+、S6+物質[11,12].由圖4-1可見,未改性羊毛的S(2p)能譜圖呈現(xiàn)一個明顯的164eV峰,而168eV附近的峰僅有微量痕跡可辨,表明未改性羊毛表面的胱氨酸僅有極少部分被氧化.經表面改性劑-Ⅰ或表面改性劑-Ⅱ處理后,羊毛的S(2p)峰從164eV完全位移至168eV,意味著化學改性使羊毛最外表皮層胱氨酸二硫鍵(—S—S—,含S2+)完全氧化為含S6+的磺基丙氨酸(Wool-SO-3,含S6+)或半胱氨磺酸鹽(Wool-SSO-3,含S6+).化學改性的作用也反映在C(1s)能譜圖上(圖4-2),經表面化學改性后的羊毛在287eV至289eV的結合能強度有所增加,表明含羰基(CO)和羧基(COOH)物質的含量增加[11].
由圖5-1可見,經低溫等離子體處理后,羊毛的164eV峰基本消失,表明羊毛最外表皮層的胱氨酸基本氧化成S6+的氧化產物.低溫等離子體改性使羊毛的C(1s)能譜的變化更為顯著,在結合能為287eV至290eV的信號強度增加比化學改性的情況更為明顯,意味著等離子體處理對羊毛表面類脂物質的改性/除去更有效,這與試驗觀察到的經等離子體表面改性但未經拒水拒油整理羊毛織物的潤濕性提高的現(xiàn)象相吻合.
由XPS能譜峰面積而得的羊毛表面元素組成百分比列于表3·由表3可見,未處理羊毛織物的表面C含量大大高于文獻記載的羊毛本體C含量(約48%,重量百分比)[11],這歸因于羊毛表面類脂物質的存在.經等離子體或化學改性后,羊毛表面的C比例明顯下降,進一步表明對表面類脂物質的改性或去除.S含量的下降,則意味著胱氨酸的氧化溶落.
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