基于苯甲醛衍生物的羊毛織物無染料印花

楊 鑫, 崔 永 珠, 王 曉, 魏 春 艷, 隋 艷 玲

(大連工業(yè)大學(xué) 紡織與材料工程學(xué)院, 遼寧 大連 116034)

0 引 言

羊毛織物具有良好的彈性和懸垂性,而且吸濕透氣,并且憑借其舒適、高檔、時尚、獨特的服裝風(fēng)格近年來在全球服裝領(lǐng)域上消費不斷增長。但由于羊毛織物印花工藝復(fù)雜,產(chǎn)品較少,國內(nèi)市場上,除了印花羊毛衫很少見其他印花毛紡品。高檔時裝產(chǎn)業(yè)的蓬勃興起,為羊毛印花織物帶來了很好的商機,毛織物的生態(tài)環(huán)保印花具有很大的發(fā)展前景,對印花新技術(shù)的要求尤為重要。通常,羊毛織物大多采用合成染料、酸性媒介染料或金屬絡(luò)合染料等進行印花,這些染料多屬于難以生物降解的有機化合物,特別是有些品種在制備或印染過程中使用重金屬離子,對人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害[1]。近年來,日本及國內(nèi)相關(guān)學(xué)者[2-4]提出了苯甲醛衍生物在酸性條件下對蛋白質(zhì)纖維顯色,即利用苯甲醛衍生物與蛋白質(zhì)纖維中的色氨酸進行顯色反應(yīng),已對羊毛纖維和真絲纖維等蛋白質(zhì)纖維的無染料顯色技術(shù)有所報道,并取得了一定的成果,但其研究主要集中在無染料染色技術(shù)方面,未涉及印花研究。本課題試圖把蛋白質(zhì)無染料顯色技術(shù)應(yīng)用于紡織品印花,探討不同濃度的無機酸、對羥基苯甲醛、增稠劑黏度、汽蒸時間對印花顯色工藝的影響。

1 實 驗

1.1 材 料

漂白羊毛機織物,市售；對羥基苯甲醛；濃硝酸；羥乙基纖維素；甲醇。

1.2 儀 器

DV-79數(shù)字式黏度計；RC-MP2000磁棒印花機；JSM-6460LV高分辨率掃描電子顯微鏡；頂置式機械攪拌器；YG065型電腦織物強力測試儀。

1.3 方 法

配制印花原糊:取不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)羥乙基纖維素、甲醇、對羥基苯甲醛、濃硝酸、去離子水, 經(jīng)機械攪拌器攪勻配制成無色印花原糊,靜置一段時間備用。

處理工藝:織物刮印→汽蒸(100 ℃, 5～20 min)→皂洗(中性洗滌劑用量3 g/L, 浴比1∶50,60 ℃,30 min)→清水充分洗滌→烘干。

1.4 分析測試

1.4.1 實驗內(nèi)容

采用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硝酸、對羥基苯甲醛以及不同的汽蒸時間、增稠劑黏度對羊毛織物進行印花處理,比較織物的色差值ΔE。

1.4.2 色差檢測

在CIE1976標(biāo)準(zhǔn)要求下,通過全自動色差計測定處理織物的亮度值L*,色度值a*、b*,色彩鮮艷度c*,以未處理的空白織物作為參比試樣,處理織物間的亮度差ΔL,彩度差Δa、Δb與綜合總色差ΔE。

1.4.3 色牢度、斷裂強力測試

執(zhí)行GB/T 3921.1—1997《耐洗色牢度的檢測方法》、GB/T 3920—1997《耐摩擦色牢度》、GB/T 3923.1—1997.1《斷裂強力的檢測方法》標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 濃硝酸對印花織物色差的影響

表1是采用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的濃硝酸對羊毛織物進行印花后,測得的織物ΔE和a*。其他工藝條件為:對羥基苯甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%,羥乙基纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.8%,甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.0%,汽蒸時間15 min, 汽蒸溫度100 ℃。由表1可看出,隨著濃硝酸用量的增加,羊毛織物的a*、ΔE、c*也隨之提高,表明處理后印花圖案顏色、鮮艷度逐漸加深。當(dāng)濃硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時,ΔE只有11.29,這是由于反應(yīng)過程中濃硝酸的使用量過低,不能對反應(yīng)環(huán)境提供足夠的氧化條件,顯色反應(yīng)發(fā)生不完全。當(dāng)硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到4.0%時,織物的a*、ΔE明顯增加,這是因為隨著濃硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,反應(yīng)環(huán)境的氧化性也隨之增加,促進了反應(yīng)物中共軛雙鍵的增加,π電子躍遷所需的能量降低[5],織物顏色亦加深。繼續(xù)增加硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù),織物顏色不再加深,且會對織物強力造成影響。綜上所述,選取濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%。

表1 硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對印花色澤的影響

Tab.1 Influence of concentration of nitric acid on printed color

2.2 對羥基苯甲醛對印花織物色差的影響

表2為采用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的對羥基苯甲醛對羊毛織物印花處理而顯色的ΔE和a*。其他工藝條件為:濃硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.0%,羥乙基纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.8%,甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.0%,汽蒸時間20 min,汽蒸溫度100 ℃。

表2 對羥基苯甲醛用量對印花色澤的影響

Tab.2 Influence of 4-hydroxybenzaldehyde on printed color

w/%L*a*b*c*ΔE0.571.504.1045.6345.8153.091.070.604.5149.6649.8657.231.570.274.4750.1450.3457.762.068.896.7454.5754.9862.532.568.097.2154.5855.0562.753.067.947.3054.5755.3262.78

由表2可見,當(dāng)對羥基苯甲醛用量為0.5%時,ΔE為53.09,這是因為對羥基苯甲醛的用量過低,其與羊毛中色氨酸反應(yīng)的生成物中共軛雙鍵的數(shù)目相對較少,導(dǎo)致其顯色顏色較淡。當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到2.0%時,其深度明顯提高；而之后即使增加用量,其ΔE幾乎不再變化,說明此時色氨酸已經(jīng)基本反應(yīng)完全。綜上所述,選取對羥基苯甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%為最佳工藝。

2.3 汽蒸時間對織物色差的影響

表3為汽蒸時間不同時,羊毛織物的無染料印花顯色ΔE和a*。其他工藝條件為:濃硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%,對羥基苯甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%,羥乙基纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.7%,甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.0%,汽蒸溫度100 ℃。由表3可以看出,隨著汽蒸時間的延長,羊毛織物的ΔE、a*逐漸增大,織物顏色深度增加,當(dāng)反應(yīng)15 min時,ΔE、a*變化很小,說明反應(yīng)物在汽蒸15 min時已經(jīng)基本反應(yīng)完全。長時間汽蒸處理會導(dǎo)致織物的機械性能惡化,汽蒸時間相應(yīng)縮短,令毛紗抵抗變形能力增強[6]。綜上所述,為使顯色反應(yīng)充分進行,選取反應(yīng)時間15 min為最佳工藝條件。

表3 汽蒸時間對印花色澤的影響

2.4 增稠劑黏度對織物色差的影響

采用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的羥乙基纖維素(1.7%、1.5%、1.3%、1.1%)配制糊料,通過測得增稠劑黏度,比較無染料顯色羊毛的ΔE和a*,結(jié)果見表4。其他工藝條件為:濃硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%,對羥基苯甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%,甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.0%,汽蒸溫度100 ℃,汽蒸時間15 min。

表4 增稠劑黏度對織物色差的影響

Tab.4 Influence of viscosity of the thickener on printed color

η/(mPa·s)L*a*b*c*ΔE62367.673.9944.0741.2555.4243066.834.1542.2242.4856.5133267.723.8442.6942.8657.0727467.093.9942.1942.3857.77

由表4可以看出,羥乙基纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,漿料的黏度隨之增加,但對印花織物的ΔE影響較小,這是由于其優(yōu)良的耐酸性能可防止?jié){料化學(xué)性能發(fā)生改變，防止花型的滲化。當(dāng)漿料黏度為430 mPa·s時,漿料黏度適中,印花織物顏色鮮艷,手感好并且不發(fā)生滲化現(xiàn)象,邊緣清晰,如圖1所示。

2.5 羊毛織物性能測試

印花后的羊毛織物,經(jīng)測試其水洗牢度和干摩擦牢度達到4～5級,濕摩擦牢度達到4級,牢度較高。這是由于對羥基苯甲醛與羊毛中的色氨酸結(jié)合生成含有共軛雙鍵的化合物,使色氨酸本身發(fā)色,并不是傳統(tǒng)的將特定色的染料與纖維相互作用而固著于纖維上,因此牢度好,不涉及掉色和沾色等問題。

圖1 羊毛織物印花效果

由表5可知,印花后的羊毛織物經(jīng)斷裂強力檢測,與未印花織物相比變化不大。由于羊毛纖維本身具有耐酸性能,并且在印花過程中,附著在羊毛織物上的增稠劑量有限,所以對織物的強力影響不大。

表5 色牢度與力學(xué)性能測試結(jié)果

3 結(jié) 論

羊毛織物無染料印花最佳工藝為對羥基苯甲醛用量2.0%,硝酸用量4.0%,汽蒸時間15 min,增稠劑黏度430 mPa·s?？椢飶娏Ρ３至己?色澤鮮艷,有較好的皂洗牢度,干摩擦牢度和濕摩擦牢度均達到4級以上,各項強力指標(biāo)與未經(jīng)處理的織物相比均無明顯變化。

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