液氨處理前后大麻纖維的結(jié)構(gòu)與染色性能研究

劉金鳳(海恩斯莫里斯（上海）貿(mào)易有限公司，上?！?00031 )

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液氨處理前后大麻纖維的結(jié)構(gòu)與染色性能研究

劉金鳳
(海恩斯莫里斯（上海）貿(mào)易有限公司，上海200031 )

摘要：液氨處理是指使用液態(tài)氨氣對織物進(jìn)行有效性處理。通過對大麻纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)和染色性能的測試，分析經(jīng)液氨處理前后大麻纖維發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化和性能變化，結(jié)果表明，經(jīng)過液氨處理，能夠有效改善織物的光澤，上染率、K/S值，導(dǎo)濕性等。

關(guān)鍵詞：液氨處理；大麻纖維的結(jié)構(gòu)；染色性能

大麻纖維是世界上最早栽培出并投入使用的纖維物質(zhì)之一。大麻纖維具有良好的排汗吸濕、阻擋紫外線輻射、防靜電等優(yōu)勢。大麻纖維的化學(xué)成分和內(nèi)在結(jié)構(gòu)雖與棉纖維的相似性最高，但兩者的含量存在較大差異。一般而言，大麻纖維中的纖維素含量相對較低，但非纖維類物質(zhì)的含量卻高于棉纖維，這對大麻纖維的染色性能將會(huì)造成一定影響[1]。本實(shí)驗(yàn)采用液氨對大麻纖維織物進(jìn)行處理，并分析測試了處理后的大麻纖維織物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和染色性能。

1　試驗(yàn)

1.1原料

選取常規(guī)狀態(tài)下的平紋麻織物，將其放置在壓力為0.2 MPa的液氨中浸漬，浸漬時(shí)間持續(xù)10 min以上。10 min后，將液氨中浸漬的麻織物取出，并將其放置在溫度為70℃的熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行烘干，進(jìn)行干燥處理。表1列出了液氨處理前后麻織物相關(guān)參數(shù)的變化情況。

表1　液氨處理前后麻織物的相關(guān)參數(shù)

1.2測試大麻纖維結(jié)構(gòu)

1.2.1形態(tài)測試

在5 kV加速電壓，5 mA電流，3 000倍放大的條件下，對處理前后的大麻纖維形態(tài)進(jìn)行觀察。

1.2.2進(jìn)行比表面積測試

采用全自動(dòng)樣品的纖維儀比表面積對比表面積進(jìn)行測試，N2為吸附氣體，總吸附時(shí)間為4 h。1.3測試大麻染色性能

1.3.1測定上染百分比

在進(jìn)行染色的過程中，定期選取1 mL染色液，并將其稀釋，稀釋后為25 mL，最后，使用722型分光光度計(jì)對吸光度進(jìn)行測試，上染百分比的計(jì)算公式[2]如下：

上染百分率= (1－不同時(shí)間段獲取吸光度/空白染浴的吸光度)×100%

1.3.2測定K/S值

紡織品配色中的K/S值測定需要進(jìn)行相對復(fù)雜的比值計(jì)算，并非單一的數(shù)值計(jì)算，K/S值的計(jì)算公式[3]如下：

K/S =［(1－無光透射反射率) 2/2無光透射反射率］×［(1－無有色物質(zhì)固體試樣的反射率) 2/2無有色物質(zhì)固體試樣的反射率］=有色物質(zhì)的濃度×比例常數(shù)

當(dāng)無光透射反射率的值越大，最低反射率則越小，兩者呈現(xiàn)反比例關(guān)系。

1.3.3測試芯吸性

采用某型號(hào)毛細(xì)管效應(yīng)測試儀對植物的芯吸性進(jìn)行測定，對不同時(shí)間段液態(tài)水的上升情況進(jìn)行測試，并由此得出芯吸性與時(shí)間關(guān)系的曲線圖[4]。

1.3.4測試潤濕性和導(dǎo)濕性

在20～22℃的溫度條件及65%～67%相對濕度條件下，放置(10×10) cm的織物，放置方式為平置，并使用5 mm的滴定管滴下蒸餾水，蒸餾水的體積約為25 mL。對織物液滴的吸收時(shí)間及分鐘內(nèi)表面積的濕潤直徑進(jìn)行測試和計(jì)算。

2　結(jié)果與討論

2.1大麻纖維結(jié)構(gòu)的變化2.1.1大麻纖維表面形態(tài)

圖1　大麻纖維經(jīng)液氨處理前后縱向與橫向結(jié)構(gòu)圖像

圖1為大麻纖維經(jīng)液氨處理前后縱向與橫向結(jié)構(gòu)圖。從圖1可以看出，經(jīng)液氨處理前，大麻纖維的縱向圖像顯示出較為明顯的裂痕和缺陷；經(jīng)液氨處理后，大麻纖維的縱向圖像顯示出較高的光滑度，且裂痕和缺陷消失或明顯減少。此外，未經(jīng)處理的大麻纖維表面呈現(xiàn)出干澀、扁平，且纖維胞腔相對較大，纖維壁上有裂痕、缺乏均勻性。而經(jīng)液氨處理后，大麻纖維表面出現(xiàn)膨化，且纖維物質(zhì)間的縫隙較為緊密，或明顯減少。

2.1.2大麻纖維的比表面積和孔徑分布

經(jīng)液氨處理前，大麻纖維的比表面積為10.386 m2/g，經(jīng)液氨處理后，大麻纖維的比表面積為7.011 m2/g，呈現(xiàn)出顯著的下降趨勢。導(dǎo)致此種現(xiàn)象的原因可能是纖維表面的裂縫消失，從而使纖維表面的光滑度提升，比表面積減小。此外，經(jīng)液氨處理后，大麻纖維的孔徑也發(fā)生了較大的變化。處理前，大麻纖維的小孔徑數(shù)量相對較多，且分布具有一定規(guī)律，均散布在1.5～3.0 mm的區(qū)間范圍內(nèi)，而孔徑在10 mm左右的大麻纖維相對較少。經(jīng)液氨處理后，大麻纖維的孔徑分布發(fā)生了明顯的變化，原在1.5 ～3.0 mm的區(qū)間范圍變化的孔徑數(shù)量明顯減少，而原集中在4 mm左右的孔徑也逐漸向5 mm轉(zhuǎn)換，原10 mm孔徑的大麻纖維基本消失。從上述結(jié)果中可以看出，經(jīng)液氨處理后，大麻纖維的有效容積明顯減少，孔徑呈現(xiàn)均勻分布的特點(diǎn)（詳見圖2）。

圖2　大麻纖維經(jīng)液氨處理前后孔徑分布情況

2.2大麻纖維的染色

經(jīng)液氨處理后，大麻纖維的結(jié)構(gòu)發(fā)生了本質(zhì)上的改變，因此，在選擇染色材料時(shí)，要選取不同材質(zhì)、不同分子結(jié)構(gòu)、不同質(zhì)量的染料對麻織物進(jìn)行染色。

2.2.1活性染料染色

經(jīng)液氨處理后，去氮方式影響了纖維孔徑的規(guī)格和分布特征。采用熱風(fēng)去氮的方式可使纖維孔徑逐漸變小，孔徑分布的均勻性得到明顯的提高。同時(shí)，經(jīng)液氨處理后，纖維內(nèi)部的孔徑規(guī)格和分布特征也受到活性染料染色的影響，這可有效彌補(bǔ)小孔徑造成的缺陷。因此，液氨處理可以有效地提高活性染料染色的上染率。在實(shí)際生產(chǎn)中，可以大大提高生產(chǎn)效率和染色的均勻性。

2.2.2還原染料染色

還原染料是各種染料中性能較為優(yōu)良的一種，其色譜相對較全，色澤性較強(qiáng)。液氨處理前，大麻纖維織物的上染率為86.5%，而經(jīng)過液氨處理后，上染率變化不大，僅僅為89.01%（見表2）。這是因?yàn)檫€原染料的染色原理是染色時(shí)要在堿性的強(qiáng)還原液中還原溶解成為隱色體鈉鹽才能上染纖維，經(jīng)氧化后，恢復(fù)成不溶性的染料色淀而固著在纖維上，因此受到液氨處理的影響較小。所以，實(shí)際生產(chǎn)中可以放心使用[6]。

表2　液氨處理前后上染率的變化情況

2.3K/S值

以直接翠藍(lán)GL染料為例，分析液氨處理前后織物K/S值變化情況。在未經(jīng)過液氨處理前，直接翠藍(lán)GL的K/S值為8.206，而經(jīng)過液氨處理后，直接翠藍(lán)GL的K/S值變成了13.637（見表3），由此可見，織物經(jīng)過液氨處理后，K/S值明顯的提高了66%。

表3　液氨處理前后K/S值的變化情況

2.4麻織物芯吸性分析

從圖3中可看出，經(jīng)液氨處理后，麻織物的經(jīng)緯向芯吸高度呈現(xiàn)明顯的降低趨勢。在初始階段，處理后大麻纖維織物的高度較小，隨著測試時(shí)間的不斷延長，液態(tài)水對織物芯吸的速度明顯下降，當(dāng)達(dá)到相對穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，液氨處理后的麻織物高度明顯低于處理前，且纖維表面的裂痕明顯較弱或消失，與此同時(shí)，吸水位置也明顯減少，纖維表面的光滑度明顯提升，孔隙規(guī)格也逐漸趨于均勻。在毛細(xì)管上形成作用力的壓力減少，且傳導(dǎo)能力逐漸減弱，芯吸高度也隨之降低。

圖3　麻織物經(jīng)液氨處理前后芯吸高度-時(shí)間曲線

2.5麻織物潤濕性和導(dǎo)濕性分析

經(jīng)液氨處理后，大麻纖維織物的液滴吸收時(shí)間明顯減少，且導(dǎo)濕性逐漸上升。同時(shí)，大麻纖維織物的表面光滑度隨著液氨處理時(shí)間增加，縱向的裂痕明顯減少或基本消失，可吸水的部位減少，液態(tài)水的傳導(dǎo)性更強(qiáng)，從而獲得較好的導(dǎo)濕性和潤濕性（詳見圖4）。

圖4　大麻織物經(jīng)液氨處理前后上下表面含水量-時(shí)間曲線

3　結(jié)論

大麻纖維織物經(jīng)液氨處理，可有效改善織物表面的纖維結(jié)構(gòu)，去除纖維物表面的雜質(zhì)，使其表面的光滑度提升，大孔徑數(shù)量減少。此外，液氨處理后的大麻織物在芯吸高度和保水率上呈現(xiàn)降低趨勢，大大增加了導(dǎo)濕性和干燥性。同時(shí)，大麻織物在厚度和吸收水分上的效果較為顯著，水分傳導(dǎo)能力也相對較強(qiáng)，液態(tài)水可從大麻織物表面進(jìn)行傳導(dǎo)，并均勻分布在織物的表面之下。最后，經(jīng)液氨處理后，織物的K/S值呈現(xiàn)明顯的上升趨勢。麻織物的上染率得到有效的提高。這可以很好地提高實(shí)際大貨的生產(chǎn)效率，真正做到節(jié)能高效。

參考文獻(xiàn)

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STUDY DYEING PERFORMANCE AND CONSTRUCTION PROPERTY OF HEMP FIBER AFTER AMMONIA PROCESSING

LIU Jin-feng
( H&M (Shanghai) Trading Co., Ltd.No.2 Branch, Shanghai 200031, China )

Abstract:Liquid ammonia processing means adding extra liquid ammonia during after-finishing step.The experiment focuses on linen’s construction and dyeing performance.Results show that，after adding liquid ammonia，the gloss, percentage of exhaustion，K/S data and wicking all improved.

Keywords:liquid ammonia，process，construction for bastfibre，dyeing performance

作者簡介：劉金鳳(1976-)，女，新疆奎屯人，工程師，從事家用紡織品面料的技術(shù)質(zhì)量管控和研究。

收稿日期：2015-12-25

文章編號(hào)：1672-500X (2016) 01-0005-04

中圖分類號(hào)：TS193.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

doi:10.3969／j.issn.1672-500x.2016.01.002