助劑 ZB-10改性粘膠織物工藝條件優(yōu)選

趙家琪，李衛(wèi)斌，趙曉明

(天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院，天津 300387)

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助劑 ZB-10改性粘膠織物工藝條件優(yōu)選

趙家琪，李衛(wèi)斌，趙曉明

(天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院，天津 300387)

摘要：利用陽離子鴨毛蛋白助劑ZB-10對平紋粘膠織物進(jìn)行改性，重點(diǎn)討論助劑ZB-10改性平紋粘膠織物的浸軋工藝條件對活性染料染色性能的影響，優(yōu)化出其最佳浸軋改性工藝條件。結(jié)果表明：經(jīng)陽離子蛋白助劑ZB-10改性的粘膠織物比未改性的粘膠織物在活性染料染色時(shí)具有更高的染色深度，染色效果明顯優(yōu)于未改性粘膠織物傳統(tǒng)加鹽染色，可以實(shí)現(xiàn)粘膠織物活性染料無鹽、低堿染色。

關(guān)鍵詞：粘膠織物陽離子蛋白助劑ZB-10改性

0前言

粘膠纖維是最早投入工業(yè)化生產(chǎn)、應(yīng)用較廣泛的化學(xué)纖維之一。其穿著舒適，吸濕性好，常與棉、毛等混紡、交織。粘膠屬再生纖維素纖維，其具備良好的機(jī)械性能和化學(xué)性能。粘膠化學(xué)組成與棉、麻相似，較耐堿而不耐酸。另外，粘膠纖維的染色性和熱學(xué)性質(zhì)與棉相似。粘膠纖維大分子的羥基易發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)，因此，可通過對粘膠纖維進(jìn)行改性，提高粘膠纖維性能，并生產(chǎn)出各種特殊用途的纖維。目前粘膠纖維的染色多用活性染料，但活性染料存在鹽和堿用量大的污染問題[1-5]。為了解決此難題，在本課題組劉元軍等研究的基礎(chǔ)上[6-16]，本試驗(yàn)選用自制的陽離子鴨毛蛋白助劑ZB-10，采用連續(xù)浸軋工藝對平紋粘膠織物進(jìn)行改性，研究浸軋改性工藝條件對粘膠織物活性染料浸軋染色性能的影響，優(yōu)選出助劑ZB-10浸軋改性的最佳工藝。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)儀器和材料

1.1.1實(shí)驗(yàn)材料

平紋純粘膠織物

1.1.2實(shí)驗(yàn)主要藥品(見表1)

表1　實(shí)驗(yàn)主要藥品

1.1.3實(shí)驗(yàn)主要儀器(見表2)

表2　實(shí)驗(yàn)主要儀器

1.2工藝流程

陽離子蛋白助劑ZB-10浸軋改性粘膠織物→活性染料軋染染色→測定表觀染色深度K/S值等指標(biāo)

1.3工藝方法及條件

1.3.1粘膠織物浸軋改性工藝

浸軋改性液(陽離子蛋白改性劑ZB-100～25g/L，氫氧化鈉0～6g/L，二浸二軋，軋液率70%，壓力0.25MPa，車速3.0m/s)→烘干(80℃，2.5min)

1.3.2染色工藝

工藝一：浸軋染液(活性艷紅M-2B0.5g/L，碳酸鈉5g/L，二浸二軋，軋液率70%，壓力0.25MPa，車速3.0m/s)→預(yù)烘(80℃，2.5min)→焙烘(150℃，2.5min)。

工藝二(未改性粘膠織物傳統(tǒng)染色工藝)：染色(染料，Na2CO310g/L，NaCl40g/L，軋液率70%，壓力0.25MPa，車速3.0m/s)→預(yù)烘(80℃,2min)→焙烘(150℃,2.5min)

1.4染色深度測試指標(biāo)

平紋粘膠織物K/S值測定采用SF-300思維士電腦測色儀，測定5次，取其平均值。

2結(jié)果與討論

2.1陽離子蛋白助劑ZB-10用量的優(yōu)選

粘膠織物按照1.3.1浸軋改性工藝處理，改變助劑的用量，其他條件不變。然后按照1.3.2工藝一進(jìn)行染色，測染色織物的K/S值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1　助劑用量對K/S值的影響

從圖1可以看出，隨著鴨毛蛋白ZB-10助劑用量的增加，平紋粘膠織物的染色深度增加，這是因?yàn)殡S著ZB-10助劑用量的增加，纖維上正電荷數(shù)目增加，極性基團(tuán)增加，從而增加纖維與陰離子活性染料之間的作用力，提高染料上染量，致使K/S增大。但當(dāng)鴨毛蛋白ZB-10助劑用量超過15g/L時(shí)，平紋粘膠織物的K/S值有下降趨勢。這是因?yàn)樵谝欢舛鹊膲A液中，纖維素上的羥基發(fā)生離解生成一定量的Cell-O-，致使反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)所消耗的鴨毛蛋白ZB-10助劑有飽和值。當(dāng)鴨毛蛋白ZB-10助劑用量過高，其分子大量堵塞在纖維素纖維表面，染料分子無法滲入內(nèi)部，或染色時(shí)附著在平紋粘膠織物表面的過剩的鴨毛蛋白ZB-10從織物上脫落下來，在染浴中與染料結(jié)合，不利于染料上染及向粘膠纖維內(nèi)部滲透。因此鴨毛蛋白ZB-10助劑最佳用量確定為15 g/L。

2.2氫氧化鈉用量的優(yōu)選

粘膠織物按照1.3.1浸軋改性工藝處理，改變氫氧化鈉用量(0～6g/L)，固定陽離子改性劑ZB-1015 g/L ，其他條件不變。然后按照1.3.2工藝一染色，測染色織物的K/S值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2　燒堿用量對K/S值的影響

從圖2可以看出，燒堿用量在0～2 g/L時(shí)，平紋粘膠織物的K/S值上升幅度最大，當(dāng)其用量為4 g/L時(shí)，平紋粘膠織物的K/S值達(dá)到最高。說明燒堿在鴨毛蛋白ZB-10助劑改性中起催化作用，它能促進(jìn)改性劑與粘膠纖維素纖維反應(yīng)。其原因?yàn)椋簤A性條件下粘膠纖維所帶負(fù)電荷增多，有利于鴨毛蛋白ZB-10助劑的吸附，并且利于改性劑中存在的環(huán)氧乙烷活性基開環(huán)與粘膠纖維發(fā)生親核加成反應(yīng)，提高改性效果。在較低濃度范圍內(nèi)，改性效果隨著燒堿用量增加而顯著提高。但是超過一定值時(shí)，改性效果提高不明顯，甚至有所降低，當(dāng)燒堿用量超過4 g/L時(shí)，平紋粘膠織物的染色性能下降。原因是堿性太強(qiáng)，改性劑水解速率增大，導(dǎo)致改性效果降低。所以燒堿最佳用量確定為4 g/L。

2.3烘干溫度的優(yōu)選

按照1.3.1粘膠織物預(yù)處理工藝，固定陽離子改性劑ZB-1015g/L，氫氧化鈉4g/L，烘干時(shí)間2.5min，改變烘干溫度(40℃～100℃)，然后按照1.3.2工藝一染色，測染色織物的K/S值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下頁圖3。

圖3　烘干溫度對K/S值的影響

從圖3中可以看出，當(dāng)烘干溫度為50℃～70℃時(shí)，隨預(yù)烘溫度的升高，平紋粘膠織物的K/S值增加，但溫度超過70℃，平紋粘膠織物的K/S值呈下降趨勢。這是由于隨著溫度的升高，有助于鴨毛蛋白ZB-10助劑滲透到纖維內(nèi)部，并與纖維反應(yīng)。但溫度太高，鴨毛蛋白ZB-10助劑水解速率增大，導(dǎo)致改性效果降低，使纖維上的陽離子基團(tuán)和極性基團(tuán)數(shù)量減少，從而與陰離子染料之間的結(jié)合力減小，導(dǎo)致染色性能下降。這說明70℃時(shí)鴨毛蛋白ZB-10改性劑與粘膠纖維素纖維作用充分，改性平紋粘膠織物的K/S值提高大，所以實(shí)驗(yàn)優(yōu)選改性溫度為70℃。

2.4烘干時(shí)間的優(yōu)選

按照1.3.1粘膠織物預(yù)處理工藝，改變烘干時(shí)間(1min～4min)，固定陽離子改性劑ZB-1015g/L，氫氧化鈉4 g/L。然后按照1.3.2工藝一染色，測平紋粘膠織物染色織物的K/S值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4　烘干時(shí)間對K/S值的影響

從圖4中可以看出，當(dāng)烘干時(shí)間大于1.5min時(shí)，烘干時(shí)間對平紋粘膠織物的K/S值影響不大，所以優(yōu)選出改性時(shí)間為1.5min。

3結(jié)論

(1)優(yōu)化出的平紋粘膠織物浸軋改性工藝為: 軋改性液(ZB-1015 g/L,NaOH 4 g/L,二浸二軋, 軋液率70%)→預(yù)烘(70℃,1.5min)。

(2)隨著鴨毛蛋白ZB-10助劑用量的增加，平紋粘膠織物的染色深度增加，但當(dāng)鴨毛蛋白ZB-10助劑用量超過15 g/L時(shí)，平紋粘膠織物的K/S值有下降趨勢。

(3)燒堿用量在0～2g/L時(shí)，平紋粘膠織物的K/S值上升幅度最大，當(dāng)其用量為4 g/L時(shí)，平紋粘膠織物的K/S值達(dá)到最高。但是超過一定值時(shí)，改性效果提高不明顯，甚至有所降低。

(4)當(dāng)烘干溫度為50℃～70℃時(shí)，隨預(yù)烘溫度的升高，平紋粘膠織物的K/S值增加，但溫度超過70℃，平紋粘膠織物的K/S值呈下降趨勢。當(dāng)烘干時(shí)間大于1.5min時(shí)，烘干時(shí)間對平紋粘膠織物的K/S值影響不大。

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中圖分類號：TS193

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1008-5580(2016)01-0075-04

通訊作者：趙曉明(1963-)，男，博士，天津市特聘教授，博士生導(dǎo)師。

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51206122)，天津工業(yè)大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室2016年大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(20160107)、2015年天津工業(yè)大學(xué)研究生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃資助項(xiàng)目(15101).

收稿日期：2015-11-08