改性瓜爾豆膠在棉織物活性染料印花中的應(yīng)用研究

王先成 王莉莉 沈一峰 段保屹

摘要：采用一氯均三嗪型活性基改性劑（T1S2）對瓜爾豆膠（GG）進(jìn)行改性處理，制備得到改性瓜爾豆膠（TSGG）。將TSGG用作活性染料印花糊料，測試其成糊性、耐化學(xué)品穩(wěn)定性和抱水性，并與GG和海藻酸鈉（SA）相對比，探討其在棉織物上的印花效果。結(jié)果表明：TSGG具有較好的成糊性、耐化學(xué)品穩(wěn)定性和抱水性。與GG相比，TSGG的透網(wǎng)量、表面得色量和滲透性分別提高63.7%、48.7%、33.8%。TSGG在棉織物上的印花效果接近SA，可以印制得色均勻的大塊面花型和輪廓清晰的精細(xì)花型，且織物手感較柔軟。

關(guān)鍵詞：改性瓜爾豆膠；一氯均三嗪型活性基；印花糊料；活性染料

中圖分類號：TS195.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-265X（2017）06-0066-05

Research on Application of Modified Guar Gum inCotton Fabric Reactive Dye Printing

WANG Xiancheng1a， WANG Lili1b， SHEN Yifeng1b， DUAN Baoyi2

（1a.College of Materials and Textiles； 1b.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Materials

and Manufacturing Technology， Zhejiang SciTech University， Hangzhou 310018， China； 2.Pingxiang

Entryexit Inspection and Quarantine Bureau， Pingxiang 532600， China）

Abstract：Guar gum （GG） was modified by a monochlorotriazine active group （T1S2） to gain modified guar gum （TSGG）. TSGG was used as the printing gum of reactive dyes. The thickening， chemical stability and waterholding ability were studied. In comparison with GG and sodium alginate （SA）， the printing effects of printed cotton fabric were investigated. The results show that TSGG has excellent thickening， chemical resistance and waterholding ability. Compared with GG， the paste addon， color yield and penetration increase by 63.7%， 48.7%， 33.8%， respectively. The printing effect of TSGG used as thickener on cotton printing is close to those of SA. Evenly colored large patterns and fine pattern with clear outlines as well as the soft handle could be obtained by TSGG.

Key words：modified guar gum； monochlorotriazine active group； printing paste； reactive dyes

瓜爾豆膠是從一種豆科植物的胚乳中提取出來的天然多糖，其主要成分是半乳甘露聚糖。主鏈由甘露糖通過β1，4糖苷鍵連接而成，半乳糖則通過α1，6糖苷鍵鏈接在主鏈上，通常半乳糖與甘露糖的摩爾比為1∶1.5～1∶2。瓜爾豆膠的水溶性較好，可以迅速水化成半透明狀粘稠液體，在低質(zhì)量分?jǐn)?shù)下便呈現(xiàn)很高的粘度（1%水溶液粘度可達(dá)4～5 Pa·s），為天然種子膠中粘度最高者[1]。此外，瓜爾豆膠在溫度不高于90 ℃和pH3～11內(nèi)，都能保持其自身的穩(wěn)定，是一種性能優(yōu)良的天然增稠劑。然而，瓜爾豆膠分子結(jié)構(gòu)中含有大量活潑羥基，一方面易與活性染料產(chǎn)生共價鍵結(jié)合，影響印花織物的表面色光；另一方面與棉纖維間存在弱結(jié)合力，汽蒸烘干后漿膜硬韌而難以洗除，影響印花織物的手感[2]。因此，將瓜爾豆膠用于活性染料印花，需要對其進(jìn)行改性處理[3]。

目前對于瓜爾豆膠的改性，糊料研究者多采用醚化法，用羧甲基、甲基或羥丙基來封閉瓜爾豆膠分子結(jié)構(gòu)中的活潑羥基，用于活性染料印花糊料[34]。然而，這種改性方法，反應(yīng)條件劇烈，易造成大量瓜爾豆膠分子主鏈斷裂，使其水溶液的粘度急劇降低，影響其成糊性；而且這是一種隨機(jī)非均相取代，易造成瓜爾豆膠分子結(jié)構(gòu)中的部分活潑羥基未被取代，還會與活性染料反應(yīng)，使得印花織物表面色澤萎暗、手感較差[57]。

本文創(chuàng)新性地采用選擇性高、活性強(qiáng)的一氯均三嗪型活性基改性劑（T1S2）對瓜爾豆膠（GG）進(jìn)行改性處理，研究改性瓜爾豆膠（TSGG）在棉織物活性染料印花上的應(yīng)用性能，探尋其作為活性染料印花糊料的內(nèi)在潛力。

1實驗部分

1.1材料和儀器

材料：純棉府綢（平方米質(zhì)量：125 g/m2，經(jīng)密133根/10 cm，緯密72根/10 cm）

藥品：碳酸氫鈉，無水碳酸鈉均為分析純；瓜豆?fàn)柲z（GG），海藻酸鈉（SA），雅格素紅P4B，尿素，防染鹽S均為工業(yè)純，一氯均三嗪型活性劑改性劑（T1S2）實驗室自制。

儀器：MCR52型旋轉(zhuǎn)流變儀（奧地利Anton Paar公司），Mini MDF/767型磁棒印花機(jī)（奧地利Zimmer公司），DHE65102型萬能汽蒸焙烘機(jī)（瑞士Mathis公司），DHE型高溫汽蒸烘機(jī)（瑞士Mathis公司），SF600X型測色配色儀（美國Datecolor公司）；Phabro Meter織物風(fēng)格儀（紹興市元茂機(jī)電設(shè)備有限公司），Y571L型摩擦色牢度儀（萊州電子儀器有限公司），BS200S型電子天平（北京賽多利斯天平有限公司）。

1.2改性瓜爾豆膠的制備方法

準(zhǔn)確稱取GG（GG和T1S2摩爾比為1∶1）加入到盛有一定體積蒸餾水的三口燒瓶中，攪拌使其完全溶解，升溫至90 ℃，緩慢滴加T1S2改性劑溶液，充分?jǐn)嚢?5 min后，逐滴加入碳酸鈉溶液（總?cè)芤褐刑妓徕c濃度為1.2 g/L），反應(yīng)1 h，取出反應(yīng)液冷卻至室溫，加入無水乙醇，充分?jǐn)嚢? min，靜置，待沉淀充分析出，過濾，重復(fù)用無水乙醇洗滌沉淀三次后，60 ℃條件下干燥24 h，研磨成粉，得到改性瓜耳豆膠（TSGG），反應(yīng)如圖1所示。

1.3活性染料印花方法

1.3.1印花原糊的制備

以配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的原糊為例：稱取1 g糊料放入燒杯中，加入99 mL的蒸餾水，攪拌一定時間成均一、無任何顆粒狀的糊狀體系。靜置過夜，使其充分膨化，即制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的原糊。

1.3.2色漿的制備

準(zhǔn)確稱取色漿配方需要水的質(zhì)量，然后加入尿素、防染鹽S和染料，充分?jǐn)嚢柚练稚⒕鶆颍R用前加入NaHCO3攪拌至完全溶解，最后加入原糊，充分?jǐn)嚢瑁o置待用。色漿處方：雅格素紅P4B 2%，尿素5%，防染鹽S 1%，碳酸氫鈉1%，原糊70%。

1.3.3印花工藝流程

調(diào)制色漿→磁棒印花（磁棒直徑10 mm，磁力3檔，車速6檔，印花網(wǎng)版150目）→烘干（80 ℃，3 min）→汽蒸（102 ℃，10 min）→水洗→皂煮（皂片3 g/L，純堿2 g/L，95 ℃，10 min，浴比1∶50）→水洗→烘干。

1.4性能測試

1.4.1成糊性

配制一系列不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原糊，使用旋轉(zhuǎn)流變儀MCR52測試原糊粘度。選用直徑50 mm的椎板體系，設(shè)定溫度（25±1）℃，固定剪切速率10 s-1，掃描20個點。計算得到的平均值，即為原糊的粘度值，做成成糊曲線（表觀粘度糊料質(zhì)量分?jǐn)?shù)曲線）。

2結(jié)果與討論

2.1原糊基本性能

2.1.1成糊性

在印花行業(yè)，糊料的成糊性能反映了糊料的用量，往往是決定其是否被采用的要素之一。若成糊性太低，印花成本將會大量上升，相反，印花成本將會降低許多；故成糊性能對于一種糊料是至關(guān)重要的。TSGG，GG和SA的成糊性，如圖2所示。

從圖2可以看出，3種糊料的粘度均隨其含固量增大而增大。經(jīng)過改性后，TSGG成糊性下降，這是由于在改性過程中GG長時間處于高溫堿性條件，使得其大分子鏈變得較為柔順，分子間作用力減弱，部分分子鏈斷裂，致使成糊性能下降。但TSGG仍能保持較好的成糊性能，與SA接近。

2.1.2化學(xué)品相容性

化學(xué)品相容性是衡量原糊性能的重要指標(biāo)，活性染料印花色漿中的助劑，會與原糊發(fā)生反應(yīng)而對原糊的粘度產(chǎn)生一定的影響，從而導(dǎo)致糊料流變性能的改變，進(jìn)而影響印花效果。在不同化學(xué)試劑濃度下，TSGG原糊的粘度變化率如表1所示。

2-2.22

5-9.34注：一般而言，粘度變化率在±15%以內(nèi)，原糊的耐化學(xué)品穩(wěn)定性較好。

由表1中可知，TSGG在低濃度助劑時，具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性；當(dāng)助劑濃度較高時，改性瓜爾豆膠TSGG對尿素與碳酸氫鈉的穩(wěn)定性較差，對防染鹽S和染料的穩(wěn)定性較好?？傮w來說，TSGG原糊化學(xué)品相容性較好。

2.1.3抱水性

抱水性的好壞是決定印制織物花紋輪廓清晰度的要素之一，在汽蒸過程中，印花花紋邊緣與蒸汽充分接觸，吸收水分較多，若糊料的抱水性太差，將會導(dǎo)致水分子能夠在糊料中自由運(yùn)動，染料將會隨自由水運(yùn)動到花紋輪廓之外，導(dǎo)致滲化，使得花紋清晰度下降。不同糊料的抱水性如圖3所示。

由圖3對比發(fā)現(xiàn)TSGG的抱水性能比GG、SA都好，GG最差。經(jīng)過改性后的TSGG的抱水性能有明顯提高，可能是由于TSGG分子中引入親水磺酸基團(tuán)后，水合能力增強(qiáng)，使糊料分子間的自由水變少，抱水性能力提高。

2.2糊料的應(yīng)用性能

2.2.1透網(wǎng)性

隨著印花產(chǎn)品的高檔化，高目數(shù)的篩網(wǎng)已經(jīng)逐步被應(yīng)用，篩網(wǎng)目數(shù)越大，印制的輪廓清晰度越高，但色漿通過網(wǎng)孔就越難。原糊的透網(wǎng)性好壞直接影響到印花織物的表觀得色量和花紋輪廓清晰度。不同糊料的透網(wǎng)性如圖4所示。

從圖4可以看到，TSGG透網(wǎng)量比GG有較大改善，提升了63.7%，與SA接近。這可能是GG經(jīng)改性之后，引入新的親水性基團(tuán)，使糊料的流動性提高，彈性降低，流變性能得到改善，提高了色漿通過網(wǎng)孔，轉(zhuǎn)移到印花織物上，故TSGG透網(wǎng)量有明顯提升。

2.2.2表觀得色量及滲透率

印花織物得色量情況是評估印制效果的一項很重要的指標(biāo)，織物表觀得色量主要取決于色漿的透網(wǎng)量和原糊滲透性，在相同透網(wǎng)量下，滲透性好的表觀得色量小，滲透性小的表觀得色量高。采用雅格素紅P4B對棉織物印花，織物表面得色量和滲透率如圖5所示。

由圖5知，相比GG，TSGG印制織物在表觀得色量和滲透率都有較大程度的提高，分別提高了48.7%和33.8%。相比SA，在相近的透網(wǎng)量下，TSGG的表觀得色量較SA提高17.4%，滲透率接近SA。這可能是改性過程中，GG分子中引入帶負(fù)電的磺酸根離子，與活性染料相斥，降低了染料與TSGG與糊料發(fā)生反應(yīng)，得色量提高；同時引入的磺酸根離子增強(qiáng)糊料的流動性，使TSGG流變性能更加優(yōu)異，更加有利于色漿轉(zhuǎn)移到織物上，因此織物能夠獲得較好的得色，且易于滲透到織物纖維內(nèi)部。

2.2.3得色不勻度

印花織物如果存在色花或色差將影響織物的整體風(fēng)格，因此得色不勻度是評價印花織物的重要指標(biāo)之一。得色不勻度是通過織物正面K/S值得離散度計算而得到的結(jié)果，不同糊料印制織物的得色不勻度如圖6所示。

從圖6中可知，GG色澤均勻性較差，印花后織物能看到明顯的色點，經(jīng)改性之后的TSGG在織物上看不出色點，色澤得色勻性好，和SA相近。改性后TSGG流動性得到提高且與染料反應(yīng)性降低，有利于印花色漿均勻的透過印花網(wǎng)版。

2.2.4花型輪廓清晰度

花型的清晰度和糊料的抱水性以及粘度有密切關(guān)系。抱水性越好，在汽蒸中越不易滲化，花紋越精細(xì)。不同糊料印制花紋的輪廓清晰度如表2所示。

由表2可知，由于經(jīng)過改性后TSGG的抱水性得到明顯提高，在印制圖案的輪廓清晰度明顯優(yōu)于SA，且線條均勻性好。而GG透網(wǎng)性較差，色漿不易均勻透過網(wǎng)孔，故線條不勻度較大，印制的精細(xì)圖案會發(fā)生缺經(jīng)斷緯的現(xiàn)象，故不能用于印制精細(xì)花型。

2.2.5手感

織物手感評價通常是通過織物的硬挺度、柔軟度和光滑度3個指標(biāo)綜合考慮。其中柔軟度和光滑度越大，硬挺度越小，織物的手感越好；相反，織物的手感越差。不同糊料的印制織物手感如表3所示。

由表3可知，與原布相比，印花織物的手感都偏硬，TSGG的手感較GG柔軟，接近SA。這可能是在汽蒸過程中糊料和染料發(fā)生反應(yīng)沉積在織物上或糊料與纖維發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致手感變差，TSGG中引入了磺酸根負(fù)離子，減少糊料與織物之前的氫鍵，同時與織物的斥力使織物上的糊料脫去。

3結(jié)論

經(jīng)過與GG、SA各項性能比較，TSGG具有作為活性染料印花糊料的優(yōu)良性能。相比GG，TSGG成糊性有所下降，抱水性明顯提高；透網(wǎng)量提高了63.7%，表觀得色量提高48.7%且滲透率也提高了33.8%，色澤均勻性以及輪廓清晰度也得到提高，手感較柔軟。相比SA，TSGG成糊性與海藻酸鈉接近，抱水性與輪廓清晰度都比SA好，更適合印制精細(xì)花型；透網(wǎng)量與SA接近，表觀得色量較SA提高17.4%，滲透率、得色均勻性也接近；輪廓清晰度較好，手感較柔軟。

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（責(zé)任編輯：張會?。?/p>