活性染料對棉、麻、黏膠織物的染色差異性研究

趙亞楠，朱元昭，吳笑顏

(1.中原工學院紡織學院，河南鄭州 450007；2.河南省紡織服裝協(xié)同創(chuàng)新中心，河南鄭州 450007)

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活性染料對棉、麻、黏膠織物的染色差異性研究

趙亞楠1,2，朱元昭1,2，吳笑顏2

(1.中原工學院紡織學院，河南鄭州 450007；2.河南省紡織服裝協(xié)同創(chuàng)新中心，河南鄭州 450007)

研究活性染料對棉、麻、黏膠織物的染色工藝參數(shù)及其表觀色深的差異性；其中，染色工藝參數(shù)包括pH、NaCl和固色溫度。結果表明其差異性體現(xiàn)在：三種纖維素織物的最佳pH值相同，最佳鹽用量黏膠的比棉、麻織物的稍低，而固色溫度三者略不同，棉的最高，麻次之，而黏膠的最低；在最佳工藝條件下，其表觀色深K/S值大小為：黏膠織物>麻織物>棉織物。

活性染料 棉織物 麻織物 黏膠織物 染色差異性

0 引言

纖維素纖維種類繁多[1]，在天然纖維中有棉、麻纖維，在化學纖維中有粘膠、竹纖維等，還有一些新型再生纖維素纖維[2]，如Modal和Lyocell纖維等。目前纖維素纖維染色方面最重要、最有潛力的染料是活性染料[3]，這是由于它建立在與纖維以共價健結合的基礎上，染色性能優(yōu)于其它各類染料，色譜廣，色澤鮮艷，使用便利，耐濕處理牢度較好，符合高色牢的要求，所以得到了普遍的應用[3-5]。

由于纖維的聚合度、取向度、結晶度及高次結構、干濕強力、濕模量等物理機械性能的差異，不同的纖維素纖維用同一種活性染料染色所表現(xiàn)的染色性能有所不同[3-5]。對如此多種纖維素纖維染色性能及其差異，前人研究的比較少。因此，本文主要研究了活性染料在三類纖維素纖維上的染色差異性，可作為設計活性染料染色工藝的依據(jù)，具有一定的實用價值。

1 實驗部分

1.1 實驗材料及藥品

實驗材料：棉織物、麻織物、黏膠織物；實驗主要藥品如表1。

表1 主要實驗藥品

1.2 實驗儀器

表2 主要實驗儀器

1.3 實驗步驟及測試

1.3.1 實驗步驟

實驗步驟如下：

(1)整理好前處理過的棉、麻和黏膠織物，準備好待用的染料和藥品。

(2)稱量布重，根據(jù)染色處方如下頁表3，計算各藥品的用量和液體體積，配制染液。

(3)按照染色工藝曲線如下頁圖1，進行染色，具體如下：染液升溫至染色溫度，織物放入燒杯中，染色10min后，加入1/2NaCL，繼續(xù)染色10min后，加入剩余NaCL。繼續(xù)10min后，升溫至固色溫度，加入所需pH值的緩沖劑如表4，染色30min，先熱水洗，然后冷水洗，95℃皂煮10min，水洗，烘干。

表3 染色處方

表4 Na2CO3-NaHCO3固體緩沖劑

圖1 染色工藝曲線

1.3.2 染色性能測試

(1)上染率測試

按染色配方配好藥品準備完畢后，將三種纖維素纖維分別放入三個燒杯中恒溫染色，整個染色過程中每隔5min取少量染色殘液測試其吸光度(升溫階段除外)，測后將染液倒回原染浴中以保證其浴比。計算上染百分率，以上染百分率為縱坐標，時間為橫坐標，繪制上染速率曲線。

(2)織物表觀色深的測定

利用DatacolorSF600X電腦測色配色儀對棉、麻、黏膠纖維試樣分別進行K/S值測定，同一樣品更換其位置測量4次，保存數(shù)值。測量完畢后，取出K/S數(shù)據(jù)表，并取出反射率圖。測色的條件為：D65光源，10℃視角，小孔徑(SAV)，UV不包含。

2 實驗結果與討論

2.1 pH值對棉、麻及黏膠織物上染率的影響

圖2 pH值對棉織物上染率影響

圖3 pH值對麻織物上染率影響

圖4 pH值對黏膠織物上染率影響

比較圖2、圖3和圖4可知，三種纖維織物上染率均隨pH值的提高而提高，在實驗范圍內，當pH值達到11.5時，上染率最高。pH值增高，纖維素電離程度增加，纖維素羥基離解的數(shù)量增多，吸附在纖維上的染料和纖維素分子共價鍵結合而后打破了吸附平衡，纖維上染料解吸速率減慢，因而又有部分染料上染纖維，并與纖維分子發(fā)生共價結合，最后達到新的吸附平衡。纖維素帶負電荷也增多，對染料陰離子的斥力增加，會使陰離子染料的親和力降低。

從圖5可以看出，在pH為11.5時，棉、麻和黏膠織物隨時間的上染規(guī)律相似，其中棉織物的上染率最高，而麻織物相對較低，黏膠最低，這與麻、黏膠、棉的物理結構有關。

2.2 中性鹽對棉、麻及黏膠織物上染率的影響

由圖6、圖7和圖8可知，棉織物、麻織物、黏膠織物三種纖維素織物的上染率隨鹽用量的增加而提高，在鹽濃度很低的條件下，三種織物上染百分率都很低，隨著鹽濃度提高，平衡上染百分率提高很多。這種現(xiàn)象在棉織物和麻織物上染曲線中更加明顯，所以棉織物和麻織物的最佳鹽用量是100g/L，而黏膠織物的最佳鹽用量為90g/L。鹽對活性染料具有促染作用的一個重要的原因是它能夠降低或克服上染過程中纖維上的電荷對染料色素離子的庫倫斥力。從圖9可以看出，棉、麻織物在鹽用量是100g/L、黏膠織物在鹽用量為90g/L時，隨時間的上染規(guī)律相似，其中棉織物的上染率最高，而麻織物相較較低，黏膠最低。

圖6 NaCl對棉織物上染率的影響

圖7 NaCl對黏膠織物上染率的影響

圖8 NaCl對麻織物上染率的影響

圖9 棉、麻、黏膠織物最佳NaCl用量上染率比較

2.3 固色溫度對棉、麻及黏膠纖維染色性能的影響

圖10 固色溫度對棉織物上染率的影響

圖11 固色溫度對麻織物上染率的影響

圖12 固色溫度對黏膠織物上染率的影響

提高溫度可以使染料的水解以及染料和纖維的反應速率增加，但對水解的影響更為顯著。溫度變化還會引起纖維內外向溶液中離子濃度分配的變化，對纖維溶脹也有影響。比較圖10、圖11和12可知，棉的最佳固色溫度是80℃，麻的最佳固色溫度是75℃，而黏膠的最低為65℃。在最佳固色溫度條件下對比上染率，由圖13看出平衡上染率仍然是棉最高，麻次之，黏膠最低。

2.4 棉、麻和黏膠織物表面染色深度K/S值比較

圖14 pH值對K/S的影響

圖15 固色溫度對K/S值的影響

從圖14、圖15、圖16可以明顯看出，同一染色條件下，黏膠織物的K/S最大。隨著pH值、鹽用量和固色溫度等變量的增大，K/S值也一同增大，且總是黏膠得色量最深。由此可以分析得出，得色量黏膠最好，麻次之，棉較差。

3 結論

(1)棉、麻、黏膠織物上染工藝的差異性：棉織物染色的最佳工藝為：pH 11.5，鹽100g/L，固色溫度80℃；麻織物染色的最佳工藝為：pH 11.5，鹽100g/L，固色溫度75℃；黏膠織物的最佳工藝為：pH 11.5，鹽90g/L，固色溫度65℃。三種纖維素織物的最佳pH值相同，最佳鹽用量黏膠的比棉、麻織物的稍低，而固色溫度三者略不同，棉的最高，麻次之，而黏膠的最低。

(2)棉、麻、黏膠織物上染率與表面染色深度K/S值的差異性：在棉、麻、黏膠織物各自最佳染色工藝條件下比較它們的上染率高低，結果均是棉織物的上染率要比麻織物和黏膠織物的上染率高，而麻織物的上染率比黏膠織物的上染率高。棉、麻和黏膠織物表面染色深度K/S值在最佳工藝條件下卻正好相反，黏膠織物的值最高，其次是麻織物，而棉織物的最低。

[1] 樂志文，凌新龍，黃繼偉，等.氧化纖維素的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].成都紡織高等?？茖W校學報，2016(3)：125-135.

[2] 楊明霞，陳莉娜，劉雪平.再生纖維素纖維的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].成都紡織高等?？茖W校學報，2016(3)：169-173.

[3] 王雪燕.活性染料技術的研究進展[J].成都紡織高等?？茖W校學報，2016(4)：97-104.

[4] 范云麗，徐華鳳，王雪燕.活性染料無鹽和低鹽染色研究進展[J].成都紡織高等?？茖W校學報，2016(2)：143-147.

[5] 張守棟. 活性染料對纖維素織物染色的最新要求探討[J].染料工業(yè),1999(6)：42-44.

2016-12-26

趙亞楠(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：紡織印染功能整理與染色。

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