涤棉混纺织物的阳离子改性工艺研究

2017-11-13李建明赵晓明赵家琪

纺织科学与工程学报 2017年4期

关键词：纺织物活性染料助剂

李建明，赵晓明，赵家琪

(天津工业大学纺织学院，天津 300387)

涤棉混纺织物的阳离子改性工艺研究

李建明，赵晓明，赵家琪

(天津工业大学纺织学院，天津 300387)

利用阳离子改性剂对涤棉混纺织物改性，目的在于解决涤棉混纺织物传统活性染料染色时，染料利用率低，造成严重的环境污染等问题。研究重点探讨阳离子改性助剂的改性工艺。结果表明，优选出阳离子助剂对涤棉混纺织物改性的最优改性工艺条件为：温度50℃，浴比30:1用15%(o.w.f.)的阳离子助剂处理涤棉混纺织物10 min后，加入4g/L的氢氧化钠，再处理50min，最后充分水洗，直至布面呈中性。在染料浓度相同时，改性织物的上染百分率及固色率明显高于未改性织物。

涤棉混纺织物阳离子改性剂改性活性染料

0 前言

染料活性基团的反应活性增强，染料固色速率加快，纤维中染料的活度af较小，提高了染料向纤维内部渗透的浓度梯度，使染料易于上染纤维[1-4]。但固色速率加快的同时，染料水解速率也增大，染料利用率降低。活性染料与纤维的染色是一种化学反应，是纤维与染料之间的共价结合[5-8]。这种共价结合的形式，根据不同活性基团，可以用两种形式来解释，一种是亲核取代反应，另一种是亲核加成反应[9-14]。

为了减少或消除染料与纤维分子负电荷间的斥力，近年来还开发了阳离子活性染料[15-19]。通过在传统的活性染料的基础上，用阳离子型的水溶性基团取代原来染料中的阴离子型水溶性基团，如用季铵盐取代染料中的磺酸基团[20-23]。目前多以一氯均三嗪和乙烯砜活性基的活性染料为基础，含有多活性基活性染料，可以实现在低盐的中性条件下染色。但此类染料与纤维之间的作用力太大，容易造成染色不匀[24-28]。本课题是用自制的阳离子改性剂对涤棉混纺织物进行改性，使纤维表面带有大量正电荷，主要提高染料上染率、固色率、染色深度等效果，同时提高染料利用率。本研究重点考查改性后织物染色性能的变化，用以评价改性效果，为寻找新资源提供了一条新途径，符合清洁生产、环境保护、资源综合利用这一可持续发展的现代生产理念，具有实际意义。

1 实验部分

1.1 实验仪器和材料

1.1.1 实验主要药品(见表1)

表1 实验主要药品

1.1.2 实验主要仪器(见下页表2)

表2 实验主要仪器

1．2 工艺流程

织物交联剂阳离子改性剂预处理→加碱交联→充分水洗→活性染料染色→后处理

1．3 工艺方法及条件

1.3.1 阳离子改性工艺

表3 阳离子改性工艺

涤棉混纺织物：1g 浴比：30∶1

该工艺采用一浴两步法(如图1)：

图1 改性工艺

1.3.2 改性涤棉混纺织物染色工艺

(1)染色处方(见表4)

表4 改性涤棉混纺织物染色处方

(2)染色升温工艺曲线(见图2)

图2 改性涤棉混纺织物染色工艺

1.3.3 染色工艺

(1)染色处方(见表5)

表5 涤棉混纺织物常规染色处方

(2)染色升温工艺曲线(见图3)

图3 染色工艺

1．4 测试指标

1.4.1 上染百分率

用722型光栅分光光度计分别测定染色前、后染液在最大吸收波长下的吸光度值，按下列公式计算上染百分率：

上染百分率/% =(1-nAi/mA0)×100 (1)

其中：Ai为染色残液稀释n倍的吸光度；

A0为染色原液稀释m倍的吸光度。

1.4.2 固色率

2 结果与讨论

2.1 NaOH用量的优选

按照1.3.1中的工艺，用15%(o.w.f.)的阳离子助剂织物改性，在40℃下处理10min后加入不同用量的NaOH，再继续处理20min。改性后，按照1.3.2中的工艺对改性织物进行染色，染色结果见下页图4：

图4 NaOH用量对染色效果的影响

从图4中可以看出，当NaOH用量为4g/L时，上染百分率与固色率最高。NaOH用量为0～2g/L时，上染百分率与固色率上升幅度大，说明NaOH在改性中起催化作用，它能促进改性剂与纤维素纤维反应，是重要的反应条件。涤棉混纺织物需要在碱性条件下改性，其原因为：碱性条件下纤维所带负电荷增多，有利于阳离子改性剂WLS的吸附，并且利于改性剂环氧基开环与涤棉混纺纤维发生亲核取代反应，从而吸附和反应的量要比中性条件高得多。在较低浓度范围内，改性效果随着NaOH用量而显著提高。但是超过一定值时，用量继续增加，改性效果提高不明显，有的反而有所降低，如图NaOH用量范围为6g/L～12g/L时，染色性能下降。原因是碱性太强，改性剂水解速率增大，导致改性效果降低。所以NaOH在织物改性过程中的用量选定为4g/L。

2.2 改性时间的优选

按照2.3.1中的工艺用15%(o.w.f.)的阳离子助剂对涤棉混纺织物改性，固定温度40℃，NaOH 4g/L， WLS处理5min～30min，加碱处理10min～60min。改性后，按照1.3.2工艺进行染色，测定上染百分率及固色率，结果见表6：

表6 不同处理时间对染色效果的影响

表6为阳离子助剂处理涤棉混纺织物5min～30min，再用4g/L NaOH处理10min～60min之后涤棉混纺织物染色的上染百分率和固色率。由图上可以看出，当WLS处理5min，再用NaOH处理50min后，涤棉混纺织物的上染百分率和固色率均最高，故确定处理时间为WLS预处理10min，再用NaOH 4g/L处理50min。

2.3 改性温度的优选

按照1.3.1中的工艺阳离子助剂用量为15%(o.w.f.)，选取不同温度处理10min后加入NaOH 4g/L再处理50min。处理后的织物按1.3.2中工艺进行染色，结果见图5：

图5 改性处理温度对染色效果的影响

从图5中可以看出，随着改性温度的升高，改性涤棉混纺织物染色上染百分率及固色率呈上升趋势。当温度低于50℃时，随着温度的上升上染率增加较快，表明改性反应需要一定的温度；当温度为50℃时，上染率接近80%；而温度为60℃时，上染率、固色率又有所下降；当改性温度超过60℃时，上染百分率和固色率又有所上升，基本与50℃持平，在这种情况下，考虑到节能方面，则选择50℃进行改性较为合适。因此涤棉混纺织物改性温度最终选定为50℃。

2．4 改性效果评定

改变染料用量(1%～6%，o.w.f.)，按照1.3.2工艺对改性涤棉混纺织物染色，按照1.3.3工艺对未改性织物进行染色，分别测定染色织物的上染百分率及固色率，结果见图6：

图6 染料用量对染色效果的影响

从图6可以看出，在染料浓度相同时，改性织物的上染百分率及固色率明显高于未改性织物。另外，无论改性织物还是未改性织物，在染料用量为2%(o.w.f.)时，染色效果最好，当增大染料用量时，上染百分率及固色率明显下降。这是由两个原因造成的：染料用量增加，染料分子会聚集而体积变大，难以进入纤维内部，从而上染率会降低；二、纤维内部空隙是一定的，当染料用量达到一定程度时会达到饱和，故不再上染纤维，造成上染率降低。由此还可以得出结论，当染料用量为2%(o.w.f.)时，涤棉混纺织物染色效果最佳，尤其染浅淡色效果更佳。

3 结论

优选出阳离子助剂对涤棉混纺织物改性的最优改性工艺条件为：温度50℃、浴比30:1，用15%(o.w.f.)的阳离子助剂处理涤棉混纺织物10 min后，加入4g/L的氢氧化钠，再处理50min，最后充分水洗，直至布面呈中性。在染料浓度相同时，改性织物的上染百分率及固色率明显高于未改性织物。另外，无论改性织物还是未改性织物，在染料用量为2%(o.w.f.)时，染色效果最好，当增大染料用量时，上染百分率及固色率明显下降。

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