邱纯利，李　娟，胡　娜

山东银鹰化纤有限公司，山东高密 261500

非织造布在很多领域得到广泛的应用。将具有吸附染料的纤维制成的吸色非织造布和混色衣物一起放置于洗衣机中，易掉色衣物脱落下来的染料分散在水中，吸色非织造布可迅速吸附这些染料并锁牢，可解决洗衣机不同颜色衣物混洗及浅色衣物易被深色衣物串染的问题，且衣物光亮如新。在不同颜色衣物混洗时，加入吸色纤维制成的材料是理想的选择。随着吸色非织造布的应用，无纺市场上又有了新的纤维-吸色纤维素纤维[1]。据调研，仅国内对该纤维市场需求量为500～1 000 t/a。目前，国内宜宾丝丽雅有对其进行相关研究工作。

吸色纤维的制备方法是在碱性环境下，设定一定的温度，用阳离子改性剂对纤维素纤维进行阳离子预处理，使纤维素纤维表面带正电荷，然后水洗、上油、烘干，制得吸色纤维[2-5]。

1　实验部分

1.1　原料

纤维素纤维，1.5 D×38 mm，山东银鹰化纤有限公司生产;改性剂GX-2，阳离子型，苏州恒旺化工有限公司;改性剂ZS-396，阳离子型，杭州绿典化工有限公司;改性剂GRE，阳离子型，常州美胜生物材料有限公司;改性剂SV-208，阳离子型，杭州绿典化工有限公司;渗透剂F-123，非离子型，常州美胜生物材料有限公司;渗透剂GR-1，非离子型，江苏海安石油化工厂;氢氧化钠，分析纯，北京化工厂；油剂，工业用，南通臻越纺织材料有限公司；活性染料，高密市富源印染有限公司。

1.2　改性工艺流程

改性纤维素纤维工艺流程见图1。

图1　改性纤维素纤维工艺流程

1.3　吸色工艺

吸色过程模拟洗衣机洗衣过程，常温下水溶解活性染料，活性染料浓度为0.2%。加入制备好的吸色纤维素纤维， 1 kg纤维加入100 L水不断搅拌，翻动纤维，3 min后通过测试判断吸色效果。

1.4　吸色效果的测定方法

改性后的纤维素纤维吸色后，水洗1～2次，将吸色后的残液和水洗液置于25 mL容量瓶中，定容。用UV1102紫外分光光度计在最大吸收波长处测定其吸光度。

吸色百分率=(1-Ai/A0)×100%

式中，Ai为吸色残液和水洗液的吸光度；A0为空白染液的吸光度。

K/S函数是测定染色试样表面深度的简便方法。由 Datacolor SF600测色仪测定，应用奥地利Anton Paar生产的SurPASS固体表面Zeta电位分析仪测试改性前后纤维素纤维表面的ζ-电位。K表示色料吸收系数，S表示色料散射系数，K/S值与染色深度c呈非直线线性关系。K/S值越小，则表示颜色越浅，K/S值越大，表示颜色越深。但应注意在比较染色试样的表面深度时，最大吸收波长应相同，即各试样应有相同的色相。

2　结果与讨论

在碱性条件下，阳离子改性剂能与羟基结合，使纤维表面带正电荷，带负电荷的活性染料被吸附在纤维表面，使纤维素纤维与染料的亲和力大大增强，提高了纤维素纤维吸色能力。

2.1　改性剂/渗透剂的选择

阳离子改性剂浓度为4 g/L，渗透剂浓度3 g/L，氢氧化钠浓度2 g/L，浴比1∶20，在75 ℃对纤维素纤维改性10 min，将得到的吸色纤维置于0.2%活性染料溶液中3 min，通过吸色效果对改性剂、渗透剂进行选择。试验结果见表1。

表1　不同改性剂/渗透剂对吸色纤维的吸色性能的影响

由表1可以看出，试验用改性剂SV-208、渗透剂GR-1时，吸色百分率及K/S值是最高的。故后续试验研究选用SV208作改性剂，GR-1作渗透剂。

2.2　阳离子改性剂SV-208的浓度对吸色效果的影响

固定渗透剂浓度3 g/L，氢氧化钠浓度为2 g/L，浴比1∶20，采用不同改性剂浓度在75 ℃对纤维素纤维改性10 min，得到的吸色纤维置于0.2%活性染料的水溶液中3 min，得出吸色百分率与阳离子改性剂SV-208的浓度的关系，见表2。

表2　阳离子改性剂SV-208的浓度对吸色效果的影响

由表2可以看出，当改性剂浓度低于7 g/L时，纤维的吸色百分率随阳离子改性剂SV-208浓度的增加而迅速增加；原因是纤维上的羟基结合了阳离子基团，使纤维表面带上了正电荷，从而增强了与阴离子染料的结合。但当阳离子改性剂SV-208浓度高于7 g/L时，纤维的吸色百分率趋缓，继续增加甚至有下降趋势。这是因为纤维上羟基数量是有限的，当纤维上羟基与改性剂中阳离子基团结合达到饱和值后，继续增加改性剂附着在纤维表面，会影响染料分子往纤维内部的渗透。因此选择改性剂浓度为7 g/L。

2.3　渗透剂的浓度对吸色效果的影响

固定改性剂浓度7 g/L，渗透剂浓度0～5 g/L，氢氧化钠浓度为2 g/L，浴比1∶20，在75 ℃对纤维素纤维改性10 min，置于0.2%活性染料的水溶液中3 min，考察渗透剂GR-1的浓度对吸色效果的影响见表3。

表3　渗透剂的浓度对吸色效果的影响

由表3可以看出，没有渗透剂的情况下进行改性，吸色百分率较小；随着渗透剂浓度的增加，吸色百分率先升高后下降。是因为渗透剂的加入，促进了改性剂往纤维内部的渗透，利于纤维吸色。而渗透剂浓度太高，渗透剂分子堵塞在纤维表面，改性剂及染料分子无法渗入纤维内部，造成吸色百分率有所下降。综合考虑，选择渗透剂浓度为2 g/L。

2.4　氢氧化钠的浓度对吸色效果的影响

阳离子改性剂SV-208浓度为7 g/L，渗透剂浓度2 g/L，氢氧化钠浓度为0～10 g/L，浴比 1∶20，在75 ℃对纤维素纤维改性10 min，然后置于0.2%活性染料的水溶液中3 min，考察吸色百分率与氢氧化钠浓度的关系见表4。

由表4可知，随着氢氧化钠浓度的增加吸色百分率有较大提高。这是因为：在碱性条件下，阳离子改性剂SV-208才能与羟基发生结合，使纤维表面带正电荷；氢氧化钠浓度达到4 g/L时吸色百分率最高。但碱浓度并非越高越好，随着碱浓度的增大吸色百分率下降。这是因为阳离子改性剂SV-208被浓碱液破坏，导致改性效果下降。综合考虑，选择氢氧化钠浓度为4 g/L。

表4　氢氧化钠的浓度对吸色效果的影响

2.5　改性温度对吸色效果的影响

阳离子改性剂SV-208浓度为7 g/L，渗透剂浓度2 g/L，氢氧化钠浓度为4 g/L，浴比1∶20，在不同温度下对纤维素纤维改性10 min，再将其置于0.2%活性染料的水溶液中3 min。考察改性温度对吸色效果的影响见表5。

表5　改性温度对吸色效果的影响

由表5可知，纤维的吸色百分率随温度升高呈现先增大后减小，在60 ℃时达到最高值。说明随着温度的升高，改性剂与纤维的碰撞增大，纤维中的羟基与改性剂中阳离子基团的结合度不断提高，在60 ℃时结合度最高。而继续升温，吸色百分率下降，这是由于在碱性和高温条件下，阳离子改性剂的稳定性以及阳离子改性剂与纤维间结合的稳定性下降所导致。因此选择最适宜改性温度60 ℃。

2.6　改性时间对吸色效果的影响

阳离子改性剂SV-208浓度为7 g/L，渗透剂浓度2 g/L，氢氧化钠浓度为4 g/L，浴比1∶20，在60 ℃条件下，采用不同的改性时间对纤维素纤维改性得吸色纤维，再将其置于0.2%的活性染料的水溶液中3 min，改性时间对吸色效果的影响见表6。

表6　改性时间对吸色效果的影响

由表6可以看出，随着时间的增长，纤维吸色百分率均是先增大后趋于平衡。这是因为，随着时间的增长，纤维上羟基与改性剂SV-208中阳离子基团的结合越来越完全，当达到一定的程度之后，引入的阳离子数目不再变化，吸色百分率趋于平衡。综合考虑，改性时间选择14 min为宜。

2.7　改性前后纤维素纤维的ζ-电位分析

ζ-电位的符号和大小直接影响吸色能力，一般而言，ζ-电位负值越大，纤维吸色越困难。测定未改性纤维素纤维与用阳离子改性剂SV-208改性过的纤维素纤维在水溶液中的ζ-电位见表7。

由表7可知，改性前的纤维素纤维带负电，经阳离子改性剂SV-208改性后带正电荷，改性前后，纤维素纤维与阴离子染料的电荷互斥转为电荷互吸，大大提高了纤维素纤维与染料的亲合力。

3　结论

1)阳离子改性剂SV-208对纤维素纤维有很好的改性效果，改性后的吸色百分率明显提高。

2)试验得出吸色纤维素纤维适宜的改性工艺条件：改性剂SV-208浓度为7 g/L；渗透剂GR-1浓度为2 g/L；氢氧化钠浓度为4 g/L；改性温度为60 ℃；时间为14 min。

3)改性后的纤维对染料吸色比较彻底，吸色速度快。艳蓝吸收效果要好于桃红。改性后的纤维做成吸色无纺布后，可以实现衣物混洗不被染色。

[1]孙剑锋. 吸色纤维及吸色非织造布的制备方法： 中国， 103938298A[P]． 2014-07-23．

[2]GYORGY S，ATTILA D，SZILVIA K，et al． Molecular structure and properties of cellulose acetate chemically modified with caprolactone [J]．EuropeanPolymerJournal，2008，44 (2) :357-365．

[3]宋新远，沈煜如． 纤维素纤维化学改性增强染色性能[J]． 印染，1998，24 (11) :37-45．

[4]宋慧君，吕英智，陈水林，等．棉织物改性及其染色工艺研究[J]．纺织科学研究，2004(4)：18-22．

[5]崔淑玲，宋心远． 交联胺化改性剂TETS改性棉纤维染色性能的研究[J]．印染助剂，2006，23(7)：18-20．