木棉纤维的活性染色问题

 　1.据有关资料介绍,其中空率最高可达到97%,是目前中空度最高的纤维(化学纤维的中空度为15%～40%)。木棉纤维比重小(单纤密度0.29g/cm3),是棉纤维的1/5),胞壁薄,接近透明。因此它是水上救生用浮力材料的最佳纤维品种和良好保暖性能的天然材料。日本Daiwabo公司利用木棉纤维与棉、聚酯、尼龙纤维混纺或交织,用于制作女式轻大衣、连衣裙等。上述产品虽然有一定数量上市,但由于木棉纤维的纤维素含量明显较少,其纤维素大分子互相纠缠和分子间力作用,导致了纤维素部分羟基被掩蔽,致使染料分子不能顺利进入,不易上染，存在着染色可用染料品种少(仅限于直接染料)、上染率低等问题。本文通过对木棉染色性能和染色机理的研究，寻找出新的染色工艺，解决木棉染色的难题。

        2.实验

　　2.1实验准备

　　2.1.1仪器

　　F2004水浴锅、分析天平、烧杯、玻璃棒、电脑测色仪。

　　2.1.2材料和药品

　　材料：木棉(长度18mm左右)

　　试剂：氢氧化钠、双氧水、高效精炼剂、硅酸钠、k型活性B-3RS黄、氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化铵、磷酸钠、碳酸钠等等。

　　2.2实验

　　2.2.1工艺流程

　　木棉纤维→前处理→染色

　　2.2.2染色处方

　　活性B-3RS黄/%(o.w.f.)X

　　盐g/L Y

　　碱g/L Z

　　染色温度 T

　　染色时间 t

　　浴比 1：50-1:100

　　2.2.3染色工艺曲线

　　2.3实验测试

　　2.3.1染料上染百分率的测定

　　用分光光度计在最大吸收波长处测定染色前后染液的吸光度，按照下列公式计算。

　　2.3.2牢度的测定

　　耐水洗色牢度按照GB/T3921.3-1997标准测定，耐摩擦色牢度按照GB3920?83方法测定。

        3.染色结果及讨论

　　3.1盐种类对染料上染百分率的影响

　　改变盐分别为硫酸钠、硝酸钠、氯化钠、氯化钾、氯化铵，其他染色工艺条件相同，分别为K型B-3RS黄4%(o.w.f)、盐30g/L、碳酸钠20g/L、染色温度60℃、浴比为1：50、染色时间为75min，得到实验结果如下,见下表：

　　从上表中可以看出，加盐后上染率明显提高，这可能是因为活性染料是阴离子型染料，而纤维素在水中也带负电荷，加盐后，盐可以电离出正负离子，纤维对带有异号电荷的正离子的吸引，中和了纤维所带的部分电量，减少了染料离子与纤维间的静电斥力，从而起到促染作用。在所选择的不同盐中，以氯化钠为盐的效果最好，氯化铵的效果最差，这可能是因为氯化铵性质不稳定，染色时，会分解。因此综合考虑选用氯化钠作为促染剂。3.2盐用量对染料上染百分率的影响

　　改变盐的用量，其他染色工艺条件相同，分别为K型B-3RS黄4%、碳酸钠20g/L、染色温度60℃、浴比为1：50、染色时间为75min，得到实验结果如下,如下表所示：

　　从上表中可以看出，当增加盐的用量，上染百分率逐渐增加，当盐用量增加到30g/L以后再继续增加盐用量，上染百分率反而呈下降趋势，这可能是因为加盐后起到促染作用，但用量越大，影响染料的溶解，因此上染百分率反而下降。盐量为30g/L为最佳用量。

　　3.3碱剂的种类对染料上染百分率的影响

　　改变碱分别为：NaOH、Na3PO4、Na2SiO3、Na2CO3和NaHCO3，其他条件相同的情况下，分别为K型B-3RS黄4%、氯化钠30g/L、碱20g/L、染色温度60℃、浴比为1：50、染色时间为75min。得到结论如表4所示，见下表：

　　由上表可以看出,加入固色剂(NaOH、Na3PO4、Na2SiO3、Na2CO3和NaHCO3),可使染料K型B-3RS黄的上染百分率进一步提高,其中,碳酸钠的固色效果最好,依次为磷酸钠、硅酸钠、碳酸氢钠,NaOH的固色效果最差。这可能是因为加入碱以后，染液pH值提高，碱性越强，越有利于纤维素的离子化，即纤维素氧负离子浓度增加，上染率增加，增加的多少与碱性的强弱有关。五种碱的碱性由强到弱依次为：NaOH＞HNa3PO4＞Na2SiO3＞Na2CO3＞NaHCO3，由于NaOH属强碱,使用时会导致染料严重水解,因而上染率最低;NaHCO3的碱性最弱,可使木棉纤维分子电离不充分,因而上染率也不高,综合考虑选择碳酸钠为碱剂。

　　3.4碱剂的用量对染料上染百分率的影响

　　改变碱的用量，其他染色工艺条件相同，分别为K型B-3RS黄4%、盐30g/L、染色温度60℃、浴比为1：50、染 色时间为75min，得到实验结果如下表所示：

　　通过试验得到的结论是，碳酸钠作用是固色的作用，同时也促进了染料的水解，因此它们是一个动态的平衡，当在织物上染料达到饱和时，水解的染料就会增加，试验可得到，固色剂的最佳用量是20g/L。

　　3.5温度对染料上染百分率的影响

　　改变染色温度，分别为：30℃、45℃、60℃、75℃、90℃，其他条件相同的情况下，分别为K型B-3RS黄4%、氯化钠30g/L、碱20g/L、浴比为1：50；得到的结论如下表6所示，见下表。

　　从上表可以看出，当增加染色温度，上染百分率增加，当温度增加到60℃以后，上染百分率反而下降，这可能是因为提高染色温度，染色速率增加，但是温度越高以后，染料在碱性条件下发生水解的速率也会增加，所以这里选择染色温度为60℃。

　　3.6浴比对染料的染色效果的影响

　　改变染色浴比，其他染色条件相同，得到结论见下表。由于木棉纤维比较蓬松，浴比太小，木棉纤维不能充分润湿，从而染色不匀，浴比越高，上染率越低，而且浴比太大，浪费的染料助剂较多，同时会产生更多的废水，对环境造成严重的影响，在保证染色质量的同时，应该适当的控制浴比的大小。通过实验表明1：50为最佳浴比。

　　3.7耐洗牢度

　　测试木棉染色后的牢度，得到实验结果如下表，见表3-7。

　　从实验结果看，通过最佳工艺染出来的木棉纤维耐洗牢度和摩擦牢度均较好。