再生麻纖維與天然麻纖維染色性能的對(duì)比研究

  再生麻纖維是以天然黃麻、紅麻等麻植物為原料，利用專(zhuān)利發(fā)明技術(shù)將其制成漿粕溶劑法噴絲生產(chǎn)出的新型粘膠纖維。再生麻纖維具有和普通粘膠纖維近似的干強(qiáng)度，高于普通粘膠纖維和天竹纖維的濕強(qiáng)度；吸濕透氣性好；據(jù)國(guó)家有關(guān)部門(mén)檢測(cè)(依據(jù)日本纖維制品新機(jī)能評(píng)價(jià)協(xié)會(huì)(JAFET)的抗菌標(biāo)準(zhǔn))該纖維有抑菌和抗菌效果；重要的是再生麻纖維的可紡性、織造性、可染性良好，手感柔軟，完全不同于天然麻纖維。由于再生麻纖維是一種再生纖維素纖維，它的物理和化學(xué)性能與天然麻纖維有所不同，它的結(jié)晶度、聚合度、取向度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于天然麻纖維，因此其染色性能與天然麻纖維存在很大的差異。本文應(yīng)用各類(lèi)活性染料對(duì)再生麻纖維及天然麻纖維的染色性能進(jìn)行了大量對(duì)比研究，以供同行參考。

　　1實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1實(shí)驗(yàn)材料

　　纖維：天然苧麻纖維(精干麻條)、再生麻纖維1.67dtex×38mm

　　染化料：：汽巴克隆LS型活性染料(上海汽巴公司)、汽巴克隆FN型活性染料(上海汽巴公司)、浙江溫嶺M型活性染料(浙江省溫嶺市染料化工廠)、浙江溫嶺B型活性染料(浙江省溫嶺市染料化工廠)、無(wú)水硫酸鈉(天津市塘沽鄧中化工廠)、無(wú)水碳酸鈉(北京化工廠)、碳酸氫鈉(上海虹光化工廠)、磷酸鈉(天津市泰興試劑廠)(均屬化學(xué)純)。

　　1.2實(shí)驗(yàn)儀器：721型分光光度計(jì)、HH-4電子恒溫水浴鍋、FA2004電子天平。

　　1.3實(shí)驗(yàn)染色工藝

　　工藝1(用于M型、B型活性染料)：

　　工藝曲線：

　　60℃15min15min45min

　　纖維1/2元明粉堿清洗

　　1/2元明粉/染料

　　染色處方1：纖維:0.5g

　　染料(owf)：1%

　　鹽(元明粉)：60g/l

　　純堿：15g/l

　　浴比：1：50

　　工藝2(用于汽巴克隆LS型活性染料)：

　　染色處方2：染料(owf)0.5%

　　纖維0.5g

　　元明粉10g/l

　　堿劑10g/l

　　浴比1：50

　　工藝3(用于汽巴克隆FN型活性染料)：

　　染料處方3：染料(owf)：0.5%

　　元明粉：40g/l

　　純堿：10g/l

　　浴比：1：50

　　1.4實(shí)驗(yàn)方法

　　1.4.1上染速率測(cè)試方法

　　分別吸取染色后的染液于10mL容量瓶中，加入蒸餾水至刻度，用分光光度計(jì)在λmax處測(cè)定其吸光度。

　　上染率=(1-Ai/A0)×100%

　　式中：Ai——染色殘液的吸光度；A0——空白染液的吸光度。

　　具體步驟：

　　[1]根據(jù)實(shí)驗(yàn)配方稱(chēng)量藥品和0.5g纖維.

　　[2]將溶解好的染料里加入需要的食鹽量,分成25ml的小份放在錐形瓶中，

　　[3]將錐形瓶放入水浴鍋中,待錐形瓶中的溫度上升到相應(yīng)的溫度后加入纖維,用玻璃棒攪拌均勻,蓋上瓶塞,讓其上染一定時(shí)間。

　　[4]加入適量堿劑進(jìn)行固色，用玻璃棒迅速攪拌均勻，蓋緊瓶塞繼續(xù)上染，染色過(guò)程中要用玻璃棒不斷攪拌，防止染花。

　　[5]染畢，取出錐形瓶，將纖維迅速取出擰干。待錐形瓶中的溫度下降到室溫后取出2ml染液放入小燒杯中，同時(shí)加水稀釋?zhuān)瑴y(cè)吸光度得上染率。

　　1.4.2固色率測(cè)試方法

　　本實(shí)驗(yàn)用洗滌法測(cè)定固色率，即纖維經(jīng)染色后，用分光光度計(jì)測(cè)定其殘液中以及皂洗液中染料含量，與原染液中的染料含量對(duì)比，求出固色率。

　　具體步驟：按所制定的處方計(jì)算0.5g試樣需用的染化料數(shù)量，并稱(chēng)量好兩份完全相同的染料(染料要精確稱(chēng)取，兩份相差不大于0.0004g)，分別配置A、B兩個(gè)相同的染浴，放入同一水浴中。

　　A染浴不加試樣，但其操作均按B染浴規(guī)定。當(dāng)B染浴中的試樣開(kāi)始皂煮時(shí)，也向A染浴加入相同數(shù)量的皂粉，經(jīng)15min后取出A染浴并冷卻至室溫，然后沖稀至一定體積，在其大吸收波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度AA。

　　B染浴加入試樣，按規(guī)定條件染色.染畢取出試樣水洗，皂煮(皂粉2g/l,93-95℃,15min,浴比25:1),水洗(用少量的水多次洗至不掉色為止)。然后將洗液、皂煮液與染色殘液合并，沖稀至一定體積，在其大吸收波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度(AB).則

　　X=(ABVB/AAVA)×100%固色率=1-X

　　式中：X——染色殘液中(包括洗滌液、皂煮液)中的染料量，以占總量的百分率表示；

　　VA——A染浴沖稀后的體積；AA——A染浴沖稀后的吸光度；

　　VB——B染浴沖稀后的體積；AB——B染浴沖稀后的吸光度。

　　2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　本課題采用了國(guó)內(nèi)和國(guó)外的四種有代表性的染料對(duì)再生麻??M-3BE紅、M-2GE藍(lán)、M-3RE黃、活性紅B-2BF、活性深藍(lán)B-BF、活性黃B-4RFN、汽巴克隆LS-6G紅、汽巴克隆LS-RHC黃、汽巴克隆LS-6G藍(lán)、汽巴克隆FN-R藍(lán)、汽巴克隆FN-R紅、汽巴克隆FN-4G黃在再生麻纖維和天然苧麻纖維上的上染速率曲線。

　　3.分析與討論

　　3.1再生麻纖維的染色性能

　　實(shí)驗(yàn)所選用的四種染料的三原色在再生麻纖維上的上染率都很高，這主要是由于再生麻纖維吸濕性好，可以在水中溶脹，導(dǎo)致這些水溶性極好而分子又較小的活性染料能迅速吸附于纖維上，并能迅速在纖維中擴(kuò)散，初染率高，半染時(shí)間短；又由于再生麻纖維的結(jié)晶度低、取向度低，纖維晶區(qū)少，染料的可及區(qū)增加，染料和纖維間以氫鍵、范德華力形成多層物理吸附的絕對(duì)數(shù)量增加，因此其平衡上染百分率較高，在上染百分率高的前提下，參加與纖維發(fā)生鍵合反應(yīng)的活性染料的數(shù)量增加，導(dǎo)致了較高的固色率。同時(shí)，以上實(shí)驗(yàn)表明，使用以上活性染料，再生麻纖維具有較好的染色性能，在不改變現(xiàn)有設(shè)備和材料的前提下，即可實(shí)現(xiàn)再生麻纖維的染色。

　　再生麻纖維用活性染料染色同樣分為上染和固色兩個(gè)階段。在上染階段中，在電解質(zhì)存在下的中性染液中，克服因染料水溶性基團(tuán)電離所產(chǎn)生的陰電荷對(duì)再生麻纖維表面的陰電荷之庫(kù)侖斥力，從染液轉(zhuǎn)向纖維，被纖維表面所吸附。由于纖維表面與內(nèi)部的濃度梯度而向纖維內(nèi)部擴(kuò)散，直至染液濃度在染液和纖維之間達(dá)到平衡，纖維表面與內(nèi)部的染料濃度接近相等。這個(gè)過(guò)程如圖中的上染曲線從0-30min所示。在固著階段中，由于堿劑的加入，染浴PH值上升，吸附階段形成的平衡被破壞，發(fā)生纖維素纖維負(fù)離子化，能與活性基發(fā)生親核反應(yīng)；β—硫酸酯乙烯砜發(fā)生β-消除反應(yīng)后成為乙烯砜，易與纖維素纖維負(fù)離子產(chǎn)生親核加成反應(yīng)；水分子逐步離解為氫氧負(fù)離子，與活性基發(fā)生水解反應(yīng)。

　　3.2天然麻纖維的染色性能與再生麻纖維的染色性比較

　　天然麻纖維的上染率都低于再生麻纖維，天然麻纖維的可染性差。天然苧麻纖維與再生麻纖維雖然都是纖維素纖維,但是天然麻纖維的微觀結(jié)構(gòu)及所含的化學(xué)成分與再生麻纖維有很大的不同。我們對(duì)再生麻纖維基礎(chǔ)性能進(jìn)行的研究表明：再生麻纖維的表面縱向有眾多條紋、溝槽，橫向截面看呈梅花形。使纖維具有良好吸濕性，其吸濕性與竹纖維相近，優(yōu)于棉纖維，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于天然麻纖維；同時(shí)，再生麻纖維柔軟，蓬松，懸垂性好，纖維長(zhǎng)38.1mm，單纖細(xì)1.48旦，結(jié)晶度、聚合度低。這些性質(zhì)都足以使再生麻纖維可染性?xún)?yōu)于天然麻纖維。

　　而天然麻纖維的橫截面形態(tài)大都是多角型，縱向表面粗糙，有豎紋；天然麻纖維的結(jié)晶度、取向度高，大分子排列整齊、密實(shí)、縫隙空洞較少,分子之間各個(gè)基團(tuán)的結(jié)合力相互飽和緊密,纖維溶脹困難,染色時(shí)染料滲透困難,上染率低。其次，取向度高則說(shuō)明大分子排列方向與纖維軸向符合程度高,天然麻纖維變形小,纖維拉伸強(qiáng)度高,伸長(zhǎng)能力小,彈性差,染色時(shí)纖維和染液接觸少，染料大分子可以占據(jù)的空間小,滲透能力低,透染性差,也導(dǎo)致染料滲透困難,上染率低，同時(shí)染色牢度差。再其次，天然苧麻纖維中的非纖維素成分的含量占30%左右,特別是天然苧麻纖維含有較高數(shù)量的木質(zhì)素、脂蠟質(zhì)和果膠,這些非纖維素物質(zhì)的存在,致使染色時(shí)滲透困難，染料難以與纖維素反應(yīng),使得天然苧麻纖維雖經(jīng)前處理但其染色性能受到不良影響。綜上所述，天然麻纖維都難于染色，色光萎暗，染色牢度差。

　　4.結(jié)論

　　4.1活性染料適合再生麻纖維的染色，染色性能較好。由于再生麻纖維多用于夏季紡織品，因此，活性染料應(yīng)是再生麻纖維的染色的首選染料，實(shí)驗(yàn)選用的四種染料的三原色在再生麻纖維上的固色率都較高，實(shí)踐中可根據(jù)產(chǎn)品檔次選用。

　　4.2活性染料對(duì)再生麻纖維與天然麻纖維的染色對(duì)比試驗(yàn)表明：再生麻纖維的可染性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于天然麻纖維。

　　4.3再生麻纖維與天然麻纖維混紡時(shí)的染色不能得到色澤均勻的同色產(chǎn)品，但可以得到同一色調(diào)，不同濃淡的色澤的閃色產(chǎn)品，此類(lèi)產(chǎn)品可以作為麻纖維紡織品的一個(gè)新的開(kāi)發(fā)方向。
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