應(yīng)用陽離子改性劑DMA

1、本實驗應(yīng)用陽離子改性劑 DMA-AC寸亞麻織物進行接枝改性，采用活性染料上染改 性和未改性的亞麻織物，比較它們的 K/S值，并介紹了陽離子改性劑 DMA-AC勺作用機 理，研究了染色工藝條件對接枝改性亞麻織物染色性能的影響（其中包括溫度、堿劑、 鹽量、和染料用量的影響），并通過正交實驗得出接枝改性亞麻織物染色的最優(yōu)方案， 即在低鹽及少量染化料的染色工藝條件下染色，且通過驗證實驗證實經(jīng)此優(yōu)方案染色的 亞麻織物的K/S值提高了 25%證明了活性染料染接枝改性亞麻工藝可實現(xiàn)提高染料的 利用率，節(jié)約染化料的用量，為工廠生產(chǎn)降低成本，并減少了染整加工過程中對環(huán)境造 成的污染，有效的實現(xiàn)了節(jié)能降耗，為經(jīng)濟

2、環(huán)保型生產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：陽離子改性劑酸性染料 K/S值亞麻AbstractThis experiment carries on the stem grafting modification applicating of cationic modify ing age nt DMA-AC to linen textile, and uses on the reactive dyes to dye the modification and unmodified linen textile, compared with theirs K/S value, and introduced t

3、he cati onic modifyi ng age nt DMA-AC actio n mecha ni sm, and studies the con diti on of the dyeing progress to affected the stem grafting modified linen textile, including the temperature, the n eutralizati on age nt, the salty qua ntity, and the using amount of the dye, and obta ined the excellen

4、t project of the stem grafting modified linen textile through the orthogonal experime nt, n amely ,dye ing in the low salt or un der the dye ing tech no logical con diti ons with little dye and chemical age nt, which through the con firmati on experime nt con firmed that the dyed linen textile K/S v

5、alue enhanced25% after this superior project, and proved that the superior can enhance the ultilties of dye, saved the using amount of dye and chemical agent.This progress reduces the cost for the plant and reduced the pollution of dye in the entire process of dying and finishing which created to th

6、e environment,also realized the energy conservation and fallen consumes effectively.This excellent progress has built the good foun dati on for the econo mical en vir onmen tal protecti on producti on.Key word: cati onic modify ing age nt reactive dyes K/S value linen錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽第4章結(jié)果與討論174.1陽離子

7、改性后的亞麻織物的染色性能的變化 174.1.1固色溫度對染色性能的影響 174.1.2鹽對染色性能的影響194.1.3堿劑對染色性能的影響 204.1.4 染料用量對K/S值的影響224.2染色牢度244.3正交實驗與結(jié)果分析24結(jié)論27參考文獻28致謝28摘要 IAbstract II第1章緒論1.1 本課題的研究意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 本論文的研究內(nèi)容21.4 本課題預(yù)期取得的成果4第2章實驗部分2.1 實驗材料及藥品 52.2實驗儀器52.3實驗內(nèi)容7實驗步驟7測試方法1213第3章實驗原理3.1亞麻纖維結(jié)構(gòu)越染色性能的關(guān)系133.2 亞麻接枝改性的原理3.3 活性染料染

8、色機理第1章緒論1.1本課題的研究意義亞麻具有高的吸濕性，快速溫度傳遞，極好的透氣性，靜電少等特點，作為服飾面 料，深受人們的喜愛，而且還具有天然的抑菌性，護膚保潔，屏蔽紫外線輻射，耐曬耐 磨等特性，是其他紡織品所不能比擬的。但同時也存在著可染性差的缺點， 也正是這一 缺陷的存在，制約了我們開發(fā)亞麻的高檔產(chǎn)品，所以解決亞麻可染性差這一問題就具有 很高的實際意義。其中利用麻纖維素的羥基來引入胺基或季氨基對亞麻織物進行陽離子 改性，以改善亞麻的可染性。陽離子改性劑就是對亞麻纖維進行接枝，使亞麻織物能夠強有力地吸附陰離子染料，同時提高織物染色的固色率，減少廢水污染，達到節(jié)約染料 和環(huán)境保護的效果，因

9、此，我們進行陽離子改性劑改性亞麻織物的染色性能研究對社會 生活和環(huán)境保護具有實際價值和深遠意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀纖維素的陽離子化概念首先是有英國的化學(xué)工作者于 1960年提出來的。關(guān)于在纖維 素分子結(jié)構(gòu)中導(dǎo)入陽離子基團以改善亞麻纖維的染色性能的研究早在1962年就有專利介紹。由法國的Societe Protex公司于70年代實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的改性劑 Glytax （它是一種 縮水甘油三甲基氯化銨）則是當(dāng)時最著名的一種改性劑。而人們圍繞著Glytax這種改性劑對棉纖維進行改性作了大量的研究工作。例如：GongyiG .YuLic.用Glytax改性棉纖維使其帶上季銨鹽正離子從而改善它的染色性能

10、，因為季銨鹽正離子的引入對棉纖維的直接性有所增加，從而改善陰離子染料對棉纖維的染色性能。他還對改性的和未改性的棉纖維做了染色實驗，以比較他們的上染速率和固色率的改變。到了 80年代末對纖維素纖維尤其是對棉纖維的陽離子化產(chǎn)品的研究進入了一個 新的階段，并于末期達到了高峰，在這一時期仍有許多人在纖維素纖維的改性研究方面取得成果，例如：1989年，曾有人研究用聚氨-環(huán)氧氯丙烷樹脂做陽離子化改性劑改 性棉纖維。改性后的棉纖維表面由于含有活性位而易于陰離子染料結(jié)合，改善了棉纖維對陰離子染料的 直接性。到了 90年代，Wu.Ts對棉纖維的改性做了進一步的研究。他用聚環(huán)氧氯丙烷 （PECH），通常用作彈性體

11、，它側(cè)鏈上有氯甲基可與一些官能團起反應(yīng)而生成新的功能 性官能團。利用二甲胺和環(huán)氧氯丙烷生成聚環(huán)氧氯丙烷 -二甲胺（PECH-A）用來作新的 陽離子改性劑。由于PECH-A中含有陽離子，所以改性棉纖維對陰離子染料的直接性增 加。還研究了用PECH-A改性棉織物后用活性染料染色，并分析了鹽量對上染率的影響。國內(nèi)對于纖維素纖維的陽離子化的研究始于 80年代末期，如上海色織研究所報道 的陽離子化棉的染色應(yīng)用技術(shù)。在這篇文章中，作者對棉纖維采用季銨鹽進行陽離子接 枝變性的工藝條件進行了實驗，確定了季銨鹽的用量與活性染料上染速率的關(guān)系以及 堿、溫度、時間、與上染率的關(guān)系。四川省紡織工業(yè)研究所對苧麻織物的陽

12、離子化改性及其染色技術(shù)也做了報道。這篇文章對苧麻織物的陽離子化改性及其染色的理論和實踐進行了系統(tǒng)深入的研究，并論述了在印染廠的常規(guī)浸染、卷染和軋染設(shè)備上進行苧麻織物的陽離子改性和染色是可行 的，并給出了改性苧麻織物在不同上染時間的上染速率。中國紡織大學(xué)也對苧麻織物的陽離子化改性做了大量的研究工作，胡遜，周翔等人通過大量的實驗，確定了吸盡法和浸軋法改性工藝的最佳改性工藝條件。西北紡織工學(xué)院的閆宏強等對純亞麻布接枝、染色一浴法進行了研究，實驗采用高 錳酸鉀和檸檬酸作為氧化-還原體系，用丙烯酰胺作為接枝試劑與活性染料采用一浴法 對亞麻進行處理亞麻的陽離子化技術(shù)可以大幅度地提高亞麻上染率。為開發(fā)亞麻高

13、檔產(chǎn)品開辟了 一條新的途徑，這一技術(shù)將給紡織工業(yè)帶來新的活力，并具有廣闊的前景。近年來改善亞麻染色性能的方法大致有： 改變纖維的物理形態(tài)和微結(jié)構(gòu)，使其染色 性能發(fā)生變化。例如利用強堿對織物進行絲光，利用酶處理的方法，還包括用液氨、銅 按溶液、磷酸處理，均會改變亞麻纖維的微結(jié)構(gòu)，甚至引起晶形變化，導(dǎo)致染色性能有 所改善。另一種改性是對纖維表面進行改性，這包括物理、物理化學(xué)、以及化學(xué)方法， 例如低溫等離子體處理、表面化學(xué)接枝等，纖維表面改性后也會引起染色性能發(fā)生改變。 還有一種方法就是對整個纖維包括表面和內(nèi)部進行化學(xué)改性。例如亞麻的胺化改性、氨基聚合物改性、活化改性等，這種改性一般會引起亞麻染色性

14、能的更大改善2。目前，染整行業(yè)的發(fā)展正趨向于經(jīng)濟環(huán)保型， 況且亞麻紡織品的發(fā)展前景廣闊，因 此探索適用于亞麻的染色工藝對提高亞麻染色性能有著重要意義。1.3本論文的研究內(nèi)容利用二甲胺與環(huán)氧氯丙烷合成陽離子改性劑DMAC-A，利用軋車經(jīng)過二浸二軋把陽離子改性劑浸軋到煮漂后的亞麻織物上，然后在100C條件下烘干，200C條件下焙 烘45秒，再用10%的稀醋酸中和亞麻織物布面至中性或弱酸性。用強酸性染料和弱酸 性染料分別對經(jīng)過陽離子改性后的 亞麻織物進行染色，并通過單變量（時間，溫度， 鹽量，pH值）因素和正交實驗來分別確定強酸性染料和若酸性染料對陽離子改性劑改 性后的亞麻織物染色的最佳工藝。對染色

15、布進行了顏色強度和皂洗牢度測定。1.4 本課題預(yù)期取得的成果未經(jīng)改性的亞麻織物手感較差，顏色不鮮艷，染色性能較差，酸性染料等陰離子染 料難于染色，本課題通過對亞麻織物陽離子改性劑 -DMA-AC的改性即接枝改性，采用 強酸性染料（酸性大紅）和弱酸性染料（依利尼爾紅）對改性后的亞麻織物進行染色， 通過單變量實驗和正交實驗分析，探討亞麻織物經(jīng)接枝改性后的染色性能， 并確定其最 佳染色工藝，而且改性后的亞麻織物不僅改善了其染色性能， 使其固色溫度降低，減少 了染料耗用量和鹽量，節(jié)約能耗，減少染整加工過程中對環(huán)境的污染，有利于環(huán)保。第2章實驗部分2.1實驗材料及藥品織物：經(jīng)前處理的純亞麻布，齊齊哈爾金

16、亞基團；藥品：酸性染料：強酸性大紅GR,結(jié)構(gòu)式如下：氯化鈉（分析純），化學(xué)式：NaCI，長春化學(xué)試劑廠；無水碳酸鈉（分析純），化學(xué)式：Na2CO3,，西安化學(xué)試劑廠；碳酸氫鈉（分析純），化學(xué)式：NaHCO3，精制；氫氧化鈉（粒狀）（分析純），化學(xué)式：NaOH，天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心；環(huán)氧氯丙烷（分析純），化學(xué)式：C3H5CIO，分子量：92.52,天津市科密歐化學(xué)試劑 開發(fā)中心；二甲胺（化學(xué)純），化學(xué)式：C2H7N，分子量：45.08,沈陽市東興試劑廠。2.2實驗儀器軋車（實驗室用軋車）；干燥箱：101 2型，最高工作溫度：300r，產(chǎn)地：上海市實驗儀器總廠；電子恒溫水浴鍋：溫度范圍：3

17、7C 100C，溫度波動度：土 1C,產(chǎn)地：天津泰斯 特儀器有限公司；電子天平：BS223S：最大載荷：220g，分度值：0.001g,產(chǎn)地：北京 塞多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；攪拌器：JJ-2增力電動攪拌器：JJ-2100W,產(chǎn)地：江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠； 電腦測色配色儀：GretagMacbeth ColorEyeR2180UV，產(chǎn)地：臺灣瑞比公司;耐洗色牢度實驗機：SW-12A U型，產(chǎn)地：溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠制造。2.3實驗內(nèi)容231實驗步驟1. DMA-AC的制備將二甲胺放置到三頸瓶中，冷卻至 OC-5C（用冰水混合物），并在60分鐘內(nèi)緩慢 滴入與二甲胺等摩爾量的環(huán)氧氯丙烷，并保持 O

18、C-5C條件下攪拌2小時，然后加熱水 浴鍋到20C，把三頸瓶放置到20C水浴鍋中保溫16小時，就可以生成液狀溶于水的產(chǎn) 物-陽離子改性劑DMA-AC，其反應(yīng)過程如下：NH+ Cl CH2CH CH2CH2CI(DMA-AC)二甲胺表氯醇2.陽離子改性劑DMA-AC施加到亞麻織物上利用軋-烘-焙法：將軋車的軋余率調(diào)到80%，亞麻織物經(jīng)二浸二軋陽離子改性劑后，在 烘箱中100C條件下烘干，在200C條件下焙烘45秒，取出后用10%醋酸中和亞麻織物 布面至中性或弱酸性，烘干留作染色用。3. 探索實驗本實驗采用兩種酸性染料：強酸性染料（強酸性大紅GR）和弱酸性染料（依利尼爾紅） 來染色改性后的亞麻織物

19、。但是其染色性能未知，染色最佳條件未知，固對對這兩種染料進行探索性實驗，找出其各自的最佳染色條件工藝處方：染料（對織物重）:2%浴比：1： 80染色時間：50分鐘（強酸性染料） 值：2.5 （強酸性染料）NaCI （對織物重）：10%染色溫度：95 C染色時間：50分鐘（強酸性染料）pH值：6.5 （弱酸性染料）pH工藝曲線：強酸浴：pH值：2-4弱酸?。簆H值：4-5(注 1)100C沸煮60分鐘使用強酸性染料-酸性大紅GR和弱酸性染料-依利尼爾紅對改性后的亞麻織物染色工藝曲線：強酸性染料-酸性大紅GR100C15分鐘 15 分鐘pH : 2.540 C 丄車1 AC /min起染 1/2N

20、aCI 1/2NaCI60 分鐘后處理（注 1）弱酸性染料-依利尼爾紅95 C 60min15分鐘 1530 C1/2NaCI分鐘pH : 6.51/2NaCl/drC /min后處理（注 1）改性后亞麻織物的染色工藝流程：經(jīng)前處理的陽離子改性亞麻布染色水洗、水洗、烘干經(jīng)探索性實驗證實強酸性染料-酸性大紅GR和弱酸性染料-依利尼爾紅的最佳染色工藝條件:強酸性染料-酸性大紅GR染料（o.w.f.）:2%浴比：1： 80染色時間：50minNaCI(o.w.f.):10%染色溫度：100CpH 值：2.5工藝曲線:10015 分鐘 15 分鐘 pH : 2.5 /I40 C +41|/ C /mi

21、n起染 1/2“aCI 1/2NaCl弱酸性染料-依利尼爾紅：C 60 分鐘后處理（注 1）染料（o.w.f.）:2%浴比：1： 80染色時間：60min工藝曲線：95 C 60mi nNaCI(o.w.f.):10%染色溫度：95 CpH 值：6.515分鐘 15分鐘pH : 6.5/drC /min后處理1/2NaCl1/2NaCl(注 1)注1:后處理：熱水洗（80C）、冷水洗、干燥4. 單變量因素實驗強酸性染料-酸性大紅GR（1）染色溫度對改性后的亞麻織物染色性能（K/S值）的影響染色溫度：50C、60C、70C、80C、90C、100C其他工藝條件不變：染料浴比：1： 80 染色時間

22、：50min pH值：2.5（2）染浴的鹽量對改性后的亞麻織物染色性能（K/S值）的影響鹽量: 5%、10%、15%、20%、25%其他工藝條件不變：染料染色溫度：100C浴比：1： 80 染色時間：50min pH值：2.5染色時間對改性后的亞麻織物染色性能（K/S值）的影響染色時間：30 min、40 min、50 min、60 min、70 min、80 min 其他工藝條件不變：染料浴比：1： 80 染色溫度：100C pH值：2.5染浴的pH值對改性后的亞麻織物染色性能（K/S值）的影響pH 值：2、3、4、5、6、7其他工藝條件不變：染料浴比：1： 80 染色溫度：100C 染色時

23、間：50min弱酸性染料-依利尼爾紅：（1）染色溫度對改性后的亞麻織物染色性能（K/S值）的影響染色溫度：50C、60C、70C、80C、90C、100C其他工藝條件不變：染料浴比：1: 80 染色時間：60min pH值：6.5（2）染浴的鹽量對改性后的亞麻織物染色性能（K/S值）的影響鹽量: 5%、10%、15%、20%、25%其他工藝條件不變：染料染色溫度：95C浴比：1： 80 染色時間：60min pH值：6.5（3）染色時間對改性后的亞麻織物染色性能（K/S值）的影響染色時間：30 min、40 min、50 min、60 min、70 min、80 min其他工藝條件不變：染料浴

24、比：1： 80 染色溫度：95C pH值：6.5（4）染浴的pH值對改性后的亞麻織物染色性能（K/S值）的影響pH 值：2、3、4、5、6、7其他工藝條件不變：染料浴比：1： 80 染色溫度：95C 染色時間：60min5.正交實驗8染色工藝的制定首先要進行小樣試驗，但要優(yōu)選出最佳染色工藝，還必須進行若干 次試驗。試驗安排得好，不僅試驗次數(shù)少且效果好；，反之，次數(shù)既多結(jié)果還不理想。尤 其是染色工藝的試驗，其工藝條件，助劑用量等因素很多，試驗結(jié)果考慮的指標(biāo)又多， 合理安排試驗方案，優(yōu)選出最佳染色工藝，達到成本低，效果好的目的。表2-1強酸性染料-酸性大紅GR單因素水平表水平因素A（溫度）/ （C

25、）C（時間”（mi n）B（鹽量）/（o.w.f.）%D（pH 值）180405129050102310060153表2-2弱酸性染料-依利尼爾紅單因素水平表水平因素A（溫度）/ （C）C（時間”（mi n）B（鹽量）/（o.w.f.）%D（pH 值）1 80405529050106310060157表2-3正交實驗表L9 (34)實驗序號ABCD1111121222313334212352231623127313283213933216.驗證實驗:強酸性染料-酸性大紅GR和弱酸性染料-依利尼爾紅對改性后的亞麻織物染色工藝曲線：強酸性染料-酸性大紅GR染料浴比：1： 80染色溫度：ioo r染

26、色時間：50minpH 值：2.5工藝曲線:100C 60 分鐘15分鐘 15分鐘pH : 2.51/2NaCIC /min后處理(注 1)弱酸性染料-依利尼爾紅:染料(o.w.f.):2%浴比：1： 80染色時間：60minNaCI(o.w.f.):10%染色溫度：95 CpH 值：6.5工藝曲線：95 C 60min注1：后處理：熱水洗（80C）、冷水洗、干燥后處理（注 1）232測試方法1.K/S值的測定14準(zhǔn)備好標(biāo)準(zhǔn)樣（未經(jīng)染色的亞麻原布）和染樣，通過電腦測色配色儀在不同角度測 定標(biāo)準(zhǔn)樣和染樣的反射率的值，并取平均值，記錄數(shù)據(jù)，再按下式計算：K/S 二（1-R）22 R（1-R。）22

27、Ro（式 2-1）式中R光沒有透色時的反射率（取下的值）； 標(biāo)準(zhǔn)樣的反射率；2.耐洗色牢度測試將接枝改性亞麻經(jīng)染色及未接枝亞麻染色進行織物的皂洗牢度的測試。然后按照 GB 251-1995評定沾色灰色樣卡評定這兩種亞麻織物的皂洗牢度。第2章實驗原理2.1亞麻織物上染率低的原因亞麻纖維的基本組成為纖維素，而纖維素是有許多葡萄糖剩基聯(lián)接起來的大分子，線性的大分子相互平行，按一定距離相位形狀比較穩(wěn)定地結(jié)合在一起，成為大分子束-基原纖。而若干根基原纖平行排列結(jié)合在一起，其中粗一點的結(jié)晶態(tài)的大分子形成微原 纖，由微原纖基本平行的堆砌成更粗的大分子束為巨原纖。最后由巨原纖堆砌成纖維， 在每根纖維中存在著許

28、多結(jié)合體結(jié)構(gòu)， 其中結(jié)晶區(qū)，非結(jié)晶區(qū)及纖維的取向度傾角是影 響亞麻纖維染色的主要原因。亞麻纖維與棉纖維雖然都是纖維素纖維， 但是亞麻纖維的 結(jié)晶度和取向度均比棉纖維高很多，因此，亞麻纖維比棉纖維難于染色。結(jié)晶度高，說 明大分子排列整齊、密實、分子之間各個基團的結(jié)合力相互飽和，染色時染料滲透困難， 因而上染率低。取向度高則說明大分子的排列方向與纖維軸間的平行程度高，因此，纖維的拉伸強度高，伸長能力小，彈性差，染色時染料可占據(jù)的空間少，滲透困難，因而 染色性能差。亞麻纖維是由纖維素、半纖維素、果膠、木質(zhì)素、脂蠟質(zhì)、含氮物質(zhì)等組成的，其化學(xué) 成分雖然與棉纖維相似，但含量不同，經(jīng)分析測試，亞麻纖維與棉

29、纖維的化學(xué)成分不同， 亞麻纖維中非纖維成分的含量占30%左右，而棉纖維只占有6%特別是亞麻纖維中含有 較高數(shù)量的木質(zhì)素，脂蠟質(zhì)和果膠，使得亞麻纖維的染色性能受到影響。亞麻采用束纖維紡紗，在紡部的中間環(huán)節(jié)對粗紗進行半脫膠化學(xué)加工，果膠去除率只有35%左右，脫膠后纖維中殘存的 果膠將纖維粘結(jié)在一起，染色時染料滲透困難，不宜 染色均勻，容易產(chǎn)生白芯紗和白花紗。木質(zhì)素的存在是亞麻纖維難于染色的另一個原因， 在亞麻粗紗化學(xué)脫膠工藝和坯布練漂工藝中去除木質(zhì)素有兩種辦法，一種是咼溫硫化 法，一種是低溫氯化法，而無論哪種方法對木質(zhì)素的去除率都不到 40%,而剩余的木質(zhì) 素則影響著亞麻的染色性能。從原料到細紗到

30、成品布，亞麻纖維所接受的強化學(xué)加工將對亞麻纖維的染色機理產(chǎn)生以 下不利影響：亞麻粗紗化學(xué)脫膠中的 強氧化工藝降低了染料與纖維的結(jié)合條件，亞麻纖維的基本組 成是纖維素，他的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在分子結(jié)構(gòu)中連接葡萄糖的苷鍵和三個自由羥基及大分子末端潛在的醛基。葡萄糖剩基多發(fā)生對強無機酸堿的反應(yīng)， 三個自由羥基和醛基主要 為染料和水分的吸收，氧化，酯化，醚化和接枝等反應(yīng)。而亞麻粗紗化學(xué)脫膠工藝的強 氧化作用嚴(yán)重地破壞了纖維素分子結(jié)構(gòu)中的三個自由羥基和大分子末端潛在的醛基。形成大量種類繁多的氧化纖維素。從而使染料和纖維素形成共價結(jié)合的條件降低，數(shù)量減少。強氧化劑-亞氯酸鈉的使用使亞麻纖維的染色性能進一步降低。

31、亞麻纖維是由纖維二糖 基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的，我們以Cell-OH表示每個葡萄糖分子中至少含有三個羥基， 其中 的仲羥基在水中表現(xiàn)出明顯的離解性質(zhì)：Cell-OH-Cell- +H +電離后使纖維帶有負電荷。使纖維素表面帶負電荷的另一種說法是： 纖維材料具有很大的比表面，當(dāng)它與水，水溶 液或非水溶液接觸時，其表面獲得的電荷，由于纖維素分子中都含有若干數(shù)量的糖醛酸 或強酸，它們在水中電離成 CO-和H+，致使纖維素的表面帶有負電荷，不論哪種更準(zhǔn) 確，纖維素表面帶有負電荷是一個不爭的事實。而染纖維素的染料一般為陰離子染料， 它在水溶液中電離也顯負電性，由于纖維與染料之間存在著電荷排斥， 因而導(dǎo)致了亞麻

32、 纖維的染色性差。D-SO3Na+H2O-D-SO3-+Na+ （其中D-SOsNa代表陰離子染料） 總之，我們通過對亞麻的微觀結(jié)構(gòu)，化學(xué)成分和化學(xué)反應(yīng)性能以及所含羥基部分電離分 析可知，由于亞麻纖維的結(jié)晶度高，取向度高，結(jié)構(gòu)緊密，非纖維素成分含量高，化學(xué) 脫膠工藝及練漂工藝中強氧化劑的破環(huán)和亞麻纖維在水中的電離使亞麻纖維帶負電荷 等各種因素是導(dǎo)致亞麻纖維可染性差，染料上染率低的主要原因。2.2亞麻織物陽離子改性機理亞麻接枝是通過化學(xué)反應(yīng)將一類高分子單體接枝到另一類高分子鏈上，在接枝點上生成新的化學(xué)鍵，接枝高分子具有接枝主鏈（母體）高分子及接枝連高分子的綜合性能， 纖維大分子上接枝聚物的數(shù)量越

33、多， 接枝改性的效果越好。因此改善了亞麻織物的染色 性能。本實驗合成的陽離子改性劑 DMAC-A這一化合物完全溶于水，在中性條件下，亞麻織物經(jīng)接枝處理的作用機理是：陽離子改性劑：DMAC-A與亞麻纖形成二甲胺羥CH3NCH CH(OH)CH2OCell基氯丙烷：CH3陽離子改性劑-DMAC-A自身形成中等分子量的齊聚物，該齊聚物仍能滲透入纖維。二甲胺羥基氯丙烷溶于水后叔胺基帶上正電荷與水溶液中帶負電荷產(chǎn)生引力， 增加了纖維素分子鏈與染料分子之間的親 和力，使其易于上染，而水溶液中羥基帶負電荷，類似于活性染料這樣的負電荷的染料 分子，這樣就與纖維素分子間產(chǎn)生了電荷排斥力， 在理論上和實際中都必須

34、在染浴中加 大量的鹽，來屏蔽電荷斥力，增進上染。2.3改性劑的選擇原則前面我們分析了亞麻織物的可染性差的原因。 主要是亞麻纖維的結(jié)晶度高、取向度 高和在染浴中纖維表面帶負電荷造成對陰離子染料的靜電排斥作用。為了改善亞麻的染色性能，人們從許多方面做了嘗試。例如使用高固色的活性染料、 采用化學(xué)改性以降低 亞麻纖維的結(jié)晶度等方法，但這些方法都不很理想，并且有些方法還伴有亞麻織物固有 風(fēng)格的降低，后來人們對于纖維素纖維的陽離子化接枝技術(shù)的研究達到了高潮，所謂纖維素陽離子化技術(shù)就是用一種陽離子改性劑對織物進行整理使纖維素纖維帶有正電荷， 從而改善織物的染色性。陽離子改性劑是一類分子中帶有一個或多個陽離子

35、基團，并具有能與纖維素發(fā)生共價結(jié)合的反應(yīng)性基團的有機化合物。纖維素纖維的陽離子改性劑的種類很多，按反應(yīng)類型基團可分為環(huán)氧已基型、均三嗪及二氟一氯嘧啶型，按陽離子基 團又分為季銨鹽和叔銨鹽。季銨鹽又分為環(huán)氧類季銨鹽和三聚氰胺類季銨鹽。上述所說 的眾多類型的改性劑在對織物進行改性的過程中都存在著這樣那樣的缺點。例如：有的改性劑在改性過程中有難聞的氣味產(chǎn)生， 有的改性劑利用率低，改性均勻性差等等，而 通過我們自己實驗合成的這種改性劑它存在著如下的優(yōu)點：改性劑的合成成本比較低而且所需原料比較容易得到；這種改性劑在室溫下存放性質(zhì)比較穩(wěn)定；合成這種改性劑所 需的設(shè)備要求不高；通過大量的實驗證明，這種改性劑

36、對亞麻織物整理后， 能使亞麻織 物的上染率大幅度提高，而且染色的均勻性好。2.4酸性染料的染色機理酸性染料的分子量較低大多數(shù)在 400-800之間，而且大多數(shù)以磺酸基為水溶性基 團。但與其他染料一樣，在上染纖維時也存在一個上染過程， 其染色基本理論與其他的 染料相似。酸性染料的上染過程也符合一般的上染過程：染料隨著染液的流動到達纖維 表面的邊界擴散層。此階段易進行，只需保持染液適當(dāng)流動（或攪動） ，染料分子就會 不斷的向纖維界面移動，在此染液層中，染料已很難靠染液的流動來接近纖維表面， 而 主要靠自身的擴散去靠近纖維表面； 染料通過擴散邊界層被纖維表面進行吸附： 染料在 擴散邊界層中靠近纖維到

37、一定距離后， 染料分子迅速被纖維表面吸附，染料分子和纖維 表面的負電荷也存在庫倫引力，只有當(dāng)染料分子吸引力大于斥力時， 才可以接近纖維表 面；染料從纖維表面擴散到定型區(qū)的內(nèi)部： 染料吸附到纖維表面擴散直到纖維和溶液間 的染料濃度達到平衡，纖維內(nèi)外染料濃度相等即透染為止，此階段時決定上染速率的主 要步驟。酸性染料上染的影響因素除染料自身結(jié)構(gòu)的影響外，還有染料的直接性，擴散性能，染液的pH值，溫度，電解質(zhì)，助劑以及浴比等因素。其中pH值因素的影響對酸性染料的上染影響時很大的：染浴的 pH值在2.5左右時為強酸性酸性染料上染率較高，而 在pH值在6.5時為弱酸性酸性染料上染率較高。強酸性染料染色時一

38、般染色工藝為： 染浴中加入比重1.84的硫酸3%-5% （對織物重）；元明粉10%-20% （對織物重）；初染 溫度為50C； 30分鐘內(nèi)升溫至沸；繼續(xù)沸染30分鐘；弱酸性染料染色一般工藝：染浴 中加入30%醋酸3%-5% （對織物重）元明粉10%-15% （對織物重）；初染溫度為50C； 45分鐘內(nèi)升溫至沸；繼續(xù)沸染 30min左右，必要時可再加1%-2%的硫酸促染。因此在 不同的pH值條件下選擇適合的染料才能達到較高的上染率。此外提高溫度會使染料的水解以及染料和纖維的反應(yīng)速率都有提高，但是對染料的水解速率的影響比染料和纖維的反應(yīng)速率的影響更為顯著。加入鹽可以提高染料的直接性，纖維素纖維在

39、堿性條件下加鹽促染比較顯著，但在酸性條件下，不太明顯，因此 為起到促染作用必須加入較多的鹽，反而對固色不利，所以要加鹽的量適當(dāng)。酸性染料對纖維素纖維染色時，應(yīng)根據(jù)染浴的 pH值來選擇什么類型的染料，一般 情況下強酸性條件選擇強酸浴染料，中性條件選擇中性浴染料，弱酸性條件選擇弱酸浴 染料，同時加入適量的鹽可以提高上染率。第4章結(jié)果與討論4.1陽離子改性后的亞麻織物的染色性能的變化染色溫度對染色性能的影響改變?nèi)旧珳囟龋渌旧珬l件不變：強酸性染料-酸性大紅GR染料浴比：1： 80染色時間：50minpH 值：2.5弱酸性染料-依利尼爾紅：染料浴比：1： 80染色時間：60minpH 值：6.5表4

40、-1亞麻織物染色的K/S值隨染色溫度的變化染色溫度C)K/S值酸性大紅GR 依利尼爾紅502.442.00602.833.12703.354.50804.055.45905.065.751007.834.05從表4-1可以看出強酸性染料-酸性大紅GR在50E時，亞麻織物染色的K/S值 是2.44，而后就隨染色溫度的不斷升高而增大，到染色溫度為100C時達到最大值7.83, 亞麻織物染色的K/S值增加了 2.21倍而弱酸性染料-依利尼爾紅在50C時，亞麻織物染 色的K/S值是2.00,它的增長趨勢有峰值，在染色溫度達到90C時亞麻織物染色的K/S 值達到最大5.75，在50 C -90T之間隨染

41、色溫度的升高而不斷增大，90E以后就開始下 降。酸性大紅 依利尼爾紅有上圖可以很清晰的看出陽離子改性亞麻染色的K/S值隨染色溫度的變化情況。強酸性染料-酸性大紅GR:改性亞麻織物染色的K/S值隨染色溫度的不斷升高而不斷增 加，到染色溫度最高100C時達到最大7.83,是一個不斷增加的趨勢。而弱酸性染料- 依利尼爾紅：它染色的改性亞麻織物的K/S值也隨染色溫度的升高而增大，但是在染色 溫度達到90C以后就開始下降了，到達100C時就比90C時下降了 29.57%，這就說明 改性亞麻織物染色的K/S值不會一直不斷的增大，是有峰值的，達到峰值后就會隨染色 溫度的升高而不斷減小。這一現(xiàn)象可以解釋為：當(dāng)

42、染色溫度較低時，染料在容易聚集， 只有單分子染料才能通過吸附和擴散過程進入亞麻織物纖維，聚集必然會降低染料與亞麻織物纖維的親和力，染料上染率降低，改性亞麻織物染色的K/S值就會下降。其次，可能是低溫不能使陽離子改性劑到達織物改性的活化能，從而導(dǎo)致染色溫度低時K/S值也小。在達到峰值溫度以前時，改性亞麻織物染色的K/S值隨染色溫度的升高而增大， 是應(yīng)為：隨著染色溫度的不斷升高，酸性染料水解的速率大于酸性染料和亞麻纖維的反 應(yīng)速率，也可能是高溫情況下陽離子改性劑分解或結(jié)構(gòu)被破壞，基于上述原因才會出現(xiàn)圖示達到峰值后亞麻織物染色的 K/S值隨染色溫度的升高反而隨之下降。另一方面，酸性染料自身的原因也會

43、造成圖示現(xiàn)象，一般情況下，酸性大紅GR在100C時與亞麻纖維的反應(yīng)活性最高，從圖中可以看出在染色溫度達到100C時亞麻織物染色的K/S值為最大。而低溫時由于酸性染料上染速率慢， 從而導(dǎo)致染料上染亞麻纖 維的量少，不利于染色。隨著時間的不斷增加，pH值的變化（增大）也會不利于染料的上染。而染色溫度高時，上染速率較快，可能造成染色不勻及白心現(xiàn)象，染料的直接 性也會降低，所以出現(xiàn)溫度升高K/S值減小的現(xiàn)象。弱酸性染料-依利尼爾紅也是如此， 溫度低時染料的活性低，與纖維的直接性小，不易上染亞麻纖維，隨著染色溫度的升高， 染料的上染率也會隨之增大，但達到最大值90E時達到峰值，亞麻織物染色的 K/S值達

44、到最大5.75,染色溫度再升高，亞麻織物染色的 K/S值將會明顯減小。比較強酸性染料-酸性大紅GR在染色溫度到50E時的改性亞麻織物織物的K/S值 和70C時的改性亞麻織物織物K/S值提高了 2.21倍，這是由于染料擴散速率是隨溫度而 改變的，低溫時染料擴散速度較低，染料與纖維、改性劑的的反應(yīng)速度都較低，同時改性后，為亞麻纖維提供了更多的染座，加快染料的上染。在亞麻纖維中，只有那些具有 足以克服這種能阻的分子才能從一處向另一處擴散，這種具有足以克服擴散能阻的活化分子的數(shù)量隨著溫度的升高而增加，因此，溫度升高有利于染料的擴散和上染，但當(dāng)溫度升高到一定程度后染料水解程度增加，使上染率下降；而改性后

45、織物與染料的反應(yīng)性 增加，即使在低溫時染料對纖維的上染提高程度也很明顯。所以染色溫度強酸性染料-酸性大紅GR控制在100C弱酸性染料-依利尼爾紅控制 在90 C為最佳。染色時間對染色性能的影響改變?nèi)旧珪r間，其他染色條件不變：強酸性染料-酸性大紅GR染料浴比：1: 80染色溫度：100C pH 值：2.5弱酸性染料-依利尼爾紅：染料浴比：1： 80染色溫度：95C pH 值：6.5表4-2染色時間對亞麻織物染色的 K/S值的影響染色時間K/S值(mi n)酸性大紅GR依利尼爾紅303.232.91403.603.23504.053.60603.634.05703.233.11803.232.95

46、從表4-2可知強酸性染料-酸性大紅GR：改性亞麻織物的K/S值隨染色時間的增加 而增大，到染色時間為50分鐘時達到峰值4.05,隨后就隨染色時間大的增加而減小， 并在一個很小的范圍內(nèi)作微小波動。弱酸性染料-依利尼爾紅：改性亞麻織物的K/S值也隨染色時間的增加而增大，到染色時間為60分鐘時達到峰值4.05,隨后就隨染色時間大的增加而減小，并在一個很小的范圍內(nèi)作微小波動。酸性大紅縣依利尼爾紅圖4-2 鹽的用量對K/S的影響從圖4-2中的曲線可知改性亞麻織物染色的 K/S值隨染色時間的增加而增大，對 于強酸性染料-酸性大紅GR:當(dāng)染色時間達到50分鐘時，改性亞麻織物染色的 K/S值 達峰值4.05,

47、隨后開始隨時間淡淡的增加而不斷減小，最后在小范圍內(nèi)波動，甚至不再變化。而弱酸性染料-依利尼爾紅則是在染色 時間為60分鐘時達到峰值4.05,隨后開 始下降，最后也在一個小范圍內(nèi)波動。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能時由于染色時間過長， 織物上的陽離子改性劑受到外界因素大的影響而導(dǎo)致分解或結(jié)構(gòu)被破壞，此外，由于酸性染料對亞麻織物的可染性較差，時間過長不利于染料與亞麻纖維的結(jié)合，從而導(dǎo)致其上染率下降，而改性亞麻織物染色的 K/S值也就隨之減小。染浴中鹽量對染色性能的影響改變?nèi)驹≈宣}量，其他染色條件不變：強酸性染料-酸性大紅GR染料(o.w.f.):2%染色時間：50mi n浴比：1： 80染色溫度：100C

48、pH值：2.5弱酸性染料-依利尼爾紅：染料(o.w.f.):2%染色時間：60min浴比：1： 80染色溫度：95 rpH值：6.5表4-3染浴中鹽量對改性亞麻織物染色的K/S的影響鹽量K/S值（） % 酸性大紅GR依利尼爾紅55.294.60106.595.89155.384.05204.603.23254.052.03從表中可以看出：開始時改性亞麻織物的K/S值隨染浴中鹽量的增加而增大，當(dāng)染 浴中鹽量達到10%時，強酸性染料-酸性大紅GR和弱酸性染料-依利尼爾紅經(jīng)過染色的改性亞麻織物的K/S值都達到峰值，強酸性染料-酸性大紅GR經(jīng)過染色的改性亞麻織 物的K/S值是6.59,而弱酸性染料-依

49、利尼爾紅經(jīng)過染色的改性亞麻織物的K/S值是5.89,然后就隨染浴中鹽量的增加而減小，其原因分析有以下幾點：一方面，我們都知 道，適當(dāng)?shù)脑黾尤驹≈械柠}量可以起到促染的作用，尤其是接枝即改性后的亞麻織物， 增加少量的鹽就可以達到促染的目的， 甚至可以進行無鹽染色。眾所周知染料與纖維表 面之間存在著較大的負電荷相斥作用力，染料難于接近纖維表不利于染料上染，因此需要加入較多的電解質(zhì)進行電荷屏蔽來促進上染，以提高染料的上染率，從而就會出現(xiàn)隨著染浴中鹽量的增加，改性亞麻織物染色的K/S值就隨之增大直至出現(xiàn)峰值。另一方面實施染料的色素陰離子在向纖維表面轉(zhuǎn)移的過程中Na+離子會纖維表面作擴散層分布，首先受到的

50、是纖維表面對染料陰離子的排斥作用力，只有那些具有足夠 Na+離子的屏蔽作用，才能克服庫倫斥力，進入范德華力起主要作用的范圍內(nèi)，才能使 染料陰離子被亞麻纖維表面吸附，這樣染料分子才能借助纖維內(nèi)部與纖維表面的濃度差 完成上染過程，Na+離子對纖維表面的負電荷起屏蔽作用，降低了染料陰離子向纖維表 面轉(zhuǎn)移的能阻，因此，會有更多染料分子被纖維表面吸附，從而增加染料的上染率，使 該改性亞麻織物的K/S值增大。從圖中可以看出，隨著染浴中鹽量的 增加，改性亞麻種織物染色的 K/S值也隨之 增加，但強酸性染料-酸性大紅GR和弱酸性染料-依利尼爾紅的染色織物的K/S值在鹽 量（） 10%時達到峰值，隨后就開始下降

51、。這是因為當(dāng)染浴中鹽量過大時會使染料 分子發(fā)生凝聚，降低染料的利用率；同時染液廢水中鹽份過高，會增加環(huán)保成本，因此 可以證明：強酸性染料-酸性大紅GR和弱酸性染料-依利尼爾紅的最佳染色鹽量都是10%。酸性大紅 依利尼爾紅染料負離子在水溶液中被水合化形成水合物及聚集成膠團結(jié)構(gòu)，使染料負離子的有效濃度下降，減緩了染料向纖維內(nèi)部擴散的速率， 使染料難以向纖維內(nèi)部擴散?；钚匀?料在染色過程中存在著如下幾個平衡過程：染料的平衡過程：D SO3-Na+D-SO3- + Na+；纖維素纖維的離解平衡：CellOH + OH- 二 CellO- + H2O; Cell O- + NaCellONa ;鈉離子在

52、纖維表面吸附平衡。NaCl的加入將顯著改善上述幾個平衡過程，使平衡反應(yīng)向著有利于陰離子染料上染 纖維的方向移動。活性染料和纖維素離子都帶有負電荷， 加入電解質(zhì)后，由于減弱了纖 維表面和染料陰離子之間斥力，提高了染液中染料的濃度并減弱了纖維對染料陰離子的 排斥力，提高了染料的吸附速率，又由于水中纖維素表面形成了一層較堅牢的結(jié)合水 （主 要是通過氫鍵結(jié)合）阻礙染料分子吸附，加入電解質(zhì)后濃集在纖維表面的鈉離子可通過 電解質(zhì)離子的水化作用，拆散纖維表面的結(jié)合水，從而使染料陰離子更靠近纖維素表面，通過分子間的作用力吸附上纖維，提高染料直接性。電解質(zhì)被纖維吸附的染料量增加， 鍵合反應(yīng)速度提高，從而固色率提

53、高，中性電解質(zhì)用量高，促染效果好，對直接性低的 染料促染作用顯著，但當(dāng)染料的溶解度較低，染料的濃度較高時，電解質(zhì)的加入促使染 料聚集，反而降低上染百分率及勻染、透染效果，染料的反應(yīng)速度降低，甚至使染料產(chǎn) 生沉淀。一般電解質(zhì)的用量隨染料結(jié)構(gòu)中所帶水溶性基團數(shù)量的增加而增多。接枝亞麻用陰離子染料染色上染過程可認(rèn)為是一個離子交換過程，染料與纖維之間：+ - +(CH3)2N CH2CH(OH)CH2OCell+D NaD(CH3)2N+CH2CH(OH)CH2OCell+Na+式中D 染料，DNa 染料分子，由該式可知，染座的多少不但取決于陽離子的取代度， 而且取決于陽離子基團能否電離， 染料能否可

54、及等，染液中電解質(zhì)濃度增加時，平衡逆 向移動，不利于染料上染纖維。用DMA-AC陽離子接枝改性液處理過的亞麻織物，經(jīng)烘干焙烘后仍有部分活性氮 雜環(huán)丁烷基未參與反應(yīng)，當(dāng)染深色時，仍需加入 NaCI促染，正如表4-2，圖4-2所示, 接枝的亞麻布加入過多的電解質(zhì)，織物的顏色強度反而降低，同時纖維上有帶正電荷的 染座，與陰離子染料有較高的親和力，能以靜電引力吸附染料，不需加大量的電解質(zhì)促 染，大大減少了鹽的用量。因此，經(jīng)接枝的亞麻布在其他條件不變的情況下，NaCI只需未接枝亞麻布鹽量的一半，即20g/L時能獲得較佳的染色效。染浴的pH值對改性亞麻織物染色的K/S值的影響改變?nèi)驹〉膒H值，其他染色條件不變:強酸性染料-酸性大紅GR(o.w.f. ):10%染色溫度：100 c(o.w.f. ) :10%染色溫度：95 C染料浴比：1： 80染色時間：50mi n弱酸性染料-依利尼爾紅：染料浴比：1： 80染色時間：60mi n表4-4染浴的pH值對改性亞麻織物染色的K/S值的影響PH值K/S值PH值K/S值酸性大紅GR依利尼爾紅酸性大紅GR依利尼爾紅14.590.4344.691.601.54.780.5752.713.2329.030.9362.157.366.18