殼聚糖對(duì)羊毛織物染色性能的影響

殼聚糖對(duì)羊毛織物染色性能的影響

0殼聚糖在功能紡織品中的應(yīng)用地殼聚糖也被稱為脫氧核糖，它是在堿性條件下通過(guò)脫水脫離成像乙酰基形成的。脫乙酰甲殼素的化學(xué)結(jié)構(gòu)與纖維素大分子很相似,所不同的是將纖維素分子上每個(gè)葡萄糖?；系?位碳原子所連接的羥基換成了氨基,如圖1所示。由于以性質(zhì)活潑的伯胺基取代了化學(xué)惰性的乙酰胺基,使得殼聚糖具有許多獨(dú)特的性質(zhì)。近年來(lái),環(huán)境保護(hù)、回歸天然趨勢(shì)日增,所以對(duì)殼聚糖這種資源極其豐富,有著重要研究?jī)r(jià)值和廣泛應(yīng)用前景的多糖類物質(zhì),已引起了越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。對(duì)其在醫(yī)學(xué)、環(huán)保、食品、化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用研究近年來(lái)十分活躍,目前殼聚糖在紡織品上的應(yīng)用、開(kāi)發(fā)與研究也在快速進(jìn)行。羊毛織物通常用酸性染料、酸性媒介染料及酸性含媒染料染色,但存在一些不盡人意的地方。如酸性染料濕牢度差,酸性媒介染料染色色澤較萎暗并存在嚴(yán)重的鉻污染,中性染料勻染性較差等,而且相當(dāng)一部分酸性染料都含有被認(rèn)為有致癌作用的單體。而活性染料色譜齊全,色澤鮮艷,價(jià)格較低,近年來(lái)對(duì)活性染料染羊毛的研究逐漸增多,這為替代禁用染料開(kāi)辟了一條途徑。本文對(duì)羊毛織物經(jīng)殼聚糖處理后,用B型活性染料染色的工藝進(jìn)行了探討。1實(shí)驗(yàn)1.1江蘇省第三毛紡織廠羊毛織物20.83tex×20.83tex(南通第三毛紡織廠);染料Megafix紅B-2BF,黃B-4RFN,深藍(lán)B-2GLN(上海萬(wàn)得化工有限公司);殼聚糖(南通雙林生物有限公司)。1.2此溶液處理織物用1%醋酸水溶液溶解殼聚糖,制成不同濃度的殼聚糖溶液,用此溶液處理織物。處理工藝:二浸二軋(軋余率100%)→烘干(100℃,5min)→浸軋(0.25g/L乙二醛溶液,軋余率100%)→烘干(100℃,5min)。1.3染色工藝1.3.1工藝與處方染料2%(owf),醋酸調(diào)pH值4.9,浴比1∶40。1.4性能測(cè)試1.4.1值k/s在COLOR-EYE3100上測(cè)定。1.4.2單纖維固色率的測(cè)定上染率測(cè)定方法:通過(guò)測(cè)定染色前染液的吸光度A和染色后染液的吸光度A1,用下式計(jì)算上染率(%)=(1-A1/A)×100固色率測(cè)定方法:用中性(pH值7)的吡啶水溶液萃取,去除未固著的染料,測(cè)定剝色浴的吸光度A2,求得纖維上的染料量,計(jì)算固色率。稱1g羊毛用70℃的萃取液200ml萃取30min。萃取液的體積比為吡啶∶水∶HCl(37%)=49.9∶49.9∶0.2。整個(gè)固色的得色量按下式計(jì)算:固色率(%)=[1-(A1+A2)]/A×1001.4.3防水性能按GB3921-83試液1方法2,在SW-12型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試,按GB8424-87評(píng)級(jí)。1.4.4摩擦損失按GB/T3920-83,在Y151型染色摩擦牢度計(jì)上測(cè)定后評(píng)級(jí)。2結(jié)果與討論2.1固色率的變化由表1可看出,不論染浴pH值如何變化,經(jīng)殼聚糖處理的羊毛織物固色率均高于未處理的羊毛織物。這是因?yàn)闅ぞ厶墙?jīng)醋酸溶解,溶解后的殼聚糖大分子由于—NH3+的存在而帶上陽(yáng)電荷,將其施加于羊毛纖維上,使其在中性或堿性染浴中降低了ξ的電位負(fù)值,從而克服了染色過(guò)程中纖維上的負(fù)電荷對(duì)染料色素陰離子的庫(kù)侖斥力,使染料上染百分率增大,從而固色率增加。另外,殼聚糖在羊毛織物上的均勻分布,使纖維添了許多氨基正離子(—NH3+),而這正是陰離子染料上染的“染座”,從而提高了染料的上染百分率和固色率。從表1還可看出,不論是經(jīng)殼聚糖處理的織物還是未經(jīng)殼聚糖處理的織物,固色率在pH值為4.9時(shí)最高。這是因?yàn)榛钚匀玖吓c羊毛纖維是通過(guò)共價(jià)鍵、離子鍵、范德華引力、偶極作用、氫鍵等多種形式結(jié)合,其中共價(jià)鍵最為牢固。羊毛屬兩性分子,既含酸性基又含堿性基,酸性基與堿性基的含量大致相等,因此,羊毛大分子隨pH值不同所具有的電荷不同。在酸性條件下,羊毛大分子帶正電荷,對(duì)活性染料陰離子有庫(kù)侖引力的作用,使羊毛纖維與染料的反應(yīng)機(jī)率增大,所以固色率增高。但pH值過(guò)低,羧基陰離子幾乎全部轉(zhuǎn)變成未離解的羧基,纖維分子帶氨基陽(yáng)離子最多,此時(shí)雖然活性染料平衡吸附量很多,上染速率也很快,但因游離的氨基數(shù)過(guò)少(包括其它的含氮基團(tuán)),羥基電離也少,故親核反應(yīng)性很弱,與纖維成共價(jià)鍵結(jié)合的染料很少,所以固色率低。在中性或堿性條件下,羊毛大分子帶負(fù)電荷,此時(shí)纖維和染料之間不存在庫(kù)侖吸力,反而是庫(kù)侖斥力,染料吸附量低,不利于染料與羊毛發(fā)生反應(yīng),所以固色率也低。所以活性染料染羊毛需在pH值為4.9左右的條件下進(jìn)行。2.2織物上染率和固色率由表2結(jié)果可知,羊毛織物用活性染料染色仍需較高溫度。這是由羊毛結(jié)構(gòu)所決定,羊毛外層有鱗片層,溫度低不利于染料分子的擴(kuò)散,升高溫度,上染率和固色率均可提高。由表2還可看出,經(jīng)殼聚糖處理的羊毛織物75℃染色的固色率高于未處理羊毛織物95℃染色的固色率。說(shuō)明羊毛織物經(jīng)殼聚糖處理后有望降低染色溫度,但如何進(jìn)一步提高其固色率,還有待進(jìn)一步研究。2.3殼聚糖的濃度由表3可看出,提高處理液中殼聚糖濃度,能提高染料的上染率;但當(dāng)濃度達(dá)到0.25%后,K/S值不再隨濃度的提高而增加;當(dāng)濃度達(dá)到1.0%后,K/S值反而下降。這是因?yàn)闅ぞ厶鞘呛邪被母呔畚?經(jīng)醋酸溶解后的殼聚糖大分子由于—NH3+的存在而帶正電荷,這正是活性染料上染的染座,殼聚糖濃度增大,—NH3+含量增多,將其施加于織物上后,織物吸收染料的數(shù)量必然增加,纖維與染料反應(yīng)的幾率加大,K/S值也增加。但當(dāng)殼聚糖濃度過(guò)高時(shí),織物表面過(guò)多的氨基正離子(—NH3+)吸附了大量的染料,影響了染料向纖維內(nèi)的滲透,降低了染料與纖維成共價(jià)鍵結(jié)合的幾率,K/S值反而有所下降。所以說(shuō)在一定范圍內(nèi),K/S值隨殼聚糖濃度的增加而增加。2.4殼聚糖脫乙酰度的變化由表4可看出,經(jīng)殼聚糖處理后的羊毛織物染色樣的K/S值比未處理的大,且隨著殼聚糖脫乙酰度的增加而增加。這是因?yàn)闅ぞ厶鞘呛邪被母呔畚?氨基的含量隨脫乙酰度的增加而增加,即相同質(zhì)量的殼聚糖含有氨基的數(shù)量隨脫乙酰度的增加而增多。所以,在其它條件相同的情況下,染色樣的K/S值隨殼聚糖脫乙酰度的增加而增加。2.5殼體中的糖含量對(duì)染色性能的影響從表5可看出,在殼聚糖脫乙酰度和處理液中殼聚糖濃度一定的情況下,殼聚糖的分子量對(duì)織物的染色性能沒(méi)有顯著影響。2.6染色織物的色牢度表6為經(jīng)殼聚糖處理和未經(jīng)殼聚糖處理的羊毛織物由不同染料濃度染色后的K/S值。結(jié)果表明,要得到與經(jīng)脫乙酰度為87%、濃度為0.1%的殼聚糖溶液處理并用2%(owf)染料染色后織物相同的K/S值,未經(jīng)處理的織物染色所用染料的濃度必須大于3.5%(owf),即可節(jié)省染料42%。表7表明,經(jīng)殼聚糖處理后的羊毛織物用B型活性染料染色后的色牢度略低于未經(jīng)殼聚糖處理的羊毛織物染色后的色牢度,這可能是因?yàn)榛钚匀玖吓c羊毛纖維是靠多種形式結(jié)合的,其中只有共價(jià)鍵結(jié)合最為牢固。溶解后的殼聚糖大分子由于—NH3+的存在而帶上陽(yáng)電荷,將其施加于織物上后,加大了活性染料對(duì)羊毛的吸附,使上染百分率和固色率都得到大大提高,但織物表面的氨基正離子(NH3+)吸附了部分的染料,使染樣的色牢度略受影響,但與酸性染料染的羊毛相比仍有很好的色牢度。3殼聚糖處理織物的固色率經(jīng)殼聚糖處理的羊毛織物用B型活性染料染色,pH值4.5～4.9,染色溫度90～95℃。羊