纖維素纖維織物的陽離子改性及染色性能研究

纖維素纖維織物的陽離子改性及染色性能研究

合成染料具有色澤鮮艷、質(zhì)地穩(wěn)定、使用方便、價格低廉等特點。然而，隨著綠色環(huán)保趨勢的到來，隨著紡織品和時尚的自然化，人們希望回歸自然，關(guān)注隱藏?zé)o限資源的自然。天然植物染料來自自然，對人類健康有害。與環(huán)境的良好相比，它不會污染環(huán)境，可以生物降解。雖然植物染料的染色織物比合成染料輕，但具有莊重優(yōu)雅的色彩無法與合成染料相比。姜黃染料是一種傳統(tǒng)的最鮮艷天然黃色染料之一,主成分是姜黃素.姜黃素受pH值的影響較大,在酸性遞質(zhì)中呈鮮艷的檸檬黃色,中性遞質(zhì)中成暗橙色,堿性遞質(zhì)中呈紅色.天然姜黃染料直接應(yīng)用于纖維素纖維織物上時,皂洗后各項染色指標(biāo)會大幅度下降,采用3-氯-2-羥丙基三甲基硫酸銨作為陽離子改性劑處理纖維素纖維織物后,它的電荷性由陰性轉(zhuǎn)變成陽性,并在纖維素上形成新的染座,可使天然大黃染料牢固地固著在纖維上.實驗證明,對纖維素纖維織物化學(xué)改性后,再用姜黃染料進行染色,可大大提高改性纖維素纖維織物的染色性能.1實驗1.1陽離子改性劑織物:100%純棉漂白織物,100%純亞麻漂白織物100%純粘膠織物;藥品:碳酸鈉,醋酸,氫氧化鈉,氯化鈉,硼砂,陽離子改性劑(3-氯-2-羥丙基三甲基硫酸銨),姜黃.儀器:TC-P2型色差計,PHS-3C型酸度計,753紫外分光光度計,BS210S型電子天平,電熱恒溫水浴鍋.1.2陽離子化氫類化氫3-氯-2-羥丙基三甲基硫酸銨是含有氯醇基的陽離子化合物,堿性條件下脫去氯化氫,形成帶環(huán)氧基團的季銨鹽表面活性劑.活潑的環(huán)氧基與纖維素葡萄糖殘基上第6位碳原子上的羥基發(fā)生反應(yīng),以共價鍵的形式結(jié)合,形成陽離子改性纖維素,反應(yīng)方程式如下:反應(yīng)結(jié)果是在纖維上引入季銨陽離子基,提高了姜黃染料的上染百分率.1.3hac染色染料纖維素纖維織物(棉)陽離子改性(改性劑用量50g/L,NaOH用量15g/L,70℃,60min,浴比1∶30)→熱水洗→冷水洗→酸洗(HAc2g/L,2min)→水洗(至中性)→烘干→染色(萃取液濃度50mL/L,染液pH=7,80℃,45min,浴比1∶40).1.4測試1.4.1感染100%式(1)中:m/n為染色前/后染液稀釋倍數(shù);A0/A1為染色前/后染液稀釋m/n倍數(shù)后的光密度.1.4.2單因素色散在測色儀上分別測得染色織物的△E*、L*、a*、b*,然后根據(jù)公式(2)計算出C*.2結(jié)果與討論2.1最佳工藝條件的確定先將姜黃搗碎,加水萃取后,用250mL的容量瓶定容.吸取該溶液1mL,用0.1mol/L的硼砂溶液稀釋后,測定此條件下的吸收光譜,并由此得到姜黃溶液的最大吸收波長為440nm.姜黃染料萃取的最優(yōu)化工藝條件為:姜黃80g/L,NaOH20g/L,80℃,60min.2.2織物翻新技術(shù)的優(yōu)化2.2.1上染百分率的正交試驗采用L9(34)正交實驗,正交因素水平選擇見表1(浴比1∶30).由表1中極差分析可知,對上染百分率影響大小順序為:NaOH用量>陽離子試劑用量>反應(yīng)溫度>反應(yīng)時間.2.2.2陽離子改性劑用量NaOH用量和陽離子試劑用量對上染百分率的影響見表2和表3.由表2可知,隨著NaOH用量的增大,姜黃染料的上染百分率先增大后減小,也許改性劑在強堿性條件下發(fā)生水解,失去了與纖維素反應(yīng)的能力,故取NaOH用量為15g/L.由表3可以看出,當(dāng)改性劑用量>50g/L時,上染百分率增大的趨勢緩慢,陽離子改性劑用量為50g/L.綜上,纖維素纖維織物(棉)陽離子改性最優(yōu)化工藝為:改性劑用量50g/L,NaOH用量15g/L,70℃,60min,浴比1∶30.2.3纖維根染色的工藝條件的優(yōu)化2.3.1正交實驗結(jié)果稱取改性纖維素纖維織物(棉)質(zhì)量0.500g,調(diào)節(jié)染液到正交表中規(guī)定的pH值,加熱恒溫水浴鍋至50℃,改性織物入染,加熱15min升到正交表中的溫度,恒溫45min,取出水洗、烘干.染色后試樣在色差計上測量△E*、L*、a*、b*,測試結(jié)果見表4.由表4中的極差分析可知,各因素對△E*、L*、C*的影響先后順序為:萃取液的用量>反應(yīng)溶液pH>反應(yīng)溫度.即萃取液的用量和反應(yīng)溶液pH對各個指標(biāo)的影響較大.2.3.2反應(yīng)溶液ph值對織物得色量的影響萃取液用量和反應(yīng)溶液pH值對染色各項指標(biāo)的影響如表5.由表5可知,萃取液的用量為90mL/L織物染色各項指標(biāo)均較好,繼續(xù)增加萃取液用量,織物△E*和L*變化不是很明顯,故選取萃取液的用量為90mL/L.當(dāng)反應(yīng)溶液的pH值為5時,織物△E*最大,織物L(fēng)*最小,此時,織物的得色量最深,故選反應(yīng)溶液的pH值為5.綜上所述,姜黃用于陽離子改性纖維素纖維織物(棉)染色的最優(yōu)工藝為:染料萃取液用量90mL/L,反應(yīng)溶液pH=5,80℃,浴比1∶40,45min.2.4纖維素纖維織物的染色性能根據(jù)姜黃染料萃取、染色的最佳工藝對改性前后纖維素纖維織物進行染色,得到一次染色樣品,所測值見表6～表8.由表6～表8可知,纖維素纖維織物經(jīng)陽離子改性劑(3-氯-2-羥丙基三甲基硫酸銨)改性后,再進行染色,染色織物的各項指標(biāo)均較好,而且織物經(jīng)改性后染色、皂洗,織物的色差比未改性織物的色差下降的幅度小,說明改性棉織物比未改性棉織物得色深度顯著提高,染色性能有明顯改善.3陽離子改性劑改性纖維素纖維織物染色3.13-氯-2-羥丙基三甲基硫酸銨可用于纖維素纖維織物陽離子改性,且陽離子改性的最優(yōu)工藝:改性劑用量50g/L,NaOH用量15g/L,溫度70℃,時間60min,浴比1∶30.3.2姜黃染料用于改性纖維素纖維織物染色的最優(yōu)工藝:染料萃取液用量90