（纺织化学与染整工程专业论文）再生竹纤维织物染色性能研究[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

北京服装学院2 0 0 5 缓硕士学位论文 再生竹纤维织物染色性能研究 摘要 本文确定了在室温条件下，再生竹纤维织物g 至4 0 9 l 的烧碱处理1 2 m i n ， 可具有较好的尺寸稳定性，而且强力下降较少。 使用三支活性染料s u n f i xs u p r ar e ds 3 b ，s u n f i xs u p r ay e l l o ws 3 r ， c i b a c r o nb l u ec r 研究工艺条件对再生竹纤维织物连续染色性能的影响。试验 结果表明：染料浓度为2 0 9 l 时，适宜的工艺条件为：染液组成：防泳移剂 1 0 9 l ，渗透剂4 9 l ；固色碱液组成：纯碱2 0 9 l ，烧碱5 9 l ；汽蒸时间9 0 s 。 对色牢度进行测试，三支染料的牢度基本在4 级以上，而活性黄s 3 r 和活性 兰c r 的耐氯牢度为3 级，活性兰c r 的湿摩擦牢度为3 4 级。 从结晶度及染色动力学角度分析了再生竹纤维、棉及t e n c d 织物浸染时 得色不一的原因，绘制了结晶度曲线及染色速率曲线，并测定了动力学参数 半染时间t i ，2 、比染色速率常数k 、扩散系数d 。结果表明：再生竹纤维的 结晶度及结晶规整性均低于t e n c e l 及棉；在相同条件下，再生竹纤维的半染 时闻t ，：最小，而比染色速率常数k7 和扩散系数d 最大，且扩散系数d 随染 色时间的增加而减小，随温度的增加而增大说明再生竹纤维的染色动力学 性能优于t e n c d 和棉。 研究了防泳移剂用量、渗透剂用量、烘干温度、碱剂用量及汽蒸时间对 竹棉混纺织物染色的影响，在此基础上探讨了减轻竹、棉得色不一的工艺条 件。 【关键词】再生竹纤维织物；染色工艺；活性染料；染色动力学 北京服装学院2 0 0 5 级硕学位论文 r e s e a r c ho nd y e i n gb e h a v i o ro fr e g e n e r a t e db a m b o of a b r i cw i t h r e a c t i v ed y e s t u f f s a b s t r a c t t h er e g e n e r a t e db a m b o of a b r i cc u r e dw i t hc a u s t i cs o d a ( 4 0 9 l ，a tr o o m t e m p e r a t u r e ，1 2 m i n lc a l lh a v eb e t t e rd i m e n s i o n a ls t a b i l i t y , a n di t ss t r e n g t hd i d n t d e c r e a s eg r e a t l y s u n f i xs u p r ar e ds 3 b ，s u n f i xs u p r ay e l l o ws 3 r ，a n dc i b a e r o nb l u ec rw a s e m p l o y e dt or e g e n e r a t e db a m b o of a b r i cw i t hc o n t i n u o u sp a dd y e i n gm e t h o d s a n dt h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a t ：w h e nt h ec o n c e n t r a t i o no fd y e sw a s 2 0 9 l ，t h er e a s o n a b l ec o n c e n t r a t i o n so fa n t i - m i g r a n t ，p e n e t r a t i n ga g e n t ，s o d i u m c a r b o n a t ea n ds o d i u mh y d r o x y lw e r e10 9 e l ，4 v e t ，2 0 9 a , ，5 9 t , ，r e s p e c t i v e l y a n d t h es t e a m i n gt i m ew a s9 0 s a l lt h ef a s t n e s s e so ft h ed y e df a b r i c sw e r em o s t l y a b o v e4 ，w h i l et h ec h l o r i n ec o l o r f a s t n e s s e so fs u n f l x s u p r ay e l l o ws 3 ra n d c i b a e r o nb l u ec rw e r e3 ，a n dt h ew e tr u b b i n gf a s t n e s so fc i b a c r o nb l u ec rw a s 3 4 w h e n r e g e n e r a t e db a m b o o ，c o r o na n dt e n c e lf a b r i c sw e r ed y e da tt h es a m e c o n d a t i o n ，t h ek sv a l u e so f t h r e ef a b r i c sw e r ed i f f e r e n t c r y s t a l l i n i t ya n d d y e i n g d y n a m i c sw e r eu s e dt oe x p l a i nt h i sp h e n o m e n o n t h ec r y s t a l l i n i t ya n dd y e i n g v e l o c i t yc u r v e sw e r eo b t a i n e d ，s o m ed y n a m i c a lp a r a m e t e r sw e r ea l s od e t e r m i n e d ， s u c ha s h a l f - - d y e i n gt i m eh 2 ，d y e i n gv e l o c i t yc o e f f i c i e n tk 7 a n dd i f f u s i o n c o e f f i c i e n t d 。t h er e s u l ts h o w e d t h a t t h ec r y s t a l l i n i t y o f r e g e n e r a t e d b a m b o o f a b r i c i sl o w e rt h a nc o t t o na n dt e n c e l ；t h eh a l f - - d y e i n gt i m et l ，2o f r e g e n e r a t e db a m b o o 1 北京服装学院2 0 0 5 级硕士学位论文 i sl e s t ，a n di t sd y e i n gv e l o c i t yc o e f f i c i e n tk 7 a n dd i f f u s i o nc o e f f i c i e n tdi sh i g h e r ， di n c r e a s e sw i mt h ed y e i n gt e m p e r a t u r ei n c r e a s i n gw h i l ed e c r e a s e sw i t hd y e i n g t i m ee x t e n s i o n ，s ot h ed y e i n gd y n a m i co f r e g e n e r a t e db a m b o of a b r i c si ss u p c r i o rt o t e n c e la n dc o t t o nf a b r i c s 。 t h ew a yt od e c r e a s et h ed i f f e r e n ts h a d e sb e t w f lc o t t o na n dr e g e n e r a t e d b a m b o of a b r i c sw a sa 1 8 0s t u d i e d 。 k e y w o e d s 】r e g e n e r a t e db a m b o of a b r i c ，d y e i n gp r o c e s s e s ，r e a c t i v ed y e s ， d y e i n gd y n a m i c s 4 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担。 撇文作者躲园叼山一期：砂产陟 同 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅 和借阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印 或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 闫嘲山， 签字日期力噼7 2 月阳 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师签名：专 签字同期：洲年j 月，目 电话 邮编 北京服装学院2 0 0 5 级硕士学位论文 0 前言 纤维素是自然界中最为丰富的纺织原料，每年通过光合作用合成约1 0 1 0 1 2 吨。近 年来，随着石油、煤炭储量的下降，特别是二十世纪八十年代以来，纤维素的应用越来越 受到重视。再生竹纤维是我国近期自行研发成功的一种再生纤维素纤维，具有很多优良性 能，强力较好，韧性、耐磨性较高，可纺性能优良，吸湿导湿、透气性强，有天然抗菌性， 市场前景十分看好。 目前，对再生竹纤维染色工艺的研究大多是浸染、冷轧堆等，而有关连续轧染工艺在 国内外还没有相关报道。一些小批量的再生竹纤维织物连续染色多是直接应用棉的染色工 艺，但由于再生竹纤维与棉纤维在形态结构上的差异，二者的染色性能上存在一定差剃， 因此研究再生竹纤维织物的轧染工艺具有一定的意义。 本文研究了烧碱浓度及处理时间对再生竹纤维织物尺寸稳定性和强力的影响。 选择了三支活性染料研究再生竹纤维织物的染色工艺，即s u n f i xs u p r af e ds 3 b ， s u n f i xs u p r a y e l i o ws 3 r ，c i b a c r o n b l u e c r ( 均为双活性基染料) ，确定了中、浅色的轧染 工艺。 从结晶度及染色动力学角度分析了再生竹纤维、棉及t e n c e l 织物浸染时得色不一的原 因，绘制了染色速率曲线，并测定了动力学参数半染时间t l ，2 、比染色速率常数k 、表观 扩散系数d 。 ； 从防泳移剂用量、渗透剂用量、烘干温度、碱剂用量、汽蒸时间等方面探讨j 减轻竹、 棉得色不一的工艺条件。 北京雕装学院2 0 0 5 缓硕上学位论文 1 文献综述 1 1 纺织纤维的发展 纤维素是自然界中最为丰富的可再生资源，每年通过光合作用合成约1 o 1 0 1 2 吨。以 棉、麻为代表的纤维素纤维，在服装应用史上己有几千年的历史了。由于棉花适宜于集中 种植，单位产量高，服用性能好，再加上棉纺织加工技术的发展，特别是十八世纪中叶开 始，以蒸汽机为动力，以棉纺织工业为带头产业，两者的结合，率先在英国构成爆发世界 第一次产业革命的原动力，从此使棉花生产登上了世界纺织纤维的主导地位。直到本世纪 五十年代，棉花及棉纺织工业一直处在世界纺织工业的中心地位l l j 。 但自1 9 世纪末起，化学纤维开始生产并迅速发展，2 0 世纪中叶以来，合成纤维产量 迅速增长，致使天然纤维在纺织纤维中的比重有所下降。直至二次大战结束以后，以粘胶 纤维为主体的纤维素纤维和以“锦纶、涤纶、睛纶”为。三大支柱”的合成纤维开始进入 工业化大生产。化学纤维的诞生和发展是世界纺织工业史上的一次伟大革命，它改变了纺 织工业的整个面貌。在短短三十多年的时间里，它从数量上把纺织工业几千年来依附于农 业的一元型属性推进到以“农业和工业加工型”为特征的二元型结构体系上来【2 】。 进入2 0 世纪以来，世界纤维的结构发生了根本性的变化，如图l 所示。 图l2 0 世纪纺织纤维比例图 从这一结构图中可以看出：化学纤维从2 0 世纪2 0 年代开始慢慢发展起来几十年的 时间里，就发展到了目前与天然纤维以接近平分秋色的地位，甚至有超越天然纤维的趋势。 在世界纤维生产量大幅度增长的同时，也正是世界人口飞速增长的时期。人口爆炸的 2 北京服装学院2 0 0 5 级硕士学位论文 压力越来越加重农业的负担，这使得天然纤维日渐短缺。而粘胶纤维由于生产工艺长，生 产过程容易形成对环境的污染，其发展在一定程度上受到了的限制。因而，在2 0 世纪后 几十年里，纤维量的增加主要是合成纤维的增加，天然纤维与粘胶的增长很小。 现在，合成纤维仍是世界纤维的主流，但其发展因煤、石油等原料的日益匾乏而受到 限制。因此，天然纤维和性能优良的再生纤维将再次放人类重视起来。在这样一个纺织产 品发展的大趋势下，各种新型纤维材料不断出现，如t c n c e l 纤维、大豆蛋白纤维、甲壳素 功能纤维、牛奶纤维丝、聚乳酸纤维p l a t 3 即等。 表l 是人造纤维素纤维的几个发展阶段【9 j 。 表1 人造纤维素纤维的发展 1 2 再生竹纤维纤维的出现 在现阶段，再生竹纤维作为一种新型的再生纤维素纤维，拥有更多独特的利用价值。 我国是世界上竹类品种最多的国家，竹子年产量列世界首位。竹类资源再生能力强，生长 迅速，成材期短，产量高，具有一次造林可永续利用的特点，因而竹子具有广阔的开发和 利用前景【l o 】。 按加工方法的不同，用于纺织原料的竹纤维可分为原生竹纤维和再生竹纤维两种。 原生竹纤维，又称麻竹纤维或竹原纤维，是用物理、机械的方法将竹子反复轧压后， 采用脱胶工艺进行部分脱胶，部分脱胶后的竹纤维的余胶将竹子纤维一根一根相互连接起 来，从而制成需要的竹纤维。这种纤维不是单纤维，而是束纤维。其细度一般为2 0 - - - 5 0 r e x ； 硬丝、并丝很多，含水量达1 3 。由于胶未脱尽，在干燥的状态下，粉尘较大，潮湿时强 度又非常低。因此，在加工前必须进行烘干和上油处理，以增加纤维的柔软度和强度i 】。 再生竹纤维，又称为竹浆纤维，是把竹子切片、风干后，采用化学方法将竹片精制成 符合纤维生产要求的浆粕，经溶解、纺丝而成。该纤维消没有原生竹纤维刚性大、硬挺的 缺点，而且具有诸多优良性能：强力较好，韧性、耐磨性较高，可纺性能优良，吸湿导湿、 透气性强( 吸湿性居纤维素纤维之首) ，散热清凉，有蚕丝般的光泽和手感，有天然抗菌 3 北京服装学院2 0 0 5 级颂t 学位论文 性，而且原料来自大自然，产品用后可生物降解i t o u 1 。 1 3 再生竹纤维性能 1 3 1 竹原料简介 竹子是多年生禾本植物，外观为圆柱形，杆高1 - 2 0 m ，中空有节，竹类细胞主要有 纤维细胞、薄壁细胞、导管、石细胞、表皮细胞等，竹浆纤维细胞约占细胞总面积的 6 0 , - 7 0 。竹茎杆皮层组织紧密，相对密度为0 8 左右1 4 】。它的纤维细长，呈纺锤状，两 端尖锐，平均长度为1 5 - 2 5 m m ，宽度为1 2 1 6u1 1 1 ，壁厚约5um ( 见表2 ) 。它的化学成分 主要是纤维素、木质素、树脂，多缩戊糖等( 见表3 x 1 2 1 。 表2 几种竹材和木材的纤维形态比较 表3 几种竹材和木材的化学成分比较 项目 袅苇翁马尾松茹磊音磊誉蒹 纤维素( ) 4 3 0 34 2 2 15 & 7 5 4 8 3 84 6 7 44 4 4 3 木质素( ) 2 4 7 52 2 4 3瓠2 62 8 4 42 5 2 2 1 6 1 l 多缩戊糖f 2 9 0 22 9 5 0 1 2 5 21 4 1 92 1 4 72 0 5 5 犁醇抽出物( 1 6 2 47 1 72 7 91 5 41 2 74 7 8 冷水抽出物( ) 1 7 8o 2 21 1 4 5 8 9 热水抽出物( 1 & 3 8 8 3 02 6 82 1 72 4 1 8 0 6 恶，删抽出物2 9 6 8 3 1 7 6 1 2 6 7 9 9 71 2 8 81 9 4 1 lw ， 荻分( ) 1 3 8 o 8 9o 4 2n 2 40 4 1n 储 水分( ) 1 0 8 89 8 51 0 0 09 9 39 铝 4 北京服装学院2 0 0 5 级硕士学位论文 1 3 2 生产工艺 传统的粘胶纤维以木材、带纤维棉籽( 棉短绒) 、芦苇、甘蔗渣等为原料，先用碱与植 物纤维素反应生成碱纤维素，然后用二硫化碳与之反应生成可溶性的纤维素磺酸酯，经熟 成后溶解于碱液，纺丝后在凝固浴中纤维素又重新析出。再生竹纤维的生产工艺与粘胶相 类似，经一定的工艺处理( 水解、碱法) ，先提取竹子中的纤维素，经人工催化将纤维素含 量提高到9 3 以上，制成适合纺丝的竹浆粕( 因而用此种方法制取的纤维又称竹浆纤维) ， 然后经湿法纺丝获得再生竹纤维纤纠”l 。 工艺流程如下1 1 】： 竹浆柏粉碎浸渍碱化磺化初溶解溶解头道过滤 二道过滤熟成纺前过滤纺丝塑化水洗切断精练 烘干打包 再生竹纤维纤维白度与普通粘胶相近，强力较好，且稳定均一，韧性、耐磨性较高， 可纺性优良【1 5 】。不同种类的竹材，纤维素含量( 3 5 5 2 ) 不同，会使再生竹纤维组成 和结构有所差别。 1 3 3 分子结构 再生竹纤维纤维的基本构成物质与棉等天然纤维相同，都是的纤维素，其化学结构是 一种多醣物质碳水化备物，分子结构可用下式表示i 6 1 ： 从上式可见葡萄糖残基以l 、4 甙键相连接。纤维素大分子中所含葡萄糖残基的数目称 为纤维素的聚合度( 用d p 表示) 。天然纤维素的分子量是很大的，如棉纤维素分子量为 1 0 0 0 0 - 1 50 0 0 ，而可溶性粘胶浆粕d p 必须在4 8 0 - - 5 2 0 之间i m 。 每个基环上有3 个醇羟基，c 2 、c 3 上为仲羟基，c 1 上为伯羟基纤维素大分子上羟 基的存在使得纤维素大分子问容易形成氢键，易发生吸湿、膨润、水化、氧化、酯化、醚 化和接枝等反应：羟基为亲水性极性基团，可使再生竹纤维具有较强的吸湿性、优良的染 色性。纤维素大分子中的c i 、c 4 间形成的甙键对酸比较敏感，所以，再生竹纤维不耐酸， 5 北京服装学院2 0 0 5 级硕上学位论文 对碱液则相对稳定( 当然也只是相对而言) 。分子量约4 万一5 万。 1 3 4 形态结构 下面是再生竹纤维与竹原纤维的形态结构图： 图2 再生竹纤维横截面结构 图3 再生竹纤维纵向结构 6 北京雕装学院2 0 0 5 级硕上学位论文 图4 竹原纤维横截面结构 从图2 、图3 可以看出：再生竹纤维纵向表面光滑，但存在深浅不等的沟槽，这种结 构使纤维表面具有一定的摩擦系数，纤维具有较好的摩擦力和抱合力，有利于纤维纺成纱， 并且利于导湿和吸放湿【。再生竹纤维横截面形态图中的表层和内层具有不同的结构特 点，表层较为紧密，切片表面光滑，而内层的结构疏松、有空隙，具有皮芯结构旧。竹原 纤维横向为不规则的椭圆形、腰圆形等，内有中腔，且边缘有裂纹，纤维形态上的差异是 区别两种纤维的有效手段，也是导致两者在排汗导湿方面存在差异的原因之一【1 9 1 。 1 3 5 强伸性 将规格为1 6 7 d t c x x 3 8 r a m 的再生竹纤维进行了单纤维的强伸性能试验，其结果见表 4 。 表4 几种纤维强伸性能比较 普通粘胶纤维要经碱纤维素的老化，使碱纤维素在空气中氧的作用下，进一步被氧化 裂解，分子聚合度降低。粘胶纤维的聚合度降低以后，纤维的取向度、结晶度也随之降 低，纤维强度下降。断裂强度比棉低，伸长率比棉大，湿态强度只有干态的5 0 左右，而 7 北京服装学院2 0 0 5 级硕： ：学位论文 湿伸长是干态的1 5 0 左右，模量比棉小，在小负荷下极易变形，制成的织物尺寸稳定性 差【2 l 】。这意味着粘胶织物在经受剧烈的机械处理积水处理时会损伤和影响织物的性能。测 试结果还发现，再生竹纤维干湿态的伸长率比粘胶纤维小。从表1 也可以看出，再生竹纤 维的强力不如棉和t e n c e l ，但伸长要高于棉，接近于t e n c e l 1 4 1 。 1 3 6 吸湿性 再生竹纤维在标准状态下的回潮率可达1 2 ，与普通粘胶纤维的回潮率相近。但是， 在3 6 、i o ( p , 6 的相对湿度条件下，竹纤维的回潮率已达4 5 ，且吸湿速率特别快，从8 7 5 的回潮率达到4 5 的回潮率仅用约6 小时。相同的条件下，其它纤维的回潮率及其吸湿的 速率都不如竹纤维，如普通粘胶纤维，1 0 0 0 , 6 的相对温度下，回潮率为3 0 * o e 捌。这说明再 生竹纤维比其它纤维具有更优良的吸湿性能。 1 3 7 可纺性 再生竹纤维的优良吸湿性，使其具有良好的导电性。纺纱时，不会积聚静电，可以大 大减少缠绕机件的现象，使纺纱加工顺利，同时与吸湿性差的合成纤维混纺可改善合成纤 维的可纺性，有利成纱。再生竹纤维横截面不规则的锯齿及表面沟槽使纤维之间具有一定 的摩擦力，因此，不论是纯纺还是混纺，都将使纺纱变得更容易【列。 1 3 8 抗菌性 普通粘胶纤维和羊毛混纺，蛀虫只能消化羊毛蛋白纤维，这一事实表明粘胶纤维不会 被虫蛀，而霉菌和细菌却能使粘胶纤维织物失去光泽，最终发生生物降解，从而使织物损 坏。再生竹纤维与普通粘胶相比，除了具备以上粘胶纤维的性能外，还特有杀菌、抑菌、 防臭功能，这是由于纤维在纺制过程中加入了具有抗菌、除臭功能的矮竹竹叶原料，并在 纤维素提纯纺丝液过程中采用的技术仍能保护其天然的抗菌性能。再生竹纤维的天然抗菌 性使其在服用时不会对皮肤造成过敏性反应，这与在后整理过程中加入抗菌剂的织物有很 大的区则2 4 1 。再生竹纤维产品始终如一的抑菌抗菌性能不随使用寿命而变化，这一结论是 日本神户女子大学工学博士木村光雄教授和同本糸井纺织公司糸井总经理在研究中得出 的。将细菌置放于再生竹纤维的织物上，2 4 h 后细菌死亡率可达7 l 蚶2 5 1 。再生竹纤维织物 对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌性试验结果如表5 所示。 北京服装学院2 0 0 5 缳硕j 二学位论文 表5 再生竹纤维织物的抗菌性试验结果 由表可以看出竹纤维布具有较强的抑菌作用。再生竹纤维的这一优良特性，使其具有 更广阔的发展前景。 1 3 9 较强的耐热性 普通粘胶纤维具有较高的耐热性，而且高于棉花而再生竹纤维的耐热性又优于普通 粘胶纤维1 2 6 】，纤维素纤维升温时强度变化见表6 。 表6 纤维素纤维升温时干断裂强度( c n d t c x 1 ) 变化 从表6 中数据可以看出，当温度由2 0 升至1 0 0 时，棉纤维的干断裂强度下降了 2 6 ，而再生竹纤维的干断裂强度却增加了2 ，其原因在于：纤维素中水分消失而引起强 度的改变。棉纤维是弱点断裂机理，水分的存在，使弱点分布较为均匀，因此湿态强力要 高于干态强力；再生竹纤维是滑移断裂机理，水分会降低纤维大分子问的作用力，使湿态 强力低于干态强力。 1 3 1 0 可生物降解性 在正常的条件下，再生竹纤维及其纺织品很稳定。但在一定环境和条件下。再生竹纤 维可分解成c 0 2 h z o ，降解方法有1 2 7 l ： a 垃圾处理 纤维素燃烧生成c 0 2 和h 2 0 ，x 环境无污染。 b 土地埋入降解 土中的微生物营养使泥土活化，经过8 1 0 个月降解。 9 北京服装学院2 0 0 5 级硕t 学位论文 c 活性污泥中降解 主要通过大量存在的细菌，使纤维素分解。 1 4 前处理 配方及条件：n a 2 c 0 38 9 l ，3 0 h 2 0 25 9 l ，n a 2 s i 2 0 32 9 l ( p h 值l o 5 。浴比1 ： 5 0 ，9 0 ，处理6 0 m i n ) 。比较再生竹纤维、棉及t e n c e i 三种纤维素纤维织物的煮练、漂白 效剿2 9 1 。处理结果如表7 所示。 表7 织物的前处理结果 从表7 可以看出，再生竹纤维织物处理前后的强力损失要超过t e n c e l 与棉织物，其耐 碱性相对较差；液体借助表面张力沿纺织品缝隙上升的高度毛细效应，再生竹纤维比 棉好，说明再生竹纤维比棉更能迅速传导人体中的水分或汗液。以上现象可以从再生竹纤 维具有的超分子结构及形态特征来分析，因为纤维索溶解后，在重新固化成形时纤维素分 子链排列不规整，晶粒减少，结晶度较低、无定形区大，容易受外界条件的影响，相对活 泼程度较高l 驯，导致纤维微结构和化学性能的较大变化。因再生竹纤维在纤维加工过程中 是经水解一碱法等多段漂白反应而制成的，其白度基本与t e n c e i 相近，加工工艺的相似， 使再生竹纤维织物和t e n c e l 织物的前处理结果也基本一致。 1 。5 再生竹纤维织物活性染拳萼染色现状 再生竹纤维与棉、粘胶在化学纤维结构上同属纤维素纤维，染料的上染机理相同，因 此理论上，能用于棉纤维染色的染料也适合于再生竹纤维，包括活性染料、直接染料、硫 化染料、还原染料等蚓。直接染料的牢度不好，硫化染料、还原染料染色时p h 值较高， 会对竹纤维的强力造成一定影响。相对而言，活性染料色谱齐全、色泽鲜艳度、染色牢度 1 0 北京服装学院2 0 0 5 级硕上学位论文 较好，染色工艺较简便1 3 1 1 ，因此再生竹纤维常使用活性染料染色。 目前，再生竹纤维织物染色性能的研究工作一般集中于浸染，冷轧堆非连续染色方法， 连续染色性能的优劣及特点还没有做过系统研究。一些小批量的再生竹纤维织物染色时使 用棉的染色工艺或是在棉工艺的基础上稍做改进，但由于再生竹纤维的染色性能同棉存在 一定差别，因此探索适用于再生竹纤维织物的轧染工艺有着一定意义。 1 6 本课题主要研究内容 本论文的研究内容可以分为以下几个方面： 1 研究再生竹纤维织物在前处理过程中能承受的最大碱液浓度。 2 研究再生竹纤维织物的轧染工艺条件。分析了染料提升力，选择染料浓度2 0 9 l ， 从防泳移剂用量、渗透剂用量、碱剂及汽蒸时间方面确定了再生竹纤维织物的中、浅色轧 染工艺条件，并测定了织物在该工艺条件下染色时的色牢度。 3 从结晶度及染色动力学角度分析了再生竹纤维、棉及t e n c e l 织物浸染时得色不一的 原因，绘制了染色速率曲线，并测定了动力学参数半染时间t 协比染色速率常数k 和表 观扩散系数d 4 从防泳移剂用量、渗透剂用量、烘干温度、碱剂用量及汽蒸时间等方面，探讨减 轻竹、棉得色不一的工艺条件。 北京服装学院2 0 0 5 级颂上学位论文 2 1 试验材料、药品及仪器 2 1 1 试验材料 2 试验部分 再生竹纤维织物，棉织物，t e n c e l 织物 织物组织结构：2 7 8 t e x 2 7 8 t e x ；4 9 6 根1 0 c m x 2 3 6 根1 0c m 2 1 2 试验药品 试验中使用的药品及其规格和生产厂家如表8 所示： 表8 试验药品 2 1 3 试验仪器 试验中所使用的仪器及生产厂家如表9 所示： 1 2 北京服装学院2 0 0 5 级硕 学位论文 表9 试验仪器 仪器 生产厂家 电热鼓风干燥箱深圳市得益尔科学仪器有限公司 l a b t e c 轧烘联合机台湾新瑞开发科技有限公司 d a t a c o l o r 电脑测色系统美国d a t a c o l o r 公司 r a p i d 汽蒸箱瑞比染色试机有限公司 r a p i d 轧水车瑞比染色试机有限公司 摩擦牢度仪中山力高仪器有限公司 汗渍牢度烘箱温州大荣纺织标准仪器厂 x w - p d r 5 0 x1 2 平动式常温小样机 中国靖江市新旺染整设备厂 址巧1 2 0 电子天平上海天平仪器厂 7 2 2 可见分光光度计上海欣茂仪器有限公司 d m a x - b 型x 射线衍射仪日本理学电机x 射线衍射仪 2 2 测试方法 2 2 1k s 值的测定 i k 幽：一唑迸k 。 s2 r 2 r o 式中： r 旷表示不含有色物质的固体试样的反射率； r 表示光没有透射时的反射率( 取 一下的值) ； o 一表示有色物质的浓度 k 一为比例常数，其值等于有色物质为单位浓度时的k s 值。对于纺织品来 说可采用1 ( o w i f ) 或l g l 等。 k i s 值越大，表示颜色越深；k s 值越小，表示颜色越浅”】。 北京服装学院2 0 0 5 级硕士学位论文 2 2 2 色牢度的测定 水洗牢度按照a a t c c - 6 1 进行测试； 水浸牢度牢度按照a a t c c 1 0 7 进行测试； 耐氯牢度按照j i sl0 8 8 4a m 进行测试； 日晒牢度按照a a t c c 1 6 e 进行测试； 汗光牢度按照a 丌s 1 9 8 8 进行测试； 摩擦牢度按照a a t c c 8 进行测试。 2 2 3 润湿性测定 纺织品毛细效应试验按照f z t0 1 0 7 1 1 9 9 9 进行测定。 水滴吸收时间测定：将1 0 5 ( 2 烘干试样在恒温恒湿条件下平衡2 4 h ，平铺于桌面，在 距布面l g m 处滴一滴蒸馏水，记录水滴被织物完全吸收所需时间，在同一布样上测十个点， 取平均值【3 n 。 2 3 轧一烘一轧一蒸工艺 基础处方： 活性染料 防泳移剂m 渗透剂2 3 5 纯碱 烧碱 食盐 工艺流程： x 2 0 6 2 0 6 2 0 0 浸轧染液烘干浸轧碱液汽蒸水洗( 常温，3 0 s ) 中合( 醋酸l m l l ， 3 0 s ) 热水洗( 8 0 c ，3 0 s ) 皂煮( 洗剂t g l ，9 0 。c ，6 0 s ) 热水洗( 8 0 c ，6 0 s ) 水洗( 常温，3 0 s ) 供干 1 4 北京胜装学院2 0 0 5 级硕上学位论文 2 4 浸染工艺 处方： 染料( o w ) 3 ，氯化钠3 0 9 l ，纯碱1 3 9 l ，浴比h5 0 工艺流程： 氯化钠 2 5 染料在再生竹纤维上的扩散动力学 在染色过程中，染料逐渐从染液向纤维上转移，随着时间的推移，纤维上的染料逐渐 增加，而染液中的染料逐渐减少。以上染百分率为纵坐标，以时间为横坐标作图，可得到 上染速率曲线。它对描述纤维的上染特性具有非常重要的价值。 分别称取再生竹纤维织物、t e n c e l 织物和棉织物各6 份，恒温条件下分别在3 0 、5 0 、7 0 c 下染色。处方如表l o 。 表1 0 活性染料在再生竹纤堆上染色速率的实验 在染色温度下，迅速加入织物，计算时间，到规定时闻立即取出纤维，共用1 0 0 m l 蒸 馏水洗涤2 次，洗涤水加至u 剩余染液中。用7 2 2 型分光光度计测定残液浓度。 上染百分率= ( 1 a n 2 ，) x1 0 0 式中a n = 不同时闯下。染色残液液的吸光度 舻空白染浴的吸光度 时间为横坐标，上染百分率纵坐标，绘制染色速率曲线。 北京臌装学院2 0 0 5 级硕 学位论文 3 试验结果与讨论 3 1 烧碱浓度及处理时间对强力的影响 再生竹纤维不耐浓烧碱，但经过一定浓度烧碱处理，可以改善织物的手感和光泽，并 具有一定的定形效果，但烧碱浓度及处理时间并没有相关报道。 3 1 1 碱液浓度 试验中使用烧碱浓度为4 0 、6 0 、8 0 、l o o g l ，室温，施加张力，处理6 0 s 。 对处理后的织物强力进行了测试，强力变化如表l l 所示 表l l 不同烧碱浓度处理再生竹纤维织物时的强力变化 壁塑鲨堕! 型些堑型塑垄( 塑塑型塑查f 堑2 4 0- 4 9 95 2 2 6 0 7 3 2& 9 8 8 0 - 2 l ，6 3- 5 0 ，1 0 lo o 一3 8 6 0一7 0 5 6 由表1 l 可知，当烧碱浓度达到6 0 l 以上时，织物的强力下降很大，这是因为再生 竹纤维结构疏松、多孔隙。导致耐碱性较差。 将经过碱处理的再生竹纤维织物与原布充分浸湿，在无张力的条件下烘干，测得烘干 前后织物经纬向长度变化如表1 2 所示： 表1 2 经过不同浓度碱液处理的再生竹纤维织物的长度变化 碱液浓度( 盯0经向长度变化( )纬向跃度变化( ) 原布 4 0 5 5 8 0 1 0 0 1 5 4 5 4 4 2 1 1 1 - o 5 - o 5 由表可知，碱液浓度4 0 叽时，织物的强力下降较少，而且织物的长度变化也较低， 因此，选择再生竹纤维织物的碱液处理浓度为4 0 9 l 。 3 1 2 时间 在较低的烧碱浓度下，如果处理时间较长也会对织物的强力造成影响，表1 3 为处理 时间与强力的关系，烧碱浓度为4 0g l 。 6 北京服装学院2 0 0 5 级硕上学位论文 表1 3 不同处理时间对再生竹纤维织物强力的影响 处理时间( s ) 断裂强力( )撕裂强力( ) 3 0- 2 3 40 6 04 5 92 9 2 1 2 0- 8 6 88 9 8 1 8 01 7 8 71 9 6 2 2 4 0- 2 4 7 5- 3 3 4 0 由表1 3 可见，在烧碱浓度为4 0 9 l 时，处理时间不宜超过2 m i n 。 将经过不同苛化处理时间的再生竹纤维织物与原布充分浸湿，在无张力的条件下烘 干，测得数据长度变化数据，如表1 4 所示： 表1 4 经过不同碱液处理时间的再生竹纤维织物的长度变化 从表中可以看出，碱液处理的时间不宜超过2 m i n 。 综合烧碱浓度及时间考虑，室温条件下，再生竹纤维织物_ 经4 0 9 f l 的烧碱处理1 2 m i n ， 可具有较好的尺寸稳定性，而且强力下降较少。 3 2 再生竹纤维织物轧染染色工艺 试验使用三支活性染料对再生竹纤维织物染色，即s u n f i xs u p r ar e ds 3 b ，s u n f i xs u p r a y e l l o ws 3 r ，c i b a c r o nb l u e c r ，首先分析染料的提升力，然后从防泳移剂用量、渗透剂用 量、固色碱剂、汽蒸时间等方面进行再生竹纤维织物的轧染工艺研究。 3 2 1 提升性能 染料的提升性能是指随着染料用量的增加，织物表观得色深度也会相应增加。试验中 分析了活性红s 3 b ，活性黄s 3 r ，活性兰c r 在再生竹纤维织物上的提升力，如图5 所示， 染料浓度1 0 - 8 0 e d l 。工艺条件为2 3 中的工艺处方。 7 北京服装学院2 0 0 5 级硕上学位论文 染料浓度g l 图5 染料提升力 从图5 可以看出：活性黄s 3 r ，活性兰c r 的提升力曲线基本相同，在相同浓度下， 活性红s 3 b 的k s 值要高于另外两支染料，这表明活性红s 3 b 对再生竹纤维的吸附扩散 性要高于活性黄s 3 r 和活性兰c r 。三支染料提升力曲线总的来说比较平缓，染料浓度8 0 9 兀 的k s 值只有1 0g r l 时k s 值的3 4 倍，在染料浓度4 0 9 l 时，k s 值曲线没有明显上 升趋势，这说明织物对染料的吸附已经接近饱和，这时，过量的染料不但不能上染和固着， 而且会在织物表面堆积。影响摩擦牢度【3 2 l 。 在下面的染色工艺条件试验中，选择染料浓度2 0 9 l 来研究竹粘胶织物的中、浅色染 色工艺。 3 2 2 防泳移剂用量对表面深度的影响 烘干时随着水分蒸发，织物内部的水分子不断沿毛细管流向蒸发面。当毛细管直径达 与染料分子的直径，毛细管又被水充满时，染料分子可随水分子一起，移向蒸发面，即发 生所谓的泳移现象，泳移会造成染色不匀，可以通过在染液中加入防泳移剂，防止这种现 象发生i j 。 防泳移剂具有亲水性，加到染汀中可发生水合作用，大大减少了自由水，使染液粘度 增加，减轻染料在织物毛细管中的泳移，而且在染液中防泳移剂通过吸附染料分子或颗粒 使细小的颗粒松散地聚集成稍大的颗粒，并粘附在防泳移剂的长链分子上，防泳移剂分子 北京服装学院2 0 0 5 缓顾l 学位论文 象一根长绳栓住许多松散聚集的染料颗粒，使染料难于泳移。这样就可以避免因染料泳移 而造成的染色不匀【蚓。 在防泳移剂用量不同的织物上，以一个点为标准点，然后取四个点，测k s 值，得到 目，& ，e ，臣，通过公式s = ，蛋三亘互萼得到表t s 中的数据。 表1 5 防泳移剂用量对匀染性的影响 s 与视觉的关系是：o o 5 几乎没有感觉，0 5 1 5 稍有感觉，1 5 以上感觉明显。 从表1 5 中可以看出，防泳移剂用量1 0 9 l 以上时，匀染效果较好。 染色过程中使用防泳移剂，可以达到比较好的匀染效果，但防泳移剂用量过多，会使 染料发生絮凝，染料与纤维素羟基的反应几率减少，形成浮色，在皂煮过程中被洗除，这 样反而降低了k s 值。 表面深度( k s 值) 与防泳移剂用量关系如图6 所示。 防泳移剂用量( g l ) 图6 防泳移剂用量对k s 值的影响 从图6 可以看出，随着防泳移剂用量的增加，k s 值呈下降的趋势，综合匀染性和得 1 9 北京服装学院2 0 0 5 缓硕l 学位论文 色考虑，在染料浓度2 0 9 l 时，选择防泳移剂用量为l o g n 。 3 2 3 渗透剂用量对表面深度的影响 为了促进染液渗透，须加入能降低表面张力的渗透剂。渗透剂能促进纤维或织物表面 快速被染液润湿，并促使染料向纤维内部渗透 3 5 1 。 图7 是渗透剂对表面深度的影响曲线，渗透剂用量o l o g m 。 渗透剂用量g l 圈7 渗透剂用量对k s 值的影响 从图中可以看出：随着渗透剂用量的增加，k s 值逐渐上升，活性黄s 3 r 和活性兰c r 的上升趋势比较明显，表明渗透剂对活性黄s 3 r 和活性兰c rj 勺影响显著，这与3 2 1 中 活性红s 3 b 的扩散能力高于活性黄s 3 r 和活性兰c r 的结论相符。 由图中也可以看出，在渗透剂用量为4 9 l 以上时，i g s 值的上升程度不明显，确定渗 透剂用量为4 9 l 。 3 2 4 碱剂对表面深度的影响 在连续轧染中，染料与纤维的键合反应必须在短时间内完成，因此，固色碱剂需具有 一定强度的碱性。采用纯碱为主，再辅以少量烧碱的复合型碱剂固色，可以获得较高的固 色率和重现性。 在连续固色的过程中，固色液中的碱剂既要促使纤维素的负离子化，提高浓度，以提 高染料与纤维之间键合固着的速度：又要中和染料与纤维键合过程中不断释出的酸。尤 其是染深浓色泽时，释酸量多，碱剂的消耗量大。因此，在连续轧染固色时，固色液必须 保持较强的碱性【姗。 ，n 北京服装学院2 0 0 5 级硕上学位论文 纯碱碱性温和，但它具有较好的缓冲固色液p h 值的能力加入少量烧碱是为了增强 固色液的碱性，使纤维的内外相都保持足够的碱度，以加速固色反应。 固色液的碱性过强，不但不会促进固色反应，反而会降低固色率。这是因为过强的碱 性不但不会促进纤维素的负离子化，反而会降低纤维素的离解速度，使染料与纤维问的键 合反应变慢。与此同时，染料水解的速度却相应加快1 3 7 1 。 ( 1 ) 纯碱用量对表面深度的影响，这时固色液中只有纯碱。试验结果如图8 所示。 纯碱用量g l 图8 纯碱做固色剂 从图中可以看出，只用纯碱固色时，纯碱浓度到4 0 9 l 时仍可使k s 值继续增加，因 此，应该在适当浓度的纯碱溶液中加入烧碱，以提供固色反应所需要的碱度。 ( 2 ) 烧碱用量对表面深度的影响，这时固色液中只有烧碱，试验结果如图9 所示 烧碱用量g l 图9 烧碱做固色剂 北京服装学院2 0 0 5 缓顾上学位论文 从图中可以看出，当固色液中只有烧碱时，随着用量的增加，k s 值先上升然后下降， 这说明适当的碱剂用量有利于染料充分固着，但若碱性过强则使染料水解加剧，反而不利 于固色。 由图中也可以看出，当烧碱用量在1 0 9 l 以上时，三支染料的k s 值都开始下降，因 此在纯碱与烧碱共同固色时，选择烧碱用量的变化范围是0 1 0 9 l 。 ( 3 ) 确定固色液中烧碱用量，这时固色液中纯碱浓度2 0 9 l ，烧碱浓度变化为0 1 0 9 l ， 试验结果如图9 所示。 纯碱2 0 9 l ，改变烧碱用量g l 图1 0 碱剂用量对i ( ，s 值的影响 由图中可以看出，在纯碱浓度2 0 9 l 时，活性红s 3 b ，活性黄s 3 r 在烧碱用量6 9 l 时k s 值最大，活性兰c r 在烧碱用量4 9 l 时，k s 值有最大值，而在纯碱浓度2 0 9 l ， 烧碱浓度5 9 l 时，三支染料的k s 值接近最大值，因此，固色液组成：纯碱浓度2 0 9 l ， 烧碱浓度5 9 l 。 比较图8 与图l o 可以看出，在2 0 l 的纯碱溶液中加入适量烧碱，可以达到高浓度纯 碱的固色效果：相对于纯碱浓度2 0 9 l ，烧碱浓度5 9 l 时的k s 值，如果