（纺织工程专业论文）棉织物化学改性及其染色工艺研究.pdf

揎织物化堂良性厦甚筮鱼王艺班宜 虫塞擅鐾 摘要 本文对棉织物利用纤维素纤维改性剂p e c h a m i n e 改善其染色性能进行了较为详 细的研究探讨。目的在于解决棉织物染色时，染料利用率低，染色残液中含有大量的 盐及未上染的染料，造成严重的环境污染等问题。通过选择合适的改性工艺条件对棉 织物改性，实现棉织物的无盐染色工艺，活性染料染色时实现4 i 加碱剂崮色，达剑染 色排水的清洁化和有条件的循环使用、减少环境污染、节约用水和染料的目的。 首先通过棉织物改性实验，优化了棉织物利用p e c h - a m i n e 改性的方法和改性r ： 艺。结果表明棉织物采用浸渍法的最佳改性工艺为：2 0 w f 染料量时，改性剂浓度 为6 - - s g l ，烧碱浓度为6 - - 8 9 l ，浴比l ：2 0 ，温度为8 0 c ，时间为3 0 分钟。采用浸 轧法改性的最佳工艺条件为：2 0 w f 染料量时，改性剂浓度为8 - 1 0g l ，烧碱浓度 为8 0 9 l ，焙烘温度为1 3 0 ，时间为1 分钟。 采用剥色实验探讨了改性棉织物与阴离子染料之问的结合状态，结果表明改性棉 织物与酸性染料之间主要靠离子间的静电引力结合，与直接染料之间在形成氢键和范 德华力的基础上，还形成了离子键结合。改性棉织物与活性染料之f 8 j 即可发生亲核取 代反应形成共价键结合，又可形成离子间的静电引力，而且离子问的相互吸引更有利 于染料上的活性基与纤维素发生亲核取代反应。 探讨了改性棉织物的染色性能，结果表明：与未改性棉织物相比，改性棉织物用 阴离子染料染色的上染速率提高，干、湿摩擦色牢度和耐水洗色牢度指标大致相同。 在充分搅拌的情况下，改性棉织物的匀染性和透染性良好。 探讨了改性棉织物的服用性能，结果表明：与未改性棉织物相比，改性棉织物的 断裂强度、断裂伸长率、弹性恢复性、柔软性、悬垂性、耐磨性、吸湿性较好。 探讨了改性工艺染色排放水的环保指标，结果表明：改性染色残液的色度、p h 、 c o d 、b o d 、s s 等均能达到g b 4 2 8 7 1 9 9 2 纺织、印染行业水污染物排放标准中 二级水的排放标准。 关键词：棉织物：化学改性；染色 作者：孟春丽 指导教师：庸人成陈水林 捣丞物化堂兹性厦基染色兰艺班究基奎擅耍 a ni n v e s t i g a t i o ni n t ot h ec h e m i c a lm o d i f i c a t i o n a n dd y e i n go fc o t t o nf a b r i c a b s t r a c t i nt h i sp a p e r ，p e c h - a m i n e sw e r eu s e dt om o d i f yc o t t o nf a b r i ci no r d e rt oi m p r o v ei t s d y e a b i l i t y t h em e t h o d sa n dc o n d i t i o n so fm o d i f i c a t i o na n dd y e i n gw e r es t u d i e d i nd e t a i l t h ea i mi st os o l v et h el o w e rp e r c e n to fd y eu t i l i z a t i o na n dt h es e r i o u se n v i r o n m e n t p o l l u t i o np r o b l e mc a u s e db yh i g hs a l td o s a g e sa n dr e s i d u a ld y e s i nd y e i n gs o l u t i o n t h r o u g ht h es u i t a b l em o d i f i c a t i o nb e f o r ed y e i n g ，c o t t o nf a b r i cc a n b ed y e di nt h ec o n d i t i o n o ff r e es a l t sa n da l k a l i s t h u s ，c l e a n i n gd y e i n gp r o d u c t i o na n de n v i r o n m e n tp r o t e c t i o nc a n b er e a l i z e d ，a n dt h ew a t e ra n dd y e sc a na l s ob es a v e d c h e m i c a lm o d i f i c a t i o ne x p e r i m e n t sh a v e b e e np r i m a r i l ys t u d i e d t h em o d i f i e d m e t h o d sa n dm o d i f i c a t i o np a r a m e t e r sw e r eo p t i m i z e d t h er e s u l t sh a v es h o w e dt h a tt h e o p t i m u mc o n d i t i o n so fe x h a u s t i o np r o c e s sa r e ：p e c h - a m i n e6 - 8 l ，n a o h6 - 8 l ；l ， l i q u o rr a t i o2 0 ：1 ，8 0 * ( 2 ，3 0m i n ；a n dt h eo p t i m u mc o n d i t i o n so f p a d d r y b a k ep r o c e d u r ea r e ： p e c h - a m i n e8 - 1 0g l ，n a o h8 1 0 l ，1 3 0 * c ，l m i n t h et e s t so fs t r i p p i n gd y e sf r o md y e dc o t t o nh a v ei n d i c a t e dt h a tt h eb i n d i n gf o r c e b e t w e e nm o d i f i e dc o t t o nf i b e ra n da c i dd y e si se l e c t r o v a l e n tb o n d ，a n dt h a tt h eb i n d i n g f o r c eb e t w e e nm o d i f i e dc o t t o nf i b e ra n dd i r e c td y e sa r eh y d r o g e nb o n da n dv a nd e rw a a l s f o r c ea n de l e c t r o s t a t i ca t t r a c t i o nf o r c e ，a n dt h a tr e a c t i v ed y e sn o to n l yc a nc o v a l e n t l yb i n d w i t hm o d i f i e dc o t t o nf i b e rb yn u c l e o p h i l i cr e a c t i o n ，b u ta l s oc a ni n t e r a c tw i t hc o t t o nf i b e r t h r o u g he l e c t r o v a l e n tb o n dw h i c hc a na c c e l e r a t et h eu p t a k ea n dr e a c t i o no fd y e s t h ed y ep e r f o r m a n c eo fm o d i f i e dc o t t o nf a b r i cw a si n v e s t i g a t e d t h er e s u l t sh a v e r e v e a l e dt h a tt h ed y e i n gr a t eo fc o t t o nf i b e ri sa c c e l e r a t e dd u et oc h e m i c a lm o d i f i c a t i o n ， a n dt h a tt h ed r ya n dw e tr u b b i n gf a s t n e s sa n dw a s h i n gf a s t n e s so fc o t t o nf a b r i cm o d i f i e d w i t hp e c h a m i n e sa r et h es a m ea st h a to ft h eu n m o d i f i e dc o t t o nf a b r i ct h el e v e l n e s sa n d p e n e t r a b i l i t yo fc o t t o nf a b r i cm o d i f i e db yp e c h - a m i n ei s9 0 0 di nt h ec a s eo ff u l l ys t i r r i n g t h ew e a r i n gp e r f o r m a n c eo f c o t t o nf a b r i cm o d i f i e dw i t hp e c h a m i n e sw a sm e a s u r e d t h er e s u l t sh a v es h o w e dt h a tt h eb r e a k i n gs t r e n g t h ，e l o n g a t i o na tb r e a k i n g ，e l a s t i cr e c o v e r y h a n d l e ，d r a p a b i l i t y ，a b r a s i o nr e s i s t a n c ea n dh y g r o s c o p i c i t ya r ev e r yg o o d 捣织物化堂良性厦甚染色王艺班究 一 基塞摘要 t h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o np e r f o r m a n c eo ft h ed y e i n gp r o c e d u r eo fm o d i f i e d c o t t o nf a b r i cw e r es t u d i e d t h er e s u l t sh a v es h o w e dt h a tt h ee n v i r o n m e n ti t e m si n c l u d i n g c o l o rc h r o m a , p h ，c o d ，b o da n ds so fr e s i d u a ld y e i n gs o l u t i o nh a v er e a c h e dt h es e c o n d c l a s se m i s s i o ns t a n d a r dr e g u l a t e db yg b4 2 8 7 1 9 9 2 k e yw o r d s ：c o t t o nf a b r i c ；c h e m i c a lm o d i f i c a t i o n ；d y e i n g w r i t t e nb y ：m e n gc h u n l i s u p e r v i s e d ：t a n gp e n - c h e n g ，c h e ns h u i _ l i n y 9 5 7 2 3 0 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提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，本论文不含其他个人或集体已经发表或 撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材 料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方标明。水人乐 担本声明的法律责任。 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、中国 社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采 用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容十 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊谨) 论 文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：莲重监日 期：丝! f f ：至? 导师签名 揎拯物化堂兹性厘甚染色王艺班究 墓= 童绽述 第一章综述 随着人们日益注重穿着健康和岽尚自然，棉纤维从众多的化学纤维中义重新确立 了其重要地位。然而，棉通常采用活性染料和直接染料染色，由于其上染率不够高而 需要应用大量的电解质，根据染料结构、颜色的不同，用盐量一般为3 0 - 15 0 9 l 1 2j 。 但大量电解质的使用会造成含有大量染料和豁的废水而严重污染环境。f = i 前对印染废 水中有机化合物的处理取得了很大的成就，但对染色过程中大量加入或生成的无机盐 ( 如氯化钠、元明粉) 还不能通过简单的物理化学及生化方法加以处理口j 。高含盐量的 废水的排放将直接改变江湖河水的水质，破坏水的生态环境，其次盐分的高渗透性将 导致江湖及印染厂周边的土质盐碱化，降低农作物的产量。因此，很久以来许多研究 工作者一直致力于探求纤维的化学改性，以提高其染色性能。 p e c h a m i n e 是一种分予量低、含氮量适中的聚环氧氯丙烷胺化物，通过改性， 能提高棉纤维对染料的上染率，达到实质上的竭染，实现染色废水中摹本无盐无染料 的清洁染色的目的1 4 l 。 一、纤维素的化学反应性对染色性能的影响 棉纤维的基本成分是纤维素，纤维素是一类重要的亲水性纤维。纤维索分f 链。 j 具有大量的羟基，不仅可以和许多化合物作用，对纤维本身改性，而且在染料的上染 过程中起着重要作用。 纤维素的化学结构是由许多p - d 葡萄糖剩基彼此以1 ，4 - 甙键连接而成的线形大 分子，其化学式为( c 6 h l 0 0 5 ) n ，其结构式见式l - 1 。 广 宁h 2 0 h 掣9 h 贬in c r cu h 二奠ht ：。_ 从上式可以看出，纤维素分子链中每个葡萄糖环上有3 个羟基，虽然它们赴j i 染 过程中起到了重要作用，但其结合染料的能力较差，例如近年来棉织物通常采用活性 染料染色，纤维素与染料之间发生亲核取代反应，如式i - 2 。 揎鳃物位掌兹性区甚羟色王艺班究k 生l ! 是蓝 d n h n c 。 o n h n o c 8 “ ii+ 。；一一。l o y r ，i i + ”c ： ”。 “。 ri l r ( 1 2 ) l 卜zj 由于纤维素的羟基亲核反应性不够强【5 1 因此染色要在碱性条件下进行，染料的 上染率和固色率又不是十分高，有许多的水解染料形成。另一方面，在碱性条件卜， 纤维素发生电离而带负电荷，与之反应的活性染料、直接染料等为阴离子染料，同样 发生电离生成色素阴离子，这样它们之间产生电荷斥力，如式1 3 所示，使染料对纤 维的直接性降低，从而造成上染率低及染化料的浪费。 c e l l o hj ! 旦j c e i i o + h + d s o 圳a + d s 0 3 + n a + ( 1 3 ) i i l 前。为克服纤维索与色素阴离子之间的电荷斥力而造成染料对纤维直接性低的 问题，普遍采用向染浴中加入中性电解质，其原理是利用电解质电离出的i i 离一l 和 纤维索所带的负电荷，有利于消除其与色素阴离子之间的电荷斥力，增加染料对纤维 的直接性，从而提高上染率。如式1 4 c e l l o h 皿c e i i o - + h + c e 一o 堕+ c e i i _ o n a ( 1 4 ) 二、改善纤维索染色性能的发展历史及现状 在改善纤维素纤维染色性能方面，国内外纺织染整科技工作者作了人量的j ：作， 归纳起来大致有3 种途径【研，一种是对纤维的物理形态和微结构改变，使染色性能发 生变化。例如利用强碱对织物进行丝光，利用酶处理的方法，还包括用液氨处理等均 会改变纤维素的微结构，甚至引起晶形变化，导致染色性能有所改善。另。种改性足 对纤维表面改性，这包括物理、物理化学及化学方法，例如低温等离j i 处理、& 山化 学接枝等，纤维表面改性后也会引起染色性能发生改变。还有一种途径就是对整个纤 维包括表面和内部进行化学改性。例如纤维素的胺化改性、氨基聚合物改性、活化改 性等，这种改性一般会引起纤维素染色性能的更大改善。 2 捡织物化堂兹拄厘甚銎色王艺班究簋二童绽述 纤维素纤维的化学改性始于2 0 世纪2 0 年代，所使用的试剂和方法很多，大致可 分为以下几个方面。 ( 一) 纤维素纤维的胺化改性 早在1 9 2 6 年，人们就开始探讨纤维素纤维的胺化方法来改善其染色性能1 5 i ，得到 氨基纤维素，反应式如l 一5 所示 c e “一。c h 。z 一c 一。一c e l l - - o - - s o t 焙 烘温度 焙烘时间。确定改性条件为：改性剂用量1 0e ：l ，碱剂用量l o l ，焙烘温 度1 3 0 ，焙烘时间1 分钟。 进一步对改性剂用量和碱剂用量进行实验，结果表明，浅色织物8g l ，深色织 物 0 9 l ，可达到较好的改性效果。因此，浸轧法改性条件可确定为：改性剂用吊8 1 0 g , l ，碱剂用量8 1 0 l ，焙烘温度1 3 0 c ，焙烘时间1 分钟。 3 、室温堆置法改性工艺 织物分别在浓度为1 0g l 、3 0g l 、5 0g l 的改性剂和烧碱的工作液中二浸一- $ l ， 室温堆置2 4 小时，取出水洗，自然凉干。随后进行活性红k 一2 g 的无盐无铖染色。 结果为：改性剂和碱剂为1 0g l 时，上染率为4 9 3 ：改性剂和碱剂为3 0g l 时， 上染率为5 5 3 ：改性剂和碱剂为5 0 l 时，上染率为6 0 9 。结果表明，改性剂和 碱剂用量越大，改性效果越好。 通过上述三种改性工艺的比较表明，浸渍法改性效果最好，浸轧法改性效果次之， 室温堆置法改性效果最差，说明p e c h a m i n e 和纤维之间的反应需要在一定的温度f ， 但温度也不需要太高。 ( 三) 改性剂用量与染料用量 经大量实验表明，改性剂用量与染料用量及染料的直接性有关。不同染料用量， 竭染所用改性剂用量不同。1 o w f 染料用量，改性工艺为：改性剂用量为2 3 9 l ， 碱剂2 3 9 l ，8 0 c 条件下处理3 0 分钟。直接性大的染料改性剂用量可相应减少。 6 捣缀物化堂夔性厘甚銎色工艺班究 堑二童撮堡翅曲他堂荩丝 ( 四) 改性后染色工艺条件优化 改性后纤维的性能发生了很大的变化，用酸性、直接染料、活性染料染色小需要 加盐促染，活性染料固色不需要加碱剂，所以改性后影响染色的工艺条件主要是染色 温度和时间。 l 、x 型活性染料染色：改性后棉织物用2 0 w f 的活性黄x 一6 g 染色，染色工 艺为：4 0 入染，升温至不同温度染色3 0 分钟取出水洗，测定上染白分率。结果见 表2 1 。从表2 1 可以看出，x 型活性染料染色温度选用5 0 c ，时问3 0 分钟，即可 使2 染料量上染率达到9 9 左右。 表2 - 1x 型活性染料染色结果 同样的方法确定以下染料的染色温度和时间： 2 、k 型活性染料染色：染色温度选用9 5 c ，时间3 0 分钟，即可使2 0 w f 染 料量上染率达到9 9 左右。 3 、b 型活性染料染色：染色温度选用7 0 c ，时间3 0 分钟，即可使2 0 、v f 染料 量上染率达到9 9 左右。 4 、酸性染料和直接染料：染色温度选用9 5 c ，时间3 0 分钟即可使2 0 w f 染料量上染率达到9 9 左右。 ( 五) 改性后棉织物的染色 、 棉织物采用浸渍法改性，改性工艺为：改性剂浓度8 l 、烧碱用量为8g l ，浴 比1 ：2 0 ，4 0 开始，以2 分的速度升温至8 0 ，处理3 0 分钟后水洗至中性。 改性后棉织物用2 0 w f 酸性染料、直接染料、活性染料染色，染色工艺为：5 0 入染，升温至9 5 c ( x 型染料5 0 c ，活性b 型染料7 0 c ) ，染色4 0 分钟取出水洗， 测定上染百分率。结果见表2 2 。 从表2 - 2 可以看出，棉织物采用浸渍法改性，能使直接、酸性、活性等阴离子型 染料达到较好的改性效果，改性后染色平衡上染百分率均能达到9 5 以上。活性染料 固色率能达到9 0 以上。染色残液色度及皂洗液的色度大大降低，为清洁染色打下基 础。 搞织物业堂基性厘甚薤色王苎班窥筮三童监丛扬曲丝堂丑丝 染料 来改性 改性 ! 堂塑塑苎! 一 直接红4 b e 9 0 2 9 9 8 直接橙s 9 1 3 9 9 2 直接湖蓝5b 7 2 6 9 9 ，6 皇量室笙! ! 垦兰! ! ：! ! ：! 一 活性红k - 2 g 3 0 1 9 3 7 9 0 6 活性红k 3 b 3 4 8 9 9 6 9 5 4 活性黄k - 6 g 4 3 2 9 9 5 9 6 一 活性黄k - 4 g 3 9 4 9 6 2 9 29 活性黄k r n 5 8 8 9 8 6 9 4 6 活性蓝k g r 3 8 6 9 9 6 9 6 4 活性艳蓝k 3 r 3 8 6 9 9 89 55 活性红b f d 4 b 7 2 3 9 6 1 9 23 活性红b - 2 b f 3 2 59 9 1 9 4 2 活性黄b - 4 r f n 5 4 6 9 8 9 9 45 活性兰b 一2 g l n 5 4 9 9 9 2 9 6 6 活性红b f 3 b n 4 2 5 9 6 6 9 1 2 活性黄b - 6 g l n 3 1 1 9 7 2 9 3 1 活性红b f d 3 r 5 2 5 9 8 1 9 32 活性蓝b f g 5 0 2 9 9 8 9 6 - 9 活性蓝b f - 2 g 5 5 9 9 3 2 9 0 、5 活性红x - 3 b 3 3 6 9 6 7 9 1 2 活性艳橙x g n 3 6 7 9 3 6 9 0 6 适丝堇茎点墨 ! ! ：! ! ! ：! ! ! 兰一 酸性红e 9 8 3 酸性红a 3 b 9 9 6 酸性黄a r 9 8 3 酸性蓝a r 9 8 7 酸性椽e s t 9 6 8 依利尼尔红a 3 g 9 8 2 依利尼尔黄a 4 g 9 2 5 依利尼尔蓝a 3 g 9 7 6 捣缦物化堂夔性厦墓鎏色王艺班究簋：童捡堑i 扬的丝望：邀丝 四、小结 1 、棉织物可采用浸渍法和浸轧法进行改性，浸渍法染色平衡上染白分率能达到 9 0 以上，通过优化工艺都能达到较好的改性效果。 2 、改性后棉织物可采用酸性染料、直接染料、活性染料在中性无盐条件下染色， 实现染色废水中无盐无碱，基本无染料的清洁染色的目的。 3 、利用直接染料、活性染料、酸性染料来表征改性效果，通过对改性剂浓度、 烧碱浓度、改性温度、改性时间及浴比对改性效果的研究探讨，结果表明：2 0 w f 染料量浸渍法改性的最佳改性工艺条件为：改性剂浓度6 8g m 、烧碱用帚为6 8g l 。 浴比1 ：2 0 ，4 0 。c 开始，以29 c 分的速度升温至8 0 ，处理3 0 分钟后水洗至中性。 4 、焙烘法改性的工艺条件为：2 0 w f 染料量改性的最佳改性工艺条件为：改 性剂浓度8 1 0 l 、烧碱用量为8 1 0g l ，二浸二轧，轧余率为8 0 ，在6 0 7 0 。c 卜 烘干，然后在1 3 0 温度下焙烘1 分钟，水洗至中性。 5 、改性剂用量与染料用量和染料的直接性有关，染料用量低，直接性高，可相 应减少改性剂用量。 6 、改性后棉织物染色工艺条件为：x 型活性染料5 0 。c ，b 型活性染料7 0 。c ，k 型活性染料、直接染料、酸性染料9 5 ，3 0 分钟。 揎织物化堂兹挂厦甚鍪色王艺班宜筮三茔夔性捣织物的鎏正焦能 第三章改性棉织物的染色性能 一、概述 棉纤维用p e c h a m i n e 改性后，阴离子染料染色机理发生了变化，j 在小加电解 质的中性染浴中染色，并且上染速率很快，染料与纤维的结合力增加。其染色1 ，i ：能也 会随之改变，本文探讨了酸性染料、直接染料、活性染料采用浸渍法染色的改性棉的 染色性能。 二、实验部分 ( 一) 实验材料与仪器 2 1 x 2 1 棉纱卡经退煮、漂白和丝光后的半制品( 新乡日j 染j 提供) ； 改性剂p e c h a m i n e ( 东华大学提供) ； 染料( 工业品) ； 哈氏切片器： m s c 一1 型多光源分光测色仪( 日本须贺试验机株式会社) 。 ( 二) 实验方法 浸渍法染色：未改性棉织物采用常规加盐加碱染色方法。 改性棉织物染色是在中性9 5 ，3 0 分钟。 浸轧法染色：未改性棉织物采用常规加盐加碱浸轧染色法。 改性棉织物二浸二轧，7 0 。c 烘干，1 0 0 。c 汽蒸2 分钟，然后水洗、烘干。 染料节约量：将未改性棉织物采用1 o 、2 o 、3 o 、4 o 、6 、8 、1 4 、 1 6 、2 0 、2 5 、3 0 染料的染色，测定i u s 值，作m 染料用帚一k s 关系 f i 线： 改性棉织物采用l 染料量染色，测定k s 值从曲线中查出与其k s 值相同的未改 性棉织物的用量进行计算： 染料节约量= 圭垫竺堡塑鍪乌嘉蕃篓荔翕鏊蒸篓挈鎏业。 匀染性的表征：用m s c l 型多光源分光测色仪，测定用活性红k 2 g 、活性蓝 k - g r 、活性黄k - 4 g 、直接橙s 、酸性红e 染色的棉织物染样( 3 0c m 2 0c i l l ) ，在其 捣织物圭匕堂夔挂厘甚基色王艺班宜 筮二童邈丝盘丛物曲筮匕性能 上任取l o 个点，测定最大吸收波长处表面色深k i s 值，然后求出1 0 个点k s 的平 均值，根据下列公式，计算染色的不匀率u 。 u = 式中，k s ，表示第i 次测定的表面色深，r l 表示测定的次数。不匀率越小，匀染 性越好。 取3 0c r u x 2 0 锄用活性红k - 2 g 、活性蓝k g r 、活性黄k 一4 g 、直接橙s 、酸性红 e 染色的改性棉织物染样，在测色仪上测1 0 个点的总色差值、饱和度差值、色涮差 值及明度、饱和度、色调的极值差和偏差。 透染性的测定：用在显微镜下观察法，将染色织物中的纱线拆下，用哈氏切”器 做纱线横截面切片，将做好的切片4 0 0 倍显微镜下观察横截面。就可以看出织物中纱 线的透染情况，对用酸性染料、直接染料、活性染料染色的织物分别拆纱，观察织物 中纱线横截面。 染色牢度：耐洗色牢度按照g b t 3 9 2 1 3 - 1 9 9 7 的方法测定；摩擦色牢度按照 g b t 3 9 2 0 1 9 9 7 的方法测定。 三、结果与讨论 ( 一) 改性棉纤维与阴离子染料的结合状态 l 、改性棉纤维与酸性染料的结合 酸性染料对纤维素纤维的直接性很低，几乎不能上染纤维素纤维。它通常l ：要川 于蛋白质纤维和聚酰胺纤维，酸性染料吸附蛋白质纤维和聚酰胺纤维主要依靠离子键 力和范德华力。 改性棉纤维分子中接上了叔胺基( - n r 2 ) ，在水中一定条件下有瞬时的正电荷， 在染液中酸性染料d s 0 3 n a 离解成n a * 和d s 0 3 一，改性棉纤维对染料的色索j 离子d s 0 3 之间的电荷斥力降低，它们之间以离子键方式结合，范德华力也会起 定的作用。 将用酸性染料红e 染色的改性棉织物用吡啶+ 草酸盐和d m f 都可使其完全剥色， 如表3 - i 所示，表明改性棉纤维与酸性染料之间的结合力不大，只有离子键结合。 捣堡物化堂弦挂厘甚貔色王艺班宜堑三堑鳇世捣继物的狴丑世能 表3 - 1 不同剥色剂对棉的剥色 毗啶+ 草酸盐 d m f 染色用染料 未改性改性术故性故忡 酸性红e完全剥色完伞剥色 宣接大红4 b e完全剥色完全剥色完全剥色少量剥色 活性艳红k _ 2 g不能剥色不能剥色不能剥色不能剥色 2 、改性棉纤维与直接染料的结合 直接染料分子结构呈线型，具有平面性。染料分子结构上具有氨基、羟基、偶氮 基、酰胺基。直接染料能与纤维素分子上的羟基形成氢键和范德华力结合。 改性棉纤维分子中带有叔胺基，使纤维在水中有瞬时f 电荷产牛，与带负电荷的 染料色素阴离子之间的电荷斥力降低，有部分离子键结合，因此改性棉纤维与直接染 料在形成氢键和范德华力结合的基础上，还形成离子键结合，结合力较未改性棉纤维 大。 从剥色实验看。直接大红4 b e 染色的未改性棉纤维能被d m f 水溶液完令剥色 而改性棉纤维上的染料只有少量被剥下来，但可被吡啶草酸盐溶液完全剥色，如表 3 一l 所示。毗啶草酸盐的极性较强，它能把与纤维结合力较强的染料从纤维上溶解卜| 来，说明改性棉纤维与直接染料之间的结合力强于末改性棉纤维。从i 叮证实了直接染 料与改性棉纤维之间有离子键结合，同时其平面型大分予以范德。# 力、氰键勺纤维素 大分子结合。 3 、改性棉纤维与活性染料的结合状态 活性染料上染纤维素是通过亲核取代反应，即纤维素负离子取代活性染料上的活 性基团，如式3 - 1 。 o “”、c cc jj j “。 8 r ( 3 - 1 ) 活性染料与纤维素之间形成共价键结合。改性棉纤维上含有瞬时阳离子基，洒 性染料在水中发生电离，生成色素阴离子，这样改性棉纤维与色素阴离子之矧产牛静 。 屺 + 一 o 、0 0 z j 洲 一嘎 洲 一 黯 揽织物化堂兹挂厦甚垫鱼王艺班究 墓三童弦丝捣丛扬的基鱼蛙能 电引力，可形成离子键结合，并且更有利于染料上的活性基与纤维素之间发生亲核取 代反应，所以改性棉纤维与活性染料之间既有共价键结合又有离子键结合。 ( 二) 改性棉纤维的上染速率 酸性染料、直接染料、活性染料对改性棉织物的上染速率曲线分别见幽3 1 、3 - 2 、 和3 3 。从这3 个图中可以看出，对于改性棉织物，无论酸性、商接还是活 ， - 染料， 在1 5 分钟内，上染率已高达6 0 以上，染色3 0 分钟后，基本达到染色甲衡。末改性 棉在1 5 分钟内上染率仅2 0 左右。 一 褂 蒜 叫 拿 一 褂 卷 q o2 04 06 08 010 012 0 时间( r a i n ) 图3 - 1 酸性红e 的上染速率曲线 02 04 06 08 01 0 012 ( 】 时间( m ir 1 ) 图3 - 2 直接红4 b e 的上染速率曲线 鲫 如 加 o 如 加 0 捣织物化堂夔性厦甚越色王艺班究 箍童基挂捣织物的缝正性能 1 0 0 8 0 尊6 0 熹 ：- t 4 0 2 0 0 o 2 04 06 08 01 0 01 2 0 时间( m i n ) 图3 - 3 活性红k - 2 g 的上染速率曲线 改性棉纤维上染速率明显提高的原因，用图3 1 曲线说明，酸性红e 能上染改性 棉纤维，并且上染速率曲线与其在强酸浴中染羊毛相类似，结合方式以离子键( 静电 引力) 为主，因此上染速率较快。从图3 2 、3 3 中可以看出，汽接染制、活1 叫：染料 上染改性棉的速率曲线与图3 1 中酸性染料染羊毛的相似，直接染料、活件染料卜染 改性棉纤维与酸性染料有相似之处。 从上述实验结果的分析可见，阴离子染料在改性棉织物上的上染速率高，这有利 于快速染色，但上染过快会导致染色不匀，而且又难移染，所以应注意染色列温力。弋。 可采用低温入染并逐渐缓慢升温的方式进行染色以达到既快又均匀的染色效果 ( 三) 改性棉织物的染色牢度 采用活性染料、直接染料、酸性染料对改性棉织物染色，未改性棉织物采用商接 染料、活性染料常规加盐加碱染色，染样的耐洗牢度和摩擦牢度如表3 2 和表3 3 所 示。 从表3 2 和表3 3 可以看出，对于所选的染料，改件棉织物利用浸渍法染色，与 未改性棉相比，织物的干、湿摩擦牢度和耐沈牢度指标稍有下降，相差不人， 从染料与改性棉织物的结合状态分析可知，上染的阴离子染料均能通过它的磺酸 基与棉纤维上的瞬时阳离子形成离子键结合，而且有利于与染料大分子产生共价键结 合，增加了染料与纤维之间形成共价键结合的几率，但由于p e c h a m i n e 改性剂分r 撞绍堑位堂兹蛙厘甚鎏鱼王艺盟塞蕴三童煎世损筮塑的基鱼丝熊 本身没有明显的阳离子性，离子键的结合不是很牢固。因此，对于改性棉织物若用直 接染料、酸性染料染色后最好用固色剂处理。 表3 - 2 直接染料、活性染料利用吸尽法染棉织物的染色牢度 摩擦牢度( 级)皂洗牢度( 级) 染料棉织物 干湿褪色沾色 未改性 4331 2 直接红4 b e 改性 3 422l 一2 未改性 433 41 2 直接橙s 改性3 4 2 3 41 一： 未改性433l 一2 直接湖蓝5 r 改性 322l - 2 未改性4 5 445 活性红x b 改性 43 43 45 未改性4 5 4 4 55 活性红k 2 g 改性 4 53 445 未改性 4 - 5445 活性黄k - 4 g 改性 4 53 445 未改性 4 - 5445 活性蓝k g r 改性 4 - 53 - 435 未改性 4 - 5445 活性红b f d 4 b 改性4 53 4 4 5 活性红b f - 3 b n 未改性 4 - 5445 改性4 53 445 未改性4 544 _ 活性黄b f d 3 r ) 改性4 53 445 表3 - 3 酸性染料染改性棉织物的染色牢度 摩擦牢度( 级)耐洗牢度( 级) 染料 干湿褪色沾色 酸性红e4 52 341 2 酸性黄e4