羊毛蚕丝混纺织物浴法染色同色性研究.doc

内蒙古工业大学本科毕业论文学校代码： 10128学 号： 201121803054 本科毕业论文题 目：羊毛/蚕丝混纺织物一浴法染色同色性研究学生姓名：刘广增学 院：轻工与纺织学院系 别：纺织工程系专 业：纺织工程班 级：纺织工程11-2指导教师：王利平 教授二 一五 年 六 月II摘 要本文的目的是研讨羊绒/蚕丝混纺织物同浴染色后同色性的效果。在羊绒/蚕丝同浴染色过程中的困难在于羊绒和蚕丝在形态结构、物理特性和化学组成上差异非常大，这些差异一定会使这两种纤维在染色过程中有鲜明的差异。经过对羊绒、蚕丝的外观、内部结构和物理化学性状能力开始剖析，对染料品种的选用、助剂的用量及染色工艺条件等几个方面对羊绒/蚕丝的染色工艺进行了探究，并且初步认为：（1）对羊绒/蚕丝染色前的处理过程中，不管是纤维化学分子发生交链键合，还是其内部构造产生结构转化，纤维的疏水水平都相应的增加了，所以染色时应该选用元明粉做膨化剂，阿白格做匀染剂，以提高这两种纤维的同色性；（2）选用30g/L左右的渗透剂，1%左右的匀染剂对于羊绒/蚕丝染深颜色以及提高纤维的同色性也非常重要；（3）采用疏水性能比较强、分子量相对较大的活性染料，这样不但能可以效地提高纤维的同色性，还能使纤维的色牢度相应上升。针对羊绒/蚕丝同浴染色过程中这两种纤维存在色差的原因，参照羊绒/蚕丝混纺纱线同色性的色差标准，在染色工艺条件方面做了一定的实验，而且确定了羊绒/蚕丝混纺纱线同浴染色过程中相对较好的染色工艺条件。关键词：同浴染色；同色性；染色工艺AbstractIn this paper, cashmere / silk blend fabric dyeing bath after problems with the same color. Difficulty in cashmere / silk bath dyeing process is cashmere and silk in the form of structure, physical properties and chemical composition are very different, these differences will make these two fibers have a distinct difference in the dyeing process. By cashmere, silk appearance, internal structure and physical and chemical properties were analyzed several aspects of the choice of the type of dye, the amount of aid and conditions on dyeing cashmere / silk dyeing were studied, and the preliminary view that: (1) for the processing of cashmere / silk before dyeing, whether it is fiber chemical molecules cross-linked bond, or its internal structure and structure transformation, hydrophobicity of the fibers increases correspondingly, so it should be the choice of the Yuan and Ming staining Powder of bulking agent, A white cells do leveler to improve both the fibers of the same color; (2) use penetrant 30g / L or so, about 1% of leveling agent for cashmere / silk dyed dark color and increase fiber of the same color is also very important; (3) the use of relatively strong hydrophobic property, a relatively large molecular weight reactive dyes, so not only can effectively improve the fiber of the same color, but also to a corresponding increase in fiber color fastness.For these two reasons for the presence of fibers color cashmere / silk bath dyeing process, the same color standard color in the dyeing process conditions made some experiments with reference cashmere / silk blended yarn, and determines the cashmere / silk blends line with the bath dyeing process better dyeing process conditions.Keywords: bath dyeing; same color; dyeing目 录引 言1第一章 活性染料染色原理及展望21.1 活性染料21.2活性染料的染色原理21.3 活性染料染羊绒纤维31.4 活性染料染蚕丝纤维31.5研究现状41.6创新型研究5第二章 羊绒/蚕丝的结构与性能62.1羊绒的组成与结构62.1.1组成62.1.2结构62.2羊绒的物理化学特性72.2.1物理特性72.2.2化学特性82.3蚕丝的特点82.4蚕丝的结构92.4.1蚕丝的组成92.4.2蚕丝的结构102.5蚕丝的性能102.5.1物理性能102.5.2化学性能11第三章 羊绒蚕丝混纺织物同浴染色133.1实验材料及药品133.2实验仪器133.3评定标准143.4染色工艺143.4.1染色工艺流程143.4.2元明粉143.4.3PH值153.4.4浴比173.4.5温度183.4.6保温时间203.4.7染料浓度233.5正交实验243.5.1正交试验简介243.5.2正交试验步骤253.5.3正交试验设计26结论33参考文献34致谢36引 言虽然大部分的羊绒制品都被加工成了高档的消费产品，但是现代的消费观念还是驱使人们购买这类产品。所以，我国的羊绒制品行业在我国的消费份额中占很大的比例，对于研发新的羊绒产品尤为重要。由于羊绒纤维细度细、强力低，纺高支纱困难，从而使得羊绒制品难以向轻薄化发展，同时，纯羊绒制品的原料成本较高，难以被更广大的消费者所接受1。从羊绒产品自身的实用方面来考虑，并不是像大多数人们所认知的羊绒的含量较高时质量就会较好，而是应该适当添加一些性能较好的纤维进行混纺，从而使羊绒产品避免容易磨擦起球或损坏、容易受力改变形状等不足。综上所述，开发羊绒的替代纤维和羊绒混纺产品有着重要意义2。这样能够缩小羊绒的使用量，从而达到环保、降低成本的效果，也可使羊绒制品穿起来更加舒适。随着社会观念的不断变化，纺织产品的发展趋势越来向高档、轻薄型倾斜。为了符合人们对现代纺织产品观念的标准，当今被研发出的最新羊绒与其他纤维纺制出的产品大多数是在款式设计方面的创新意识，融入时尚元素。国际服装市场上，纯天然纤维的高支、高密轻薄化的产品成为当前的潮流，顺应这一趋势而产生了蚕丝与羊绒混纺的纺织品。这对满足消费者使用舒适性能以及人类对保护生态环境的健康理念有着具大的现实意义。蚕丝织物具有好看的光泽，丝绸做成的衣服穿起来舒服、美丽、雅致，对人体具有非常好的保健性能，抗霉菌性好。纯羊绒纤维与生俱来的高贵特性是其它纤维无法达到的，纯羊绒纤维具有较细的细度、柔软的质地、柔和的光泽、滑糯的手感，产品具备较好的服用特性，是现代社会都认可的高档织物，广大消费者的都非常喜爱。羊绒蚕丝混纺制品是两种最好的蛋白质天然纤维的较好结合，集蚕丝、羊绒的特性于一体。不但具备蚕丝的飘顺、爽滑，而且具有羊绒的滑糯、柔软，强度较好，清洗较容易的性质，对于夏天的羊绒蚕丝混纺制品，轻巧、单薄、滑爽，有拉伸恢复比较好，缩水率大大降低，抗皱性明显提高，是其他服装没有办法达到的高档制品。第一章 活性染料染色原理及展望1.1 活性染料活性染料不但具备较好的湿热牢度和染料均匀的性能，并且颜色比较亮丽，应用便捷，颜色种类完备，成本较低。活性染料虽在上染反应时活性染料在水中丢失了和纤维的发生化学结合的性能会，从而达到减少染料的使用率。因为活性染料具备上面所说的好处，它变成了纤维、纱线、织物染色和印花的一种性能非常优良的染料，同时还有专供羊毛染色的活性染料。活性染料与其它染料不同之处在于分子中具有能和纤维的某些基团反应形成共价结合的活性基3。活性染料的结构用通式表示为：图中：D表示发色体系或母体染料；W表示能够与水反应强烈的基团；A表示连接基；R表示活性基，基本上所有的活性基团是经过能够相互连接的基团和活性染剂本身芳香基相互连接。其中母体染料的要求是：不但具备鲜艳的色泽和较好的牢度，这样可以让活性染料具备优良的而且均匀上染和渗透特征，漂浮在液体中的染料也非常容易被清洗除去。1.2活性染料的染色原理羊绒和蚕丝纤维都包含-NH2和-COOH这两种活性化学成分，具有两性性质。由于在弱酸星的染浴中，纤维的羧基不会被电离，但是氨基会因为H+的存在而电离，最后让纤维中带有正电荷。活性染料能够和羊毛中的-OH、-SH，蚕丝中-OH进行化学结合生成共价键。所以就反应原理来说，活性染料染羊绒和蚕丝纤维时，活性染剂与蚕丝和羊绒间存在两种不同的吸引力。活性染剂对羊绒纤维和蚕丝素纤维上染原理是相似的，基本是经过亲核原理进行改变纤维颜色的。活性染料的反应分类，可以将其分为亲核取代以及亲核加成两种。应用于蛋白质纤维亲核取代的活性基一般是2，4一二氟嘧啶型和氯乙酰型3；亲核消除加成的活性染料品种较多，他们主要是丙稀酰胺或乙基砜系衍生物3。因此专供羊毛染色用活性染料的结构有-溴代丙烯酰胺型、N-取代-氨基乙砜型、一氯二氟嘧啶型等。1.3 活性染料染羊绒纤维活性染料在染染蛋白质纤维的的时候，它的匀染性能要比纤维素纤维的匀染性差一些，控制工艺条件要更严格。为了提高染色均匀性可加适当的加入一些起减慢上染效果的匀染剂。染色后要充分水洗，因为未键合的染料通过盐式键吸附在纤维上较不易洗去。羊毛对碱非常敏感，很容易被碱溶解4。浓色品种可用2-4%氨水（25%），在60-80处理去除未固着的染料。毛用活性染料的优点具有固色效果较好，染色较均匀及颜色比较亮丽等方面。羊绒专用用活性染剂在pH6时纤维上固着的染料较多，差不多全部附着纤维内部，但染料进入纤维最多的时候，却以pH56时最高。反之，pH高于羊毛等电点后，纤维分子不带正电荷，染料吸附量低，固色率也不高3。1.4 活性染料染蚕丝纤维目前蚕丝专用的活性染剂还有待以后继续开发研制。在实际的实验生产中，不管是毛用的活性染料还是纤维素纤维的染料都可对蚕丝纤维进行染色。采用一氯均三嗪染料对蚕丝纤维染色时，染料、碱剂和盐可加在一浴中。一氯均三嗪/乙烯砜异染料在pH=8-9的条件下染蚕丝可获得很高的上染料和固色率，其原因主要是在于它能使蚕丝上两大类亲核基团均充分发挥作用，从而使染料的固着率和染色的重现性均得以提高。如果再加适当的催化剂，效果更好，加有催化剂的固色pH以7.3-7.6时最好，pH过高，解吸严重；pH过低，固色反应太慢，而且染料容易遭到水解。由于蚕丝纤维结构的复杂性和蚕丝上亲核基团的多元性，由于染色条件的变化，可以改变蚕丝亲核基团的存在状态，使它们的反应能力发生改变。在染色中，当工艺条件出现偏差时，蚕丝上实际参与反应的亲核基团尤其是酚羟基的数量也发生变化，因而蚕丝活性染料染色的重现效果较差，需要经过多次的实验才能达到正确的结果。理论研究和实践应用均表明，在常规浸染时，蚕丝的活性染料染色拟控制pH=8-9，该范围是蚕丝上两类重要的亲核基团酚羟基和氨基共同的活性区间，可确保两类亲核基团均能与丝素充分反应，同时，该pH值范围，活性染料的水解也相对较少，因而在纤维上附着的程度好，染色效果比较好，并且较弱的碱性对蚕丝光泽和机械性能的损伤较小。1.5研究现状孙戒等3针对低温染色中蚕丝/羊绒的色差现象，对超声波在丝绒同浴染色中的应用进行了研究。通过做两次染色实验进行对比，一组实验中不用超声波去干扰，试验完成后，画出上染曲线图，另一组实验中，在染色过程中加入超声波干扰，试验完成后再画出上染速率曲线图，对比两种方法的上染曲线，得出一定的结论。结果表明，超声波对羊绒上染速率影响比较大，超声波对蚕丝的上染速率几乎没有什么影响。确定了最完美的染色工艺，经过利用完美参数进行染色后，蚕丝/羊绒同浴染色的色差等级能够达到45级3。刘建薪等5通过研究棉/丝/羊绒混纺简纱活性一浴染色工艺，分析前处理工艺中液碱和纯碱的使用量以及染色工艺中羊毛缓染剂、染料的选用和活性染色时纯碱的用量对染色效果的影响5。朱善长6详细分析探讨了如何掌握多种纤维混纺交织物的染色，提出保温染色时间要比单一纤维的长，染料的也应合理选择并增加用量，同样，前处理和整个加工的水质不可忽视等问题，需要严格把关。吴薇18在对羊绒、蚕丝的结构和性能进行分析的基础上，从染料的选择、染色工艺条件及助剂等几个方面对丝绒同浴染色工艺进行了研究。通过实验得出丝绒同浴染色最佳染色工艺，指出选用适当的渗透剂、中性盐、匀染剂对于丝染深色以及提高同色性都很重要；同时选用疏水性较强、分子量较大的酸性染料，不仅能有效地提高同色性，还能提高色牢度18。张璟等7通过实验分析，要实现真丝、羊绒一浴一步法视觉同色效应，必须从染料的选择、染色温度、$%值、元明粉用量、混纺比例等方面考虑7。而且指明了哪些染料可以使羊绒和蚕丝同色性接近。戚秀丽8经过试验分析出羊绒/蚕丝同浴染色同色性接近的最好工艺，并且应用到了实际的生产过程当中。综上所述，要达到丝/绒同色的关键是要筛选出适4%时，丝/绒同色效果良好。于丝/绒同色的染料，选择合适的染色助剂，并且采用较低的染色温度8。经过一段时间的不断摸索和生产实3工艺条件对同色性的影响践，我们已制定出了一套较理想的生产工艺且同色敬31温度果良好，但中等深度的颜色仍不能达到完全同色，还有低温有利于染料对蚕丝的上染高温有利于染料待于进一步研究和探讨8。张海燕等9查阅了古今文献，历时很长时间，对羊绒及其混纺织物同一浴缸、同一染料、同一参数染色做了大量的实验，分析了大量的实验数据分析，尤其对上染速率进行了深入彻底的研究，终于得到了一种既科学又简洁摸的测定上染速率的方法，那就是721型分光光度计测速法9。吴赞敏等10通过改变羊绒/蚕丝同浴染色的染色牢度，并利用了溶胶凝胶染色方法的基本原理，对其染色牢度进行了研究，主要研究正硅酸乙酯溶胶和钛酸丁酯溶胶对染色牢度的影响和固色效果的好坏，并且还对溶胶凝胶和固色剂一起加入染缸进行了实验，分析其染色牢度10。1.6创新型研究（1）低温等离子体作为当今绿色处理的前沿技术对纺织品染色整理领域的影响越来越大，所带来的低温环保的效果也越来越凸显，因此试用低温等离子体作为前处理工序对羊绒鳞片及蚕丝进行处理，期望达到降低羊绒鳞片对染料上染过程中的阻碍作用，从而增加上染速率。（2）酶处理同样作为低温处理方式能够更好的符合环保降耗的要求，其高效专一性能够更好的为处理目标服务，因此试用角质酶单独对羊绒鳞片进行处理达到简单剥蚀效果，从而试探羊绒与蚕丝同浴活性染料染色的可能性。第二章 羊绒/蚕丝的结构与性能2.1羊绒的组成与结构2.1.1组成羊绒的构成为角蛋白质，角蛋白质又包括高硫蛋白质和低硫蛋白质。高硫蛋白质构成了基质的大部分物质，它的分子链呈现定形卷曲的状态；具有螺旋结构的低硫蛋白质的分子链，在皮质细胞中，组成基本原纤12。基本原纤再组成微原纤，微原纤则进一步组成原纤12。2.1.2结构羊绒的横向切面与大部分动物纤维的横向切面类似，有的是圆形也有些呈椭圆形。通过显微镜观察羊绒的横截面可以看出有的是明显二片区域，但是有的也会偶尔出现三片区域，这三片区域从外到内依次为：鳞片层、皮质层和髓质层。当毛绒纤维比较细小的时候，通过观察它的横截面只有两片区域，即鳞片层和皮质层。羊绒鳞片结构特征：（1）羊绒纤维的躯干包裹着鳞片，基本上一到两个鳞片就可以环绕住纤维躯干。（2）通过电镜观察，鳞片绕纤维组成的圆环比较清晰，而且鳞片与纤维躯干的夹角比较小。（3）羊绒鳞片就像薄膜，平整柔顺，基本看不到纹路（4）鳞片与鳞片交错时，重合的部分较少，大部分都会覆盖在纤维表面，所以鳞片的密度比一般的羊毛要小很多。羊绒鳞片结构图，如图2-1所示。图2-1 羊绒的鳞片结构2.2羊绒的物理化学特性2.2.1物理特性（1) 吸湿性：羊毛的公定回潮率为2025，最高可达55，但羊绒比羊毛的吸湿性还好在这里我们把羊绒的吸湿性与羊毛通过实验进行比较。把相同情况下的的羊绒与羊毛一起置于能够调控湿度，温度恒定的仪器里，使箱内的湿度逐渐升高，每过2小时测一次它们的回潮率，可以画出羊绒和羊毛相对湿度与回潮率的曲线，如图2-2所示。由2-2图可以得出，不论何种潮湿的情况下。羊绒的吸水的能力总是要比羊毛的强。图2-2 羊绒以及羊毛的相对湿度与回潮率曲线（2) 摩擦性：羊绒的外覆鳞片，使其逆摩擦（滑动方向从毛尖到毛根）系数顺摩擦（滑动方向从毛根到毛尖）系数，通常用摩擦效应和鳞片度来表示该摩擦特性。（3) 毡缩性：羊毛纤维及其织品在湿热条件下，经机械力作用，使羊毛集合体逐渐收缩紧密，并相互穿插纠缠、交编毡化，这种性质称羊毛的缩绒性12。羊绒纤维的细度越细，它的毡缩性就会越强。（4) 强伸性：羊毛的断裂强度为0.9CN/dtex -1.5CN/dtex，在天然纤维中比较低，但断裂伸长率可达30%35%，但是羊绒的拉伸断裂性能、弹性都比羊毛好。2.2.2化学特性（1）酸的作用同羊毛纤维一样，羊绒纤维不易在酸性条件下反应，所以在酸性条件下蛋白质纤维不易分解。但酸对羊绒不是完全没有破坏作用的。在酸性条件下，由于H+的大量存在，可以减少-COOH的电离，并且可以和-NH2反应，这样一来纤维发生了化学反应，使纤维强度降低。随着H+浓度不断的提高，羊绒纤维中的-CO-NH-也会逐渐的与H+反应。当H+浓度处在一个低水平的时候，羊绒纤维的几乎不会与H+反应，物理性质也不会下降。若在80的酸液中不加热、短时间处理，强度只损失0.2。酸对羊绒纤维的破坏程度与溶液的pH值有关15。当pH4时，羊绒纤维开始受到明显的破坏，当pH10时，羊绒纤维基本都被破坏，物理性质极剧下降。羊绒受到碱的损伤后，纤维由原先的白色逐渐变成黄色，纤维发脆容易被拉断，手感粗糙。碳酸钠对羊绒的破坏作用虽不如苛性碱强烈，但在加工过程中，也需控制其用量和温度，否则，也会对纤维产生破坏作用。（3）氧化剂的作用氧化剂主要是用于羊绒纤维的漂白，和其他化学作用一样，氧化作用也改变了纤维为内部的化学分子式。光对毛纤维的氧化作用极为重要，因此阳光照射的时间和位置的变化引起了毛纤维的漂白和发黄的结果。2.3蚕丝的特点蚕成熟后会自己分泌丝液等丝液凝固后将自己包裹住，这条连续的长长的丝线就是蚕丝，人们也把它叫做天然丝，是一种天然纤维。天然蚕丝在古代就早已被人们利用，我国是桑蚕丝的发源地，早在6000多年前的中国就已经有运用天然蚕丝制造丝线、丝带，以及制作简便的纺织品。蚕丝很久很久就被人们熟知，是一种大自然纯天然的纤维，也是有资料可查的最早被人类所使用的天然动物纤维。蚕丝是一种重要的自然的动物蛋白质纤维，是高级的纺织原材料，具有细腻的手感、色泽艳丽、光泽柔和、外观华美、优良的弹力性能、吸水性强，由于其温和的性能和独有的爽滑手感。运用不一样组织构造，丝棉混纺织物可以变得更轻薄，也可以变得挺实。近年来，天然蚕丝以其优异的力学性能、出色的外观以及一定的保健性能受到越来越多人的关注，脱胶后的桑蚕丝制得的再生丝素纤维拥有独特的分子结构，具有许多独特的物理化学性质，特别是良好的生物相容性，对机体无毒性，无致敏和刺激作用，另外还具有优良的物理机械性能、降解性能，并且降解产物不会引起炎症反应14。2.4蚕丝的结构2.4.1蚕丝的组成蚕丝纤维是由丝素（fibrion）和丝胶（sericin）两种构成，在丝胶的包裹下两根长长的丝素相互粘连在一起构成了一条蚕丝纤维。在微观条件下，两根丝素通过丝胶相互粘连子一起组成了蚕丝，其横截面形态如下图2-3所示。图2-3 蚕丝的截面形态在蚕丝的组成中，除了丝素和丝胶两种蛋白质物质外，还含有少量蜡质物、无机物质和色素等15。蚕丝的组成如表2-1所示。表2-1 蚕丝的组成（%）品种丝素%丝胶%灰分%蜡质%蚕丝70-7520-300.5-0.80.7柞蚕丝80-8512-162.5-3.20.3-0.52.4.2蚕丝的结构在丝胶的包裹下两根长长的丝素相互粘连在一起构成了一条蚕丝纤维。单丝的横向切面成三角形，经过处理后的蚕丝纵向为光滑表面。丝胶的分布图如图2-4所示： 图2-42.5蚕丝的性能2.5.1物理性能蚕丝本身的强度和伸长率在众多的天然纤维中是相对来说相对优异的，但是蚕丝的各项性能也会因其他因素使其存在着区别，影响蚕丝的力学性质的因素，有蚕的品种、产地、饲养方法、蚕茧的舒解和蚕茧的丝纤度等。蚕茧部位的不同，使蚕丝得各种性质也相应的有所改变。丝素是蚕丝的主要部分，不与水相容，而且具备优异的物理化学特性，是构成蚕丝的基本物质。纯洁且没有杂质的丝素色白而通透，具备和珍珠一样的光泽度。丝织品之所以具有靓丽的光泽也就是丝素所具有的光泽所显现出来的。蚕丝中另一种物质就是丝胶，丝胶的性质和动物胶的基本相同，在一定温度条件下的水中可以被溶解。蚕丝的对水的吸湿作用也比敏感。用拼色、补色的工艺办法就可以染得色泽漂亮，鲜艳夺目的丝绸织品。而且蚕丝的保温性能也不错，同时耐热性与其他纤维相比也比较好。在110时，表面无变化，到达了170时强力才逐步开始下降。2.5.2化学性能（1）与水的作用在有机溶剂中蚕丝不会发生溶解现象。但蚕丝如果被放置在水中，一旦丝胶和水接触其就会迅速膨胀，与此同时一部分丝胶还会被溶解。蚕丝中的另一种物质就死丝素，丝素自身内在的够着，使得它不能向丝胶那样发生那么剧烈的迅速膨化，其只能发生缓慢的有限膨化，同丝素不能在水中发生溶解。要想使得丝胶的膨化更加彻底，我们就要在放入水中之前先将丝胶放入水中，这样丝胶在水中会随着温度的不断提升，而膨化的更剧烈和彻底。60将是丝胶溶解速率明显不同的一个节点，在这个节点之下丝胶的溶解，丝胶的溶解度非常缓慢，但在这个节点之上，溶解的速率会逐步的加快。即使速率加快，但是如果想使得丝胶全部溶解也是一个漫长的过程，至少要十个小时的时间才能完成，并且要保证在煮沸的情况下；如果想降低脱胶的工作时间，那么不得不做的一点就是，必须把温度提升上去，这样才能使得在短时间内能完成脱胶工作。丝素最重要的特点就是它的光泽，这也是蚕丝之所以能受到人们所喜爱的原因之一，所以在丝素的加工处理中我们要注意到这一点，短时间的高温处理并不会影响丝素的光泽，但如果处理时间较长，就是使得丝素内部构造遭到破坏，这样丝素的靓丽光泽就不复存在，也就失去了我们的使用意义。所以，在大批量的生产中，我们要借助化学试剂来进行对蚕丝的脱胶。天然蚕丝对水非常容易吸收，在常温环境里，蚕丝的吸湿性大约在8%9%，柞蚕丝一般在12%以上，吸湿达到极限值时吸湿率高达38%，而且散湿的效果和散湿的速度非常的快。（2）两性性质因为蚕丝分子中既包含有酸性羧基基团，又包括有碱性氨基基团，蚕丝纤维在不同酸碱条件下的溶液中，既可以与碱发生反应，又可以与酸发生反应。在丝素和丝胶分子中，大部分都是酸性基团占据优势，当所在溶液的pH值分别在3.65.3和3.94.3范围内的时候，丝素、丝胶自身的酸碱性不会显现出来，也就是处于中性等电位的状态。在当前这种条件之下，如果要是进行蚕丝的脱胶，脱胶的品质就很不理想，要使染料与纤维产生化学键的联合，也很有难度。蚕丝纤维在酸碱条件高于等电位点的中性溶液以及碱性溶液中携带负电位，这个时候若选择阴离子染料对其进行纤维的上染，便不可以发生化学键结合。与此同时，在漂洗加工时的碱性染液里面，由于蚕丝纤维携带上了负电位，应该尽量不选择用阳离子的活性剂作为为它的助剂，要不就会发生电位的吸附。（3）酸、碱、酶的作用酸、碱和酶都可以和丝纤素之间发生反应，使得丝纤素的内部构造发生改变，导致纤维的强度下降。但出于丝素和丝胶的分子构造存在着差异，即便是丝素结晶度高，分子结构致密，而丝胶构造疏松，所以丝素比丝胶对水解作用的抵抗能力要大很多。碱对丝素的作用是非常明显的，其中作用最强烈的的就是NaOH。在15%的NaOH溶液中，六分钟内就可以让桑蚕丝完全溶解掉，但是柞蚕丝因为自身在结构上和桑蚕丝的差异和不同则需要一个小时以上才可以溶解，即使在是在的NaOH稀溶液中，部分的丝素也会遭到破坏。对于日常生产中经常用到的Na2CO3、NH2H2O以及皂液、碱性盐，丝素和这些作用还是非常稳定的。酸对丝素的作用和碱比较算是比较弱的，无机酸（亚硫酸、磷酸）和有机酸（醋酸、草酸）的稀溶液对丝素几没有无影响。所以，在完成丝胶的脱离和染料上染以后，再用一些机酸来对蚕丝进行处理是很有必要的，可以使得蚕丝的色泽有所提高，并且使得光泽更加靓丽。随然液酸碱条件的变化其对蚕丝纤维作用的程度也在发生着变化，丝素和丝胶在等电位点小幅范围内的弱酸性染液和中性染液里面都是很稳定的，不发反应。在酸碱条件为1.659.8的范围内染液中，溶液几乎不会对溶液产生伤害，而酸碱条件如果小于3以及酸碱条件大于9.5的染液中丝胶可以被溶解和水解。所以在大批量工业生产中都是把酸碱条件控制在910.5的范围内进行脱胶工作。第三章 羊绒蚕丝混纺织物同浴染色3.1实验材料及药品实验仪器及药品见表1表1实验材料及药品材料厂家羊绒散纤维内蒙古鄂尔多斯羊绒制品股份有限公司蚕丝散纤维内蒙古鄂尔多斯羊绒制品股份有限公司兰纳素上海瑞贝贸易有限公司阿白格FFA瑞士汽巴公司无水硫酸钠(分析纯)天津永大试剂无水碳酸钠（分析纯）天津永大试剂冰醋酸（分析纯）北京市化工厂PH试纸部分实验使用的材料由实验室自制3.2实验仪器所使用的所有实验仪器见表2表2 实验仪器名称厂家HGTC100B常温振荡染色机佛山市顺德区亚诺精密机械制造有限公司KQ250TDV型数控超声波清洗仪昆山超声仪器有限公司JA5003电子天平上海天平仪器厂电热鼓风干箱上海博讯实业有限公司302A型调温调湿箱上海试验仪器总厂SC80A型色差仪北京康光有限公司3.3评定标准实验样品通过用SC-80A自动色差计测定的表观色深K/S值。由于蚕丝纤维与羊绒纤维的线密度、表面情况及对光的吸收、反射的性能有差异。因此，这两种纤维染同色时深浅是否一致，难以用上染百分率或单位重量纤维上的染料来说明，而只能用K/S值才能加以说明，K/S值越大，颜色越深；K/S值越小，颜色越浅16。同色性用同色平衡值表示：染料的同色性评定标准如下：当同色性平衡值K=1时，则羊绒/蚕丝两种纤维颜色相同；当K1时，羊绒的颜色要比蚕丝的颜色深；当值K绒丝绒绒丝绒丝图3-1元明粉浓度不同时的升温曲线实验分析：随着元明粉用量的提高，羊绒的颜色逐渐加深，而蚕丝则是发生了由浅到深再由深到浅的过程。由表可以看出当元明粉用量在30g/ml35g/ml的区间时，K值由小于1变为大于1，所以该区间内的同色性达到最好。3.4.3PH值pH值对染料和纤维的反应具有较大的影响。由于不同染料对纤维的亲和力有着不同的效果，染色过程中所调节的pH值也有所差别。当染液pH值较低时，羊绒纤维提供的染座较多，因此降低pH值可促使羊绒的染色。采用醋酸和碳酸氢钠调节PH。实验二：研究PH值对同色性的研究原料：蚕丝/羊绒各1g染料：活性染料（兰纳素）染色配方：兰纳素蓝 2% 阿白格1% 元明粉 30g/L 浴比 1：50PH值的变化见表3-2升温曲线见图3-2表3-2 PH的影响PH4567（K/S）绒8.23013.07611.52010.158（K/S）丝5.46311.5209.5866.968K1.511.141.201.46同色性较差最好好较差图3-2 PH值不同时的升温曲线实验分析：PH值对羊绒和蚕丝的上染影响比较大，从表中可以看出PH值在47的区间内，它们都是经历了上染颜色由浅到深再由深到浅过程，但是在该区间内蚕丝的变化大于羊绒。当PH=5时，两种纤维的上染效果最好且K值接近于1，所以PH=5时同色性达到最好。3.4.4浴比随着减少加入水的用量，可以使活性染剂的浓度有所上升，这样可以使颜色固着的速度和效果有所变好，从而达到节约染料的效果。染液的浴比大小与染色的色泽有较为密切的关联。浴比较大时，剩余染液中的染料剩下的比较多，染物的色泽浅。浴比小，染料上色多，染物的色泽深。一般浴比控制在1：301：70左右。控制好染物色差，尤其是生产批差，严格控制染色浴比是相当重要的。实验三：浴比对同色性的研究原料：蚕丝/羊绒各1g染料：活性染料（兰纳素）染色配方：兰纳素蓝 2% 阿白格1% 元明粉 30g/L 浴比 见表3-3升温曲线见图3-3表3-3 浴比的影响浴比1:301:401:501:60（K/S）绒18.72814.97411.9608.067（K/S）丝15.05613.73212.2849.954K1.241.090.970.81同色性一般好好一般图3-3 浴比不同时的升温曲线实验分析：浴比对纤维上色的深度影响最大，浴比较小时浴液中染剂的浓度相对较高。由3-3表可以看出，羊绒与蚕丝的染色深度是逐渐变小的，当浴比在1:40和1:50时K值是最接近于1的，在此区间的浴比，使同色性达到最好。3.4.5温度温度是影响染色过程的重要因素之一，它不但对染料的聚集形态有所影响，而且也对染料向纤维内部分散有一定的影响。温度变化还会引起纤维内外相溶液中离子浓度分配的变化，对纤维溶胀性能也有影响17。羊绒纤维外层是紧密地鳞片层，染料难以扩散通过，因此羊绒染色需要较高的温度和较长的时间，才能达到染色要求。但是，当在温度较高的环境下，长时间处理羊毛会破坏羊绒的结构，所以工艺上通常采用缓慢提高温度，让温度上升的速度与染料进入纤维内部的速度相统一，一般温度在8090左右。实验四：温度对同色性的研究原料：蚕丝/羊绒各1g染料：活性染料（兰纳素）染色配方：兰纳素蓝 2% 阿白格1% 元明粉 30g/L 浴比 1：50温度的影响结果见表3-4升温曲线见图3-4表3-4 温度的影响温度（）60708090（K/S）绒3.2425.4677.57610.676（K/S）丝5.5139.41111.5419.830K0.590.580.661.09同色性较差较差一般好60（1）温度6070（2）温度7080（3）温度8090（4）温度90图3-4 温度不同时的升温曲线实验分析：当温度较低时，羊绒的上染比较差，温度越高羊绒的上染越好，但是蚕丝却是温度在80左右时上染最好，温度升高它的上染效果就会下降。由表3-4可以看出，当温度在8090时，羊绒与蚕丝的同色性比较接近。3.4.6保温时间保温时间越长，上染的效果越好，但是由于羊毛在湿热的环境下容易损伤，所以一定要控制好保温时间。实验五：保温时间对同色性的研究原料：蚕丝/羊绒各1g染料：活性染料（兰纳素）染色配方：兰纳素蓝 2% 阿白格1% 元明粉 30g/L 浴比 1：70保温时间的影响结果见表3-5升温曲线见图3-5表3-5 保温时间的影响结果保温时间（min）30405060（K/S）绒10.63310.86410.79111.079（K/S）丝5.6956.9049.0179.126K1.871.571.201.21同色性较差一般较好较好30min（1） 保温时间30min（2）保温时间40min50min（3）保温时间50min60min（4） 保温时间60min图3-5 保温时间不同时的升温曲线实验分析：根据表3-4可以看出，保温时间对羊绒的影响不是很大，但对蚕丝的上染效果影响较大，保温时间月长它们的上染效果越好，当温度达到50min时上染效果就达到较好程度，再持续保温时间，会造成对时间的浪费。所以当保温时间为50min时，羊绒蚕丝的同色性达到最好。3.4.7染料浓度实验五：染料浓度对同色性的研究原料：蚕丝/羊绒各1g染料：活性染料（兰纳素）染色配方：兰纳素蓝 见表3-6 阿白格1% 元明粉 30g/L 浴比 1：50升温曲线见图3-6表3-6 染料浓度的影响结果染料浓度（wof）1%2%3%4%（K/S）绒4.7808.6978.99814.047（K/S）丝2.3735.4907.56216.829K2.011.581.1190.83同色性较差一般较好较好图3-6 染料浓度不同时的升温曲线实验分析：染料浓度也是影响同色性的一个重要因素，当染浅颜色是采用低浓度，深颜色时采用高浓度。由表3-6可以看出，由于羊绒和蚕丝对染料的亲和力不同，浓度较低时羊绒的上染效果较好，浓度较高时蚕丝的上染效果又要高于羊绒。当浓度在3%4%时这两种纤维的上染效果较好，K值接近于1，同色性较好。3.5正交实验3.5.1正交试验简介正交试验法是一种安排实验和分析实验的方法。在正交试验法中，为了便于试验结果的分析与解决，要对定性指标进行量化处理，即按评定结果将定性指标打出分数评出等级，用数量表示。在进行试验之前首先要明确试验的目的和试验指标。在正交试验法中对试验指标有影响的部分称为因素，在试验中可以人为地调节和控制的因素叫做可控制因素，而由于自然、技术和设备等条件的限制，暂时还不能人为调节的因素叫做不可控因素。经过长期生产实践积累的经验，人们对某些因素对试验指标影响的规律已经掌握的比较清楚，这就不必在试验中再考察了。 在试验中因素的状态变化，指标也会相应变化，变化的因素会有各种状态，这些状态因素的水平。一般我们把不能用数量来表示水平的因素，叫做定性因素。在多因素试验中经常会遇到定性因素，为了与通常的定量因素一样对待，就要对每个水平规定具体含义。 用正交试验法安排试验，需要用一类事先已设计好的表格，也就是正交表。每个正交表都有一个代号，例如代号是L9（34），“9”代表正交表的横行数，“4”代表正交表的纵列数，表头上面写着4个列号，表的左边写着9个行号。3.5.2正交试验步骤实验方案设计流程如图3-7图3-7 实验方案设计流程实验结果分析流程如图3-8图3-7 实验结果分析流程3.5.3正交试验设计本实验就是为了探究羊绒/蚕丝在同浴染色过程中同色性的问题，找出最优工艺，试验指标就是K值。根据已有的生产经验，结合前面单因素的实验结果，选择温度、浓度、浴比及元明粉用量这四个因素来考察，分别记为A、B、C、D。正交实验的因素水平表如表3-6所示，正交表如表3-7所示。表3-7 L9(34)正交实验的因素水平表因素水平A温度（）B染料浓度（%）C浴比D元明粉（g/ml）123808590353.541：401：451：50303540因为这是4因素、3水平的实验，所以可以选用L9（34）来进行试验。如表3-8所示。该表有9个横行和4个纵列组成，每一纵列“1”、“2”、“3”都出现3次，任意两个纵列，其横方向出现的9个数字对中，（1，1）、（1，2）、（1，3）、（2，1）、（2，2）、（2，3）、（3，1）、（3，2）、（3，3）都出现1次，也就是说，任意两列的字码“1”、“2”、“3”是均衡搭配的。表3-8正交表L9(34) 列号试验号 12341 1111 21 2 2 2 31 3 3 3 42 1 3 3 52 2 1 1 62 3 2 2 73 1 3 2 83 2 1 3 93 3 2 1把各个因素分别放在所选用的正交表表头的适当列上，这里把A(温度)、B （染料浓度)、 C(浴比)和D(元明粉用量)这四个因子分别放在L9（34）的4个列上。按照表4-6，把A、B、C、D对应4列上的1、2、3译成具体的水平。例如，A（温度）在第一列，就在第一列的“1”的地方写上80，“2”的地方写上85,这样依次下去，就得到正交实验方案表，如表3-9所示。表3-9正交实验方案表实验组号温度（）染料浓度（%）浴比元明粉用量（g/ml）实验结果11（80）1（3）1（1:40）1（30）21（80）2（3.5）2（1:45）2（35）31（80）3（4）3（1:50）3（40）42（85）1