应用阳离子改性剂DMA

1、本实验应用阳离子改性剂 DMA-AC寸亚麻织物进行接枝改性，采用活性染料上染改 性和未改性的亚麻织物，比较它们的 K/S值，并介绍了阳离子改性剂 DMA-AC勺作用机 理，研究了染色工艺条件对接枝改性亚麻织物染色性能的影响（其中包括温度、碱剂、 盐量、和染料用量的影响），并通过正交实验得出接枝改性亚麻织物染色的最优方案， 即在低盐及少量染化料的染色工艺条件下染色，且通过验证实验证实经此优方案染色的 亚麻织物的K/S值提高了 25%证明了活性染料染接枝改性亚麻工艺可实现提高染料的 利用率，节约染化料的用量，为工厂生产降低成本，并减少了染整加工过程中对环境造 成的污染，有效的实现了节能降耗，为经济

2、环保型生产打下了良好的基础。关键词：阳离子改性剂酸性染料 K/S值亚麻AbstractThis experiment carries on the stem grafting modification applicating of cationic modify ing age nt DMA-AC to linen textile, and uses on the reactive dyes to dye the modification and unmodified linen textile, compared with theirs K/S value, and introduced t

3、he cati onic modifyi ng age nt DMA-AC actio n mecha ni sm, and studies the con diti on of the dyeing progress to affected the stem grafting modified linen textile, including the temperature, the n eutralizati on age nt, the salty qua ntity, and the using amount of the dye, and obta ined the excellen

4、t project of the stem grafting modified linen textile through the orthogonal experime nt, n amely ,dye ing in the low salt or un der the dye ing tech no logical con diti ons with little dye and chemical age nt, which through the con firmati on experime nt con firmed that the dyed linen textile K/S v

5、alue enhanced25% after this superior project, and proved that the superior can enhance the ultilties of dye, saved the using amount of dye and chemical agent.This progress reduces the cost for the plant and reduced the pollution of dye in the entire process of dying and finishing which created to th

6、e environment,also realized the energy conservation and fallen consumes effectively.This excellent progress has built the good foun dati on for the econo mical en vir onmen tal protecti on producti on.Key word: cati onic modify ing age nt reactive dyes K/S value linen错误！未定义书签错误！未定义书签第4章结果与讨论174.1阳离子

7、改性后的亚麻织物的染色性能的变化 174.1.1固色温度对染色性能的影响 174.1.2盐对染色性能的影响194.1.3碱剂对染色性能的影响 204.1.4 染料用量对K/S值的影响224.2染色牢度244.3正交实验与结果分析24结论27参考文献28致谢28摘要 IAbstract II第1章绪论1.1 本课题的研究意义11.2 国内外研究现状11.3 本论文的研究内容21.4 本课题预期取得的成果4第2章实验部分2.1 实验材料及药品 52.2实验仪器52.3实验内容7实验步骤7测试方法1213第3章实验原理3.1亚麻纤维结构越染色性能的关系133.2 亚麻接枝改性的原理3.3 活性染料染

8、色机理第1章绪论1.1本课题的研究意义亚麻具有高的吸湿性，快速温度传递，极好的透气性，静电少等特点，作为服饰面 料，深受人们的喜爱，而且还具有天然的抑菌性，护肤保洁，屏蔽紫外线辐射，耐晒耐 磨等特性，是其他纺织品所不能比拟的。但同时也存在着可染性差的缺点， 也正是这一 缺陷的存在，制约了我们开发亚麻的高档产品，所以解决亚麻可染性差这一问题就具有 很高的实际意义。其中利用麻纤维素的羟基来引入胺基或季氨基对亚麻织物进行阳离子 改性，以改善亚麻的可染性。阳离子改性剂就是对亚麻纤维进行接枝，使亚麻织物能够强有力地吸附阴离子染料，同时提高织物染色的固色率，减少废水污染，达到节约染料 和环境保护的效果，因

9、此，我们进行阳离子改性剂改性亚麻织物的染色性能研究对社会 生活和环境保护具有实际价值和深远意义。1.2国内外研究现状纤维素的阳离子化概念首先是有英国的化学工作者于 1960年提出来的。关于在纤维 素分子结构中导入阳离子基团以改善亚麻纤维的染色性能的研究早在1962年就有专利介绍。由法国的Societe Protex公司于70年代实现工业化生产的改性剂 Glytax （它是一种 缩水甘油三甲基氯化铵）则是当时最著名的一种改性剂。而人们围绕着Glytax这种改性剂对棉纤维进行改性作了大量的研究工作。例如：GongyiG .YuLic.用Glytax改性棉纤维使其带上季铵盐正离子从而改善它的染色性能

10、，因为季铵盐正离子的引入对棉纤维的直接性有所增加，从而改善阴离子染料对棉纤维的染色性能。他还对改性的和未改性的棉纤维做了染色实验，以比较他们的上染速率和固色率的改变。到了 80年代末对纤维素纤维尤其是对棉纤维的阳离子化产品的研究进入了一个 新的阶段，并于末期达到了高峰，在这一时期仍有许多人在纤维素纤维的改性研究方面取得成果，例如：1989年，曾有人研究用聚氨-环氧氯丙烷树脂做阳离子化改性剂改 性棉纤维。改性后的棉纤维表面由于含有活性位而易于阴离子染料结合，改善了棉纤维对阴离子染料的 直接性。到了 90年代，Wu.Ts对棉纤维的改性做了进一步的研究。他用聚环氧氯丙烷 （PECH），通常用作弹性体

11、，它侧链上有氯甲基可与一些官能团起反应而生成新的功能 性官能团。利用二甲胺和环氧氯丙烷生成聚环氧氯丙烷 -二甲胺（PECH-A）用来作新的 阳离子改性剂。由于PECH-A中含有阳离子，所以改性棉纤维对阴离子染料的直接性增 加。还研究了用PECH-A改性棉织物后用活性染料染色，并分析了盐量对上染率的影响。国内对于纤维素纤维的阳离子化的研究始于 80年代末期，如上海色织研究所报道 的阳离子化棉的染色应用技术。在这篇文章中，作者对棉纤维采用季铵盐进行阳离子接 枝变性的工艺条件进行了实验，确定了季铵盐的用量与活性染料上染速率的关系以及 碱、温度、时间、与上染率的关系。四川省纺织工业研究所对苎麻织物的阳

12、离子化改性及其染色技术也做了报道。这篇文章对苎麻织物的阳离子化改性及其染色的理论和实践进行了系统深入的研究，并论述了在印染厂的常规浸染、卷染和轧染设备上进行苎麻织物的阳离子改性和染色是可行 的，并给出了改性苎麻织物在不同上染时间的上染速率。中国纺织大学也对苎麻织物的阳离子化改性做了大量的研究工作，胡逊，周翔等人通过大量的实验，确定了吸尽法和浸轧法改性工艺的最佳改性工艺条件。西北纺织工学院的闫宏强等对纯亚麻布接枝、染色一浴法进行了研究，实验采用高 锰酸钾和柠檬酸作为氧化-还原体系，用丙烯酰胺作为接枝试剂与活性染料采用一浴法 对亚麻进行处理亚麻的阳离子化技术可以大幅度地提高亚麻上染率。为开发亚麻高

13、档产品开辟了 一条新的途径，这一技术将给纺织工业带来新的活力，并具有广阔的前景。近年来改善亚麻染色性能的方法大致有： 改变纤维的物理形态和微结构，使其染色 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、铜 按溶液、磷酸处理，均会改变亚麻纤维的微结构，甚至引起晶形变化，导致染色性能有 所改善。另一种改性是对纤维表面进行改性，这包括物理、物理化学、以及化学方法， 例如低温等离子体处理、表面化学接枝等，纤维表面改性后也会引起染色性能发生改变。 还有一种方法就是对整个纤维包括表面和内部进行化学改性。例如亚麻的胺化改性、氨基聚合物改性、活化改性等，这种改性一般会引起亚麻染色性

14、能的更大改善2。目前，染整行业的发展正趋向于经济环保型， 况且亚麻纺织品的发展前景广阔，因 此探索适用于亚麻的染色工艺对提高亚麻染色性能有着重要意义。1.3本论文的研究内容利用二甲胺与环氧氯丙烷合成阳离子改性剂DMAC-A，利用轧车经过二浸二轧把阳离子改性剂浸轧到煮漂后的亚麻织物上，然后在100C条件下烘干，200C条件下焙 烘45秒，再用10%的稀醋酸中和亚麻织物布面至中性或弱酸性。用强酸性染料和弱酸 性染料分别对经过阳离子改性后的 亚麻织物进行染色，并通过单变量（时间，温度， 盐量，pH值）因素和正交实验来分别确定强酸性染料和若酸性染料对阳离子改性剂改 性后的亚麻织物染色的最佳工艺。对染色

15、布进行了颜色强度和皂洗牢度测定。1.4 本课题预期取得的成果未经改性的亚麻织物手感较差，颜色不鲜艳，染色性能较差，酸性染料等阴离子染 料难于染色，本课题通过对亚麻织物阳离子改性剂 -DMA-AC的改性即接枝改性，采用 强酸性染料（酸性大红）和弱酸性染料（依利尼尔红）对改性后的亚麻织物进行染色， 通过单变量实验和正交实验分析，探讨亚麻织物经接枝改性后的染色性能， 并确定其最 佳染色工艺，而且改性后的亚麻织物不仅改善了其染色性能， 使其固色温度降低，减少 了染料耗用量和盐量，节约能耗，减少染整加工过程中对环境的污染，有利于环保。第2章实验部分2.1实验材料及药品织物：经前处理的纯亚麻布，齐齐哈尔金

16、亚基团；药品：酸性染料：强酸性大红GR,结构式如下：氯化钠（分析纯），化学式：NaCI，长春化学试剂厂；无水碳酸钠（分析纯），化学式：Na2CO3,，西安化学试剂厂；碳酸氢钠（分析纯），化学式：NaHCO3，精制；氢氧化钠（粒状）（分析纯），化学式：NaOH，天津市科密欧化学试剂开发中心；环氧氯丙烷（分析纯），化学式：C3H5CIO，分子量：92.52,天津市科密欧化学试剂 开发中心；二甲胺（化学纯），化学式：C2H7N，分子量：45.08,沈阳市东兴试剂厂。2.2实验仪器轧车（实验室用轧车）；干燥箱：101 2型，最高工作温度：300r，产地：上海市实验仪器总厂；电子恒温水浴锅：温度范围：3

17、7C 100C，温度波动度：土 1C,产地：天津泰斯 特仪器有限公司；电子天平：BS223S：最大载荷：220g，分度值：0.001g,产地：北京 塞多利斯仪器系统有限公司；搅拌器：JJ-2增力电动搅拌器：JJ-2100W,产地：江苏省金坛市医疗仪器厂； 电脑测色配色仪：GretagMacbeth ColorEyeR2180UV，产地：台湾瑞比公司;耐洗色牢度实验机：SW-12A U型，产地：温州大荣纺织标准仪器厂制造。2.3实验内容231实验步骤1. DMA-AC的制备将二甲胺放置到三颈瓶中，冷却至 OC-5C（用冰水混合物），并在60分钟内缓慢 滴入与二甲胺等摩尔量的环氧氯丙烷，并保持 O

18、C-5C条件下搅拌2小时，然后加热水 浴锅到20C，把三颈瓶放置到20C水浴锅中保温16小时，就可以生成液状溶于水的产 物-阳离子改性剂DMA-AC，其反应过程如下：NH+ Cl CH2CH CH2CH2CI(DMA-AC)二甲胺表氯醇2.阳离子改性剂DMA-AC施加到亚麻织物上利用轧-烘-焙法：将轧车的轧余率调到80%，亚麻织物经二浸二轧阳离子改性剂后，在 烘箱中100C条件下烘干，在200C条件下焙烘45秒，取出后用10%醋酸中和亚麻织物 布面至中性或弱酸性，烘干留作染色用。3. 探索实验本实验采用两种酸性染料：强酸性染料（强酸性大红GR）和弱酸性染料（依利尼尔红） 来染色改性后的亚麻织物

19、。但是其染色性能未知，染色最佳条件未知，固对对这两种染料进行探索性实验，找出其各自的最佳染色条件工艺处方：染料（对织物重）:2%浴比：1： 80染色时间：50分钟（强酸性染料） 值：2.5 （强酸性染料）NaCI （对织物重）：10%染色温度：95 C染色时间：50分钟（强酸性染料）pH值：6.5 （弱酸性染料）pH工艺曲线：强酸浴：pH值：2-4弱酸浴：pH值：4-5(注 1)100C沸煮60分钟使用强酸性染料-酸性大红GR和弱酸性染料-依利尼尔红对改性后的亚麻织物染色工艺曲线：强酸性染料-酸性大红GR100C15分钟 15 分钟pH : 2.540 C 丄車1 AC /min起染 1/2N

20、aCI 1/2NaCI60 分钟后处理（注 1）弱酸性染料-依利尼尔红95 C 60min15分钟 1530 C1/2NaCI分钟pH : 6.51/2NaCl/drC /min后处理（注 1）改性后亚麻织物的染色工艺流程：经前处理的阳离子改性亚麻布染色水洗、水洗、烘干经探索性实验证实强酸性染料-酸性大红GR和弱酸性染料-依利尼尔红的最佳染色工艺条件:强酸性染料-酸性大红GR染料（o.w.f.）:2%浴比：1： 80染色时间：50minNaCI(o.w.f.):10%染色温度：100CpH 值：2.5工艺曲线:10015 分钟 15 分钟 pH : 2.5 /I40 C +41|/ C /mi

21、n起染 1/2“aCI 1/2NaCl弱酸性染料-依利尼尔红：C 60 分钟后处理（注 1）染料（o.w.f.）:2%浴比：1： 80染色时间：60min工艺曲线：95 C 60mi nNaCI(o.w.f.):10%染色温度：95 CpH 值：6.515分钟 15分钟pH : 6.5/drC /min后处理1/2NaCl1/2NaCl(注 1)注1:后处理：热水洗（80C）、冷水洗、干燥4. 单变量因素实验强酸性染料-酸性大红GR（1）染色温度对改性后的亚麻织物染色性能（K/S值）的影响染色温度：50C、60C、70C、80C、90C、100C其他工艺条件不变：染料浴比：1： 80 染色时间

22、：50min pH值：2.5（2）染浴的盐量对改性后的亚麻织物染色性能（K/S值）的影响盐量: 5%、10%、15%、20%、25%其他工艺条件不变：染料染色温度：100C浴比：1： 80 染色时间：50min pH值：2.5染色时间对改性后的亚麻织物染色性能（K/S值）的影响染色时间：30 min、40 min、50 min、60 min、70 min、80 min 其他工艺条件不变：染料浴比：1： 80 染色温度：100C pH值：2.5染浴的pH值对改性后的亚麻织物染色性能（K/S值）的影响pH 值：2、3、4、5、6、7其他工艺条件不变：染料浴比：1： 80 染色温度：100C 染色时

23、间：50min弱酸性染料-依利尼尔红：（1）染色温度对改性后的亚麻织物染色性能（K/S值）的影响染色温度：50C、60C、70C、80C、90C、100C其他工艺条件不变：染料浴比：1: 80 染色时间：60min pH值：6.5（2）染浴的盐量对改性后的亚麻织物染色性能（K/S值）的影响盐量: 5%、10%、15%、20%、25%其他工艺条件不变：染料染色温度：95C浴比：1： 80 染色时间：60min pH值：6.5（3）染色时间对改性后的亚麻织物染色性能（K/S值）的影响染色时间：30 min、40 min、50 min、60 min、70 min、80 min其他工艺条件不变：染料浴

24、比：1： 80 染色温度：95C pH值：6.5（4）染浴的pH值对改性后的亚麻织物染色性能（K/S值）的影响pH 值：2、3、4、5、6、7其他工艺条件不变：染料浴比：1： 80 染色温度：95C 染色时间：60min5.正交实验8染色工艺的制定首先要进行小样试验，但要优选出最佳染色工艺，还必须进行若干 次试验。试验安排得好，不仅试验次数少且效果好；，反之，次数既多结果还不理想。尤 其是染色工艺的试验，其工艺条件，助剂用量等因素很多，试验结果考虑的指标又多， 合理安排试验方案，优选出最佳染色工艺，达到成本低，效果好的目的。表2-1强酸性染料-酸性大红GR单因素水平表水平因素A（温度）/ （C

25、）C（时间”（mi n）B（盐量）/（o.w.f.）%D（pH 值）180405129050102310060153表2-2弱酸性染料-依利尼尔红单因素水平表水平因素A（温度）/ （C）C（时间”（mi n）B（盐量）/（o.w.f.）%D（pH 值）1 80405529050106310060157表2-3正交实验表L9 (34)实验序号ABCD1111121222313334212352231623127313283213933216.验证实验:强酸性染料-酸性大红GR和弱酸性染料-依利尼尔红对改性后的亚麻织物染色工艺曲线：强酸性染料-酸性大红GR染料浴比：1： 80染色温度：ioo r染

26、色时间：50minpH 值：2.5工艺曲线:100C 60 分钟15分钟 15分钟pH : 2.51/2NaCIC /min后处理(注 1)弱酸性染料-依利尼尔红:染料(o.w.f.):2%浴比：1： 80染色时间：60minNaCI(o.w.f.):10%染色温度：95 CpH 值：6.5工艺曲线：95 C 60min注1：后处理：热水洗（80C）、冷水洗、干燥后处理（注 1）232测试方法1.K/S值的测定14准备好标准样（未经染色的亚麻原布）和染样，通过电脑测色配色仪在不同角度测 定标准样和染样的反射率的值，并取平均值，记录数据，再按下式计算：K/S 二（1-R）22 R（1-R。）22

27、Ro（式 2-1）式中R光没有透色时的反射率（取下的值）； 标准样的反射率；2.耐洗色牢度测试将接枝改性亚麻经染色及未接枝亚麻染色进行织物的皂洗牢度的测试。然后按照 GB 251-1995评定沾色灰色样卡评定这两种亚麻织物的皂洗牢度。第2章实验原理2.1亚麻织物上染率低的原因亚麻纤维的基本组成为纤维素，而纤维素是有许多葡萄糖剩基联接起来的大分子，线性的大分子相互平行，按一定距离相位形状比较稳定地结合在一起，成为大分子束-基原纤。而若干根基原纤平行排列结合在一起，其中粗一点的结晶态的大分子形成微原 纤，由微原纤基本平行的堆砌成更粗的大分子束为巨原纤。最后由巨原纤堆砌成纤维， 在每根纤维中存在着许

28、多结合体结构， 其中结晶区，非结晶区及纤维的取向度倾角是影 响亚麻纤维染色的主要原因。亚麻纤维与棉纤维虽然都是纤维素纤维， 但是亚麻纤维的 结晶度和取向度均比棉纤维高很多，因此，亚麻纤维比棉纤维难于染色。结晶度高，说 明大分子排列整齐、密实、分子之间各个基团的结合力相互饱和，染色时染料渗透困难， 因而上染率低。取向度高则说明大分子的排列方向与纤维轴间的平行程度高，因此，纤维的拉伸强度高，伸长能力小，弹性差，染色时染料可占据的空间少，渗透困难，因而 染色性能差。亚麻纤维是由纤维素、半纤维素、果胶、木质素、脂蜡质、含氮物质等组成的，其化学 成分虽然与棉纤维相似，但含量不同，经分析测试，亚麻纤维与棉

29、纤维的化学成分不同， 亚麻纤维中非纤维成分的含量占30%左右，而棉纤维只占有6%特别是亚麻纤维中含有 较高数量的木质素，脂蜡质和果胶，使得亚麻纤维的染色性能受到影响。亚麻采用束纤维纺纱，在纺部的中间环节对粗纱进行半脱胶化学加工，果胶去除率只有35%左右，脱胶后纤维中残存的 果胶将纤维粘结在一起，染色时染料渗透困难，不宜 染色均匀，容易产生白芯纱和白花纱。木质素的存在是亚麻纤维难于染色的另一个原因， 在亚麻粗纱化学脱胶工艺和坯布练漂工艺中去除木质素有两种办法，一种是咼温硫化 法，一种是低温氯化法，而无论哪种方法对木质素的去除率都不到 40%,而剩余的木质 素则影响着亚麻的染色性能。从原料到细纱到

30、成品布，亚麻纤维所接受的强化学加工将对亚麻纤维的染色机理产生以 下不利影响：亚麻粗纱化学脱胶中的 强氧化工艺降低了染料与纤维的结合条件，亚麻纤维的基本组 成是纤维素，他的化学反应发生在分子结构中连接葡萄糖的苷键和三个自由羟基及大分子末端潜在的醛基。葡萄糖剩基多发生对强无机酸碱的反应， 三个自由羟基和醛基主要 为染料和水分的吸收，氧化，酯化，醚化和接枝等反应。而亚麻粗纱化学脱胶工艺的强 氧化作用严重地破坏了纤维素分子结构中的三个自由羟基和大分子末端潜在的醛基。形成大量种类繁多的氧化纤维素。从而使染料和纤维素形成共价结合的条件降低，数量减少。强氧化剂-亚氯酸钠的使用使亚麻纤维的染色性能进一步降低。

31、亚麻纤维是由纤维二糖 基本结构单元构成的，我们以Cell-OH表示每个葡萄糖分子中至少含有三个羟基， 其中 的仲羟基在水中表现出明显的离解性质：Cell-OH-Cell- +H +电离后使纤维带有负电荷。使纤维素表面带负电荷的另一种说法是： 纤维材料具有很大的比表面，当它与水，水溶 液或非水溶液接触时，其表面获得的电荷，由于纤维素分子中都含有若干数量的糖醛酸 或强酸，它们在水中电离成 CO-和H+，致使纤维素的表面带有负电荷，不论哪种更准 确，纤维素表面带有负电荷是一个不争的事实。而染纤维素的染料一般为阴离子染料， 它在水溶液中电离也显负电性，由于纤维与染料之间存在着电荷排斥， 因而导致了亚麻

32、 纤维的染色性差。D-SO3Na+H2O-D-SO3-+Na+ （其中D-SOsNa代表阴离子染料） 总之，我们通过对亚麻的微观结构，化学成分和化学反应性能以及所含羟基部分电离分 析可知，由于亚麻纤维的结晶度高，取向度高，结构紧密，非纤维素成分含量高，化学 脱胶工艺及练漂工艺中强氧化剂的破环和亚麻纤维在水中的电离使亚麻纤维带负电荷 等各种因素是导致亚麻纤维可染性差，染料上染率低的主要原因。2.2亚麻织物阳离子改性机理亚麻接枝是通过化学反应将一类高分子单体接枝到另一类高分子链上，在接枝点上生成新的化学键，接枝高分子具有接枝主链（母体）高分子及接枝连高分子的综合性能， 纤维大分子上接枝聚物的数量越

33、多， 接枝改性的效果越好。因此改善了亚麻织物的染色 性能。本实验合成的阳离子改性剂 DMAC-A这一化合物完全溶于水，在中性条件下，亚麻织物经接枝处理的作用机理是：阳离子改性剂：DMAC-A与亚麻纤形成二甲胺羟CH3NCH CH(OH)CH2OCell基氯丙烷：CH3阳离子改性剂-DMAC-A自身形成中等分子量的齐聚物，该齐聚物仍能渗透入纤维。二甲胺羟基氯丙烷溶于水后叔胺基带上正电荷与水溶液中带负电荷产生引力， 增加了纤维素分子链与染料分子之间的亲 和力，使其易于上染，而水溶液中羟基带负电荷，类似于活性染料这样的负电荷的染料 分子，这样就与纤维素分子间产生了电荷排斥力， 在理论上和实际中都必须

34、在染浴中加 大量的盐，来屏蔽电荷斥力，增进上染。2.3改性剂的选择原则前面我们分析了亚麻织物的可染性差的原因。 主要是亚麻纤维的结晶度高、取向度 高和在染浴中纤维表面带负电荷造成对阴离子染料的静电排斥作用。为了改善亚麻的染色性能，人们从许多方面做了尝试。例如使用高固色的活性染料、 采用化学改性以降低 亚麻纤维的结晶度等方法，但这些方法都不很理想，并且有些方法还伴有亚麻织物固有 风格的降低，后来人们对于纤维素纤维的阳离子化接枝技术的研究达到了高潮，所谓纤维素阳离子化技术就是用一种阳离子改性剂对织物进行整理使纤维素纤维带有正电荷， 从而改善织物的染色性。阳离子改性剂是一类分子中带有一个或多个阳离子

35、基团，并具有能与纤维素发生共价结合的反应性基团的有机化合物。纤维素纤维的阳离子改性剂的种类很多，按反应类型基团可分为环氧已基型、均三嗪及二氟一氯嘧啶型，按阳离子基 团又分为季铵盐和叔铵盐。季铵盐又分为环氧类季铵盐和三聚氰胺类季铵盐。上述所说 的众多类型的改性剂在对织物进行改性的过程中都存在着这样那样的缺点。例如：有的改性剂在改性过程中有难闻的气味产生， 有的改性剂利用率低，改性均匀性差等等，而 通过我们自己实验合成的这种改性剂它存在着如下的优点：改性剂的合成成本比较低而且所需原料比较容易得到；这种改性剂在室温下存放性质比较稳定；合成这种改性剂所 需的设备要求不高；通过大量的实验证明，这种改性剂

36、对亚麻织物整理后， 能使亚麻织 物的上染率大幅度提高，而且染色的均匀性好。2.4酸性染料的染色机理酸性染料的分子量较低大多数在 400-800之间，而且大多数以磺酸基为水溶性基 团。但与其他染料一样，在上染纤维时也存在一个上染过程， 其染色基本理论与其他的 染料相似。酸性染料的上染过程也符合一般的上染过程：染料随着染液的流动到达纤维 表面的边界扩散层。此阶段易进行，只需保持染液适当流动（或搅动） ，染料分子就会 不断的向纤维界面移动，在此染液层中，染料已很难靠染液的流动来接近纤维表面， 而 主要靠自身的扩散去靠近纤维表面； 染料通过扩散边界层被纤维表面进行吸附： 染料在 扩散边界层中靠近纤维到

37、一定距离后， 染料分子迅速被纤维表面吸附，染料分子和纤维 表面的负电荷也存在库伦引力，只有当染料分子吸引力大于斥力时， 才可以接近纤维表 面；染料从纤维表面扩散到定型区的内部： 染料吸附到纤维表面扩散直到纤维和溶液间 的染料浓度达到平衡，纤维内外染料浓度相等即透染为止，此阶段时决定上染速率的主 要步骤。酸性染料上染的影响因素除染料自身结构的影响外，还有染料的直接性，扩散性能，染液的pH值，温度，电解质，助剂以及浴比等因素。其中pH值因素的影响对酸性染料的上染影响时很大的：染浴的 pH值在2.5左右时为强酸性酸性染料上染率较高，而 在pH值在6.5时为弱酸性酸性染料上染率较高。强酸性染料染色时一

38、般染色工艺为： 染浴中加入比重1.84的硫酸3%-5% （对织物重）；元明粉10%-20% （对织物重）；初染 温度为50C； 30分钟内升温至沸；继续沸染30分钟；弱酸性染料染色一般工艺：染浴 中加入30%醋酸3%-5% （对织物重）元明粉10%-15% （对织物重）；初染温度为50C； 45分钟内升温至沸；继续沸染 30min左右，必要时可再加1%-2%的硫酸促染。因此在 不同的pH值条件下选择适合的染料才能达到较高的上染率。此外提高温度会使染料的水解以及染料和纤维的反应速率都有提高，但是对染料的水解速率的影响比染料和纤维的反应速率的影响更为显著。加入盐可以提高染料的直接性，纤维素纤维在

39、碱性条件下加盐促染比较显著，但在酸性条件下，不太明显，因此 为起到促染作用必须加入较多的盐，反而对固色不利，所以要加盐的量适当。酸性染料对纤维素纤维染色时，应根据染浴的 pH值来选择什么类型的染料，一般 情况下强酸性条件选择强酸浴染料，中性条件选择中性浴染料，弱酸性条件选择弱酸浴 染料，同时加入适量的盐可以提高上染率。第4章结果与讨论4.1阳离子改性后的亚麻织物的染色性能的变化染色温度对染色性能的影响改变染色温度，其他染色条件不变：强酸性染料-酸性大红GR染料浴比：1： 80染色时间：50minpH 值：2.5弱酸性染料-依利尼尔红：染料浴比：1： 80染色时间：60minpH 值：6.5表4

40、-1亚麻织物染色的K/S值随染色温度的变化染色温度C)K/S值酸性大红GR 依利尼尔红502.442.00602.833.12703.354.50804.055.45905.065.751007.834.05从表4-1可以看出强酸性染料-酸性大红GR在50E时，亚麻织物染色的K/S值 是2.44，而后就随染色温度的不断升高而增大，到染色温度为100C时达到最大值7.83, 亚麻织物染色的K/S值增加了 2.21倍而弱酸性染料-依利尼尔红在50C时，亚麻织物染 色的K/S值是2.00,它的增长趋势有峰值，在染色温度达到90C时亚麻织物染色的K/S 值达到最大5.75，在50 C -90T之间随染

41、色温度的升高而不断增大，90E以后就开始下 降。酸性大红 依利尼尔红有上图可以很清晰的看出阳离子改性亚麻染色的K/S值随染色温度的变化情况。强酸性染料-酸性大红GR:改性亚麻织物染色的K/S值随染色温度的不断升高而不断增 加，到染色温度最高100C时达到最大7.83,是一个不断增加的趋势。而弱酸性染料- 依利尼尔红：它染色的改性亚麻织物的K/S值也随染色温度的升高而增大，但是在染色 温度达到90C以后就开始下降了，到达100C时就比90C时下降了 29.57%，这就说明 改性亚麻织物染色的K/S值不会一直不断的增大，是有峰值的，达到峰值后就会随染色 温度的升高而不断减小。这一现象可以解释为：当

42、染色温度较低时，染料在容易聚集， 只有单分子染料才能通过吸附和扩散过程进入亚麻织物纤维，聚集必然会降低染料与亚麻织物纤维的亲和力，染料上染率降低，改性亚麻织物染色的K/S值就会下降。其次，可能是低温不能使阳离子改性剂到达织物改性的活化能，从而导致染色温度低时K/S值也小。在达到峰值温度以前时，改性亚麻织物染色的K/S值随染色温度的升高而增大， 是应为：随着染色温度的不断升高，酸性染料水解的速率大于酸性染料和亚麻纤维的反 应速率，也可能是高温情况下阳离子改性剂分解或结构被破坏，基于上述原因才会出现图示达到峰值后亚麻织物染色的 K/S值随染色温度的升高反而随之下降。另一方面，酸性染料自身的原因也会

43、造成图示现象，一般情况下，酸性大红GR在100C时与亚麻纤维的反应活性最高，从图中可以看出在染色温度达到100C时亚麻织物染色的K/S值为最大。而低温时由于酸性染料上染速率慢， 从而导致染料上染亚麻纤 维的量少，不利于染色。随着时间的不断增加，pH值的变化（增大）也会不利于染料的上染。而染色温度高时，上染速率较快，可能造成染色不匀及白心现象，染料的直接 性也会降低，所以出现温度升高K/S值减小的现象。弱酸性染料-依利尼尔红也是如此， 温度低时染料的活性低，与纤维的直接性小，不易上染亚麻纤维，随着染色温度的升高， 染料的上染率也会随之增大，但达到最大值90E时达到峰值，亚麻织物染色的 K/S值达

44、到最大5.75,染色温度再升高，亚麻织物染色的 K/S值将会明显减小。比较强酸性染料-酸性大红GR在染色温度到50E时的改性亚麻织物织物的K/S值 和70C时的改性亚麻织物织物K/S值提高了 2.21倍，这是由于染料扩散速率是随温度而 改变的，低温时染料扩散速度较低，染料与纤维、改性剂的的反应速度都较低，同时改性后，为亚麻纤维提供了更多的染座，加快染料的上染。在亚麻纤维中，只有那些具有 足以克服这种能阻的分子才能从一处向另一处扩散，这种具有足以克服扩散能阻的活化分子的数量随着温度的升高而增加，因此，温度升高有利于染料的扩散和上染，但当温度升高到一定程度后染料水解程度增加，使上染率下降；而改性后

45、织物与染料的反应性 增加，即使在低温时染料对纤维的上染提高程度也很明显。所以染色温度强酸性染料-酸性大红GR控制在100C弱酸性染料-依利尼尔红控制 在90 C为最佳。染色时间对染色性能的影响改变染色时间，其他染色条件不变：强酸性染料-酸性大红GR染料浴比：1: 80染色温度：100C pH 值：2.5弱酸性染料-依利尼尔红：染料浴比：1： 80染色温度：95C pH 值：6.5表4-2染色时间对亚麻织物染色的 K/S值的影响染色时间K/S值(mi n)酸性大红GR依利尼尔红303.232.91403.603.23504.053.60603.634.05703.233.11803.232.95

46、从表4-2可知强酸性染料-酸性大红GR：改性亚麻织物的K/S值随染色时间的增加 而增大，到染色时间为50分钟时达到峰值4.05,随后就随染色时间大的增加而减小， 并在一个很小的范围内作微小波动。弱酸性染料-依利尼尔红：改性亚麻织物的K/S值也随染色时间的增加而增大，到染色时间为60分钟时达到峰值4.05,随后就随染色时间大的增加而减小，并在一个很小的范围内作微小波动。酸性大红县依利尼尔红图4-2 盐的用量对K/S的影响从图4-2中的曲线可知改性亚麻织物染色的 K/S值随染色时间的增加而增大，对 于强酸性染料-酸性大红GR:当染色时间达到50分钟时，改性亚麻织物染色的 K/S值 达峰值4.05,

47、随后开始随时间淡淡的增加而不断减小，最后在小范围内波动，甚至不再变化。而弱酸性染料-依利尼尔红则是在染色 时间为60分钟时达到峰值4.05,随后开 始下降，最后也在一个小范围内波动。产生这种现象的原因可能时由于染色时间过长， 织物上的阳离子改性剂受到外界因素大的影响而导致分解或结构被破坏，此外，由于酸性染料对亚麻织物的可染性较差，时间过长不利于染料与亚麻纤维的结合，从而导致其上染率下降，而改性亚麻织物染色的 K/S值也就随之减小。染浴中盐量对染色性能的影响改变染浴中盐量，其他染色条件不变：强酸性染料-酸性大红GR染料(o.w.f.):2%染色时间：50mi n浴比：1： 80染色温度：100C

48、pH值：2.5弱酸性染料-依利尼尔红：染料(o.w.f.):2%染色时间：60min浴比：1： 80染色温度：95 rpH值：6.5表4-3染浴中盐量对改性亚麻织物染色的K/S的影响盐量K/S值（） % 酸性大红GR依利尼尔红55.294.60106.595.89155.384.05204.603.23254.052.03从表中可以看出：开始时改性亚麻织物的K/S值随染浴中盐量的增加而增大，当染 浴中盐量达到10%时，强酸性染料-酸性大红GR和弱酸性染料-依利尼尔红经过染色的改性亚麻织物的K/S值都达到峰值，强酸性染料-酸性大红GR经过染色的改性亚麻织 物的K/S值是6.59,而弱酸性染料-依

49、利尼尔红经过染色的改性亚麻织物的K/S值是5.89,然后就随染浴中盐量的增加而减小，其原因分析有以下几点：一方面，我们都知 道，适当的增加染浴中的盐量可以起到促染的作用，尤其是接枝即改性后的亚麻织物， 增加少量的盐就可以达到促染的目的， 甚至可以进行无盐染色。众所周知染料与纤维表 面之间存在着较大的负电荷相斥作用力，染料难于接近纤维表不利于染料上染，因此需要加入较多的电解质进行电荷屏蔽来促进上染，以提高染料的上染率，从而就会出现随着染浴中盐量的增加，改性亚麻织物染色的K/S值就随之增大直至出现峰值。另一方面实施染料的色素阴离子在向纤维表面转移的过程中Na+离子会纤维表面作扩散层分布，首先受到的

50、是纤维表面对染料阴离子的排斥作用力，只有那些具有足够 Na+离子的屏蔽作用，才能克服库伦斥力，进入范德华力起主要作用的范围内，才能使 染料阴离子被亚麻纤维表面吸附，这样染料分子才能借助纤维内部与纤维表面的浓度差 完成上染过程，Na+离子对纤维表面的负电荷起屏蔽作用，降低了染料阴离子向纤维表 面转移的能阻，因此，会有更多染料分子被纤维表面吸附，从而增加染料的上染率，使 该改性亚麻织物的K/S值增大。从图中可以看出，随着染浴中盐量的 增加，改性亚麻种织物染色的 K/S值也随之 增加，但强酸性染料-酸性大红GR和弱酸性染料-依利尼尔红的染色织物的K/S值在盐 量（） 10%时达到峰值，随后就开始下降

51、。这是因为当染浴中盐量过大时会使染料 分子发生凝聚，降低染料的利用率；同时染液废水中盐份过高，会增加环保成本，因此 可以证明：强酸性染料-酸性大红GR和弱酸性染料-依利尼尔红的最佳染色盐量都是10%。酸性大红 依利尼尔红染料负离子在水溶液中被水合化形成水合物及聚集成胶团结构，使染料负离子的有效浓度下降，减缓了染料向纤维内部扩散的速率， 使染料难以向纤维内部扩散。活性染 料在染色过程中存在着如下几个平衡过程：染料的平衡过程：D SO3-Na+D-SO3- + Na+；纤维素纤维的离解平衡：CellOH + OH- 二 CellO- + H2O; Cell O- + NaCellONa ;钠离子在

52、纤维表面吸附平衡。NaCl的加入将显著改善上述几个平衡过程，使平衡反应向着有利于阴离子染料上染 纤维的方向移动。活性染料和纤维素离子都带有负电荷， 加入电解质后，由于减弱了纤 维表面和染料阴离子之间斥力，提高了染液中染料的浓度并减弱了纤维对染料阴离子的 排斥力，提高了染料的吸附速率，又由于水中纤维素表面形成了一层较坚牢的结合水 （主 要是通过氢键结合）阻碍染料分子吸附，加入电解质后浓集在纤维表面的钠离子可通过 电解质离子的水化作用，拆散纤维表面的结合水，从而使染料阴离子更靠近纤维素表面，通过分子间的作用力吸附上纤维，提高染料直接性。电解质被纤维吸附的染料量增加， 键合反应速度提高，从而固色率提

53、高，中性电解质用量高，促染效果好，对直接性低的 染料促染作用显著，但当染料的溶解度较低，染料的浓度较高时，电解质的加入促使染 料聚集，反而降低上染百分率及匀染、透染效果，染料的反应速度降低，甚至使染料产 生沉淀。一般电解质的用量随染料结构中所带水溶性基团数量的增加而增多。接枝亚麻用阴离子染料染色上染过程可认为是一个离子交换过程，染料与纤维之间：+ - +(CH3)2N CH2CH(OH)CH2OCell+D NaD(CH3)2N+CH2CH(OH)CH2OCell+Na+式中D 染料，DNa 染料分子，由该式可知，染座的多少不但取决于阳离子的取代度， 而且取决于阳离子基团能否电离， 染料能否可

54、及等，染液中电解质浓度增加时，平衡逆 向移动，不利于染料上染纤维。用DMA-AC阳离子接枝改性液处理过的亚麻织物，经烘干焙烘后仍有部分活性氮 杂环丁烷基未参与反应，当染深色时，仍需加入 NaCI促染，正如表4-2，图4-2所示, 接枝的亚麻布加入过多的电解质，织物的颜色强度反而降低，同时纤维上有带正电荷的 染座，与阴离子染料有较高的亲和力，能以静电引力吸附染料，不需加大量的电解质促 染，大大减少了盐的用量。因此，经接枝的亚麻布在其他条件不变的情况下，NaCI只需未接枝亚麻布盐量的一半，即20g/L时能获得较佳的染色效。染浴的pH值对改性亚麻织物染色的K/S值的影响改变染浴的pH值，其他染色条件不变:强酸性染料-酸性大红GR(o.w.f. ):10%染色温度：100 c(o.w.f. ) :10%染色温度：95 C染料浴比：1： 80染色时间：50mi n弱酸性染料-依利尼尔红：染料浴比：1： 80染色时间：60mi n表4-4染浴的pH值对改性亚麻织物染色的K/S值的影响PH值K/S值PH值K/S值酸性大红GR依利尼尔红酸性大红GR依利尼尔红14.590.4344.691.601.54.780.5752.713.2329.030.9362.157.366.18