纤维素纤维织物的阳离子改性及染色性能研究

纤维素纤维织物的阳离子改性及染色性能研究

合成染料具有色泽鲜艳、质地稳定、使用方便、价格低廉等特点。然而，随着绿色环保趋势的到来，随着纺织品和时尚的自然化，人们希望回归自然，关注隐藏无限资源的自然。天然植物染料来自自然，对人类健康有害。与环境的良好相比，它不会污染环境，可以生物降解。虽然植物染料的染色织物比合成染料轻，但具有庄重优雅的色彩无法与合成染料相比。姜黄染料是一种传统的最鲜艳天然黄色染料之一,主成分是姜黄素.姜黄素受pH值的影响较大,在酸性递质中呈鲜艳的柠檬黄色,中性递质中成暗橙色,碱性递质中呈红色.天然姜黄染料直接应用于纤维素纤维织物上时,皂洗后各项染色指标会大幅度下降,采用3-氯-2-羟丙基三甲基硫酸铵作为阳离子改性剂处理纤维素纤维织物后,它的电荷性由阴性转变成阳性,并在纤维素上形成新的染座,可使天然大黄染料牢固地固着在纤维上.实验证明,对纤维素纤维织物化学改性后,再用姜黄染料进行染色,可大大提高改性纤维素纤维织物的染色性能.1实验1.1阳离子改性剂织物:100%纯棉漂白织物,100%纯亚麻漂白织物100%纯粘胶织物;药品:碳酸钠,醋酸,氢氧化钠,氯化钠,硼砂,阳离子改性剂(3-氯-2-羟丙基三甲基硫酸铵),姜黄.仪器:TC-P2型色差计,PHS-3C型酸度计,753紫外分光光度计,BS210S型电子天平,电热恒温水浴锅.1.2阳离子化氢类化氢3-氯-2-羟丙基三甲基硫酸铵是含有氯醇基的阳离子化合物,碱性条件下脱去氯化氢,形成带环氧基团的季铵盐表面活性剂.活泼的环氧基与纤维素葡萄糖残基上第6位碳原子上的羟基发生反应,以共价键的形式结合,形成阳离子改性纤维素,反应方程式如下:反应结果是在纤维上引入季铵阳离子基,提高了姜黄染料的上染百分率.1.3hac染色染料纤维素纤维织物(棉)阳离子改性(改性剂用量50g/L,NaOH用量15g/L,70℃,60min,浴比1∶30)→热水洗→冷水洗→酸洗(HAc2g/L,2min)→水洗(至中性)→烘干→染色(萃取液浓度50mL/L,染液pH=7,80℃,45min,浴比1∶40).1.4测试1.4.1感染100%式(1)中:m/n为染色前/后染液稀释倍数;A0/A1为染色前/后染液稀释m/n倍数后的光密度.1.4.2单因素色散在测色仪上分别测得染色织物的△E*、L*、a*、b*,然后根据公式(2)计算出C*.2结果与讨论2.1最佳工艺条件的确定先将姜黄捣碎,加水萃取后,用250mL的容量瓶定容.吸取该溶液1mL,用0.1mol/L的硼砂溶液稀释后,测定此条件下的吸收光谱,并由此得到姜黄溶液的最大吸收波长为440nm.姜黄染料萃取的最优化工艺条件为:姜黄80g/L,NaOH20g/L,80℃,60min.2.2织物翻新技术的优化2.2.1上染百分率的正交试验采用L9(34)正交实验,正交因素水平选择见表1(浴比1∶30).由表1中极差分析可知,对上染百分率影响大小顺序为:NaOH用量>阳离子试剂用量>反应温度>反应时间.2.2.2阳离子改性剂用量NaOH用量和阳离子试剂用量对上染百分率的影响见表2和表3.由表2可知,随着NaOH用量的增大,姜黄染料的上染百分率先增大后减小,也许改性剂在强碱性条件下发生水解,失去了与纤维素反应的能力,故取NaOH用量为15g/L.由表3可以看出,当改性剂用量>50g/L时,上染百分率增大的趋势缓慢,阳离子改性剂用量为50g/L.综上,纤维素纤维织物(棉)阳离子改性最优化工艺为:改性剂用量50g/L,NaOH用量15g/L,70℃,60min,浴比1∶30.2.3纤维根染色的工艺条件的优化2.3.1正交实验结果称取改性纤维素纤维织物(棉)质量0.500g,调节染液到正交表中规定的pH值,加热恒温水浴锅至50℃,改性织物入染,加热15min升到正交表中的温度,恒温45min,取出水洗、烘干.染色后试样在色差计上测量△E*、L*、a*、b*,测试结果见表4.由表4中的极差分析可知,各因素对△E*、L*、C*的影响先后顺序为:萃取液的用量>反应溶液pH>反应温度.即萃取液的用量和反应溶液pH对各个指标的影响较大.2.3.2反应溶液ph值对织物得色量的影响萃取液用量和反应溶液pH值对染色各项指标的影响如表5.由表5可知,萃取液的用量为90mL/L织物染色各项指标均较好,继续增加萃取液用量,织物△E*和L*变化不是很明显,故选取萃取液的用量为90mL/L.当反应溶液的pH值为5时,织物△E*最大,织物L*最小,此时,织物的得色量最深,故选反应溶液的pH值为5.综上所述,姜黄用于阳离子改性纤维素纤维织物(棉)染色的最优工艺为:染料萃取液用量90mL/L,反应溶液pH=5,80℃,浴比1∶40,45min.2.4纤维素纤维织物的染色性能根据姜黄染料萃取、染色的最佳工艺对改性前后纤维素纤维织物进行染色,得到一次染色样品,所测值见表6～表8.由表6～表8可知,纤维素纤维织物经阳离子改性剂(3-氯-2-羟丙基三甲基硫酸铵)改性后,再进行染色,染色织物的各项指标均较好,而且织物经改性后染色、皂洗,织物的色差比未改性织物的色差下降的幅度小,说明改性棉织物比未改性棉织物得色深度显著提高,染色性能有明显改善.3阳离子改性剂改性纤维素纤维织物染色3.13-氯-2-羟丙基三甲基硫酸铵可用于纤维素纤维织物阳离子改性,且阳离子改性的最优工艺:改性剂用量50g/L,NaOH用量15g/L,温度70℃,时间60min,浴比1∶30.3.2姜黄染料用于改性纤维素纤维织物染色的最优工艺:染料萃取液用量90