双氧水作为漂白剂用于羊毛的漂白工艺时,可以提高羊毛膨润性,从而实现在较低的温度下对毛织物进行染色,并且能够缩短染色时间,提高染色深度。传统的毛织物染色工艺采用的是酸性染料进行沸染,染色时间长,染色温度高,因而可能会对羊毛的分子结构造成破坏,导致毛织物本身性能的损伤,并且织物的染色深度也较差。用壳聚糖对毛织物进行整理后,染色时可以缩短毛织物的染色时间,降低染色温度,并且能大大提高织物的染色深度。

本文用酸性蓝染料分别对经过双氧水漂白和双氧水漂白后再经壳聚糖整理的毛织物]进行染色,通过对染色织物的K/S值和固色率进行比对,得出壳聚糖整理的最优工艺。考虑到壳聚糖的分子量对毛织物的染色性能无明显影响,本文实验选用分子量为215×10 5、脱乙酰度为90.2%的壳聚糖。

1　实验

1.1　材料、试剂和仪器

材料:经纬纱线密度均为2118tex,经纬密为320根/10cm×340根/10cm,2/1斜纹毛织物(张家港澳洋呢绒有限公司)。

试剂:30%双氧水(西安市化学试剂厂),焦磷酸钠(天津市津北精细化工有限公司),硫酸(西安三浦精细化工),氢氧化钠(天津市化学试剂三厂),柠檬酸(天津市津北精细化工有限公司),次亚磷酸钠(天津市红岩化学试剂厂),渗透剂JFC,壳聚糖(分子量为215×10 5),酸性蓝染料C1I.AcidBlue45。

仪器:JA-2003型电子天平(上海良平仪器仪表有限公司),SY2200-T型超声波震荡仪(上海声源超声波仪器设备有限公司),DK-98-1型电热恒温水浴锅(天津市泰斯特仪器有限公司),DZ-2BC型真空干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公司),101-1AB型电热鼓风干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公司),Data-colorSF-300型电脑测色配色仪(美国Datacolor公司)。

1.2　双氧水漂白

漂白液配方:焦磷酸钠,30%双氧水,硫酸,氢氧化钠。按照浴比1∶30配置30%的双氧水溶液,再加入一定量(8g/L)的焦磷酸钠,用硫酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH值至5.5,在一定温度下将毛织物漂白一定时间,冷水冲洗,室温晾干。

1.3　壳聚糖整理

整理液配方:壳聚糖,柠檬酸,次亚磷酸钠,渗透剂JFC。按浴比1∶30,将一定量的壳聚糖溶解在柠檬酸(对织物重8%)溶液中,加入次亚磷酸钠(对织物重6%)和渗透剂JFC(对织物重0.2%)配制成壳聚糖处理液。处理工艺:浸渍(85℃,30min,二浸二轧,轧余率85%)→焙烘(140℃,1min)→水洗(80℃,10min)→烘干(100℃,10min)。

1.4　酸性染料染色

用酸性蓝染料分别对漂白毛织物以及壳聚糖整理毛织物进行染色。染色工艺见图1。染料用量为0.2%(owf),浴比1∶50,用硫酸和氢氧化钠调节染液pH值。

染色后进行皂煮,工艺为:皂片5g/L,浴比1∶30,温度40℃,时间30min。

1.5　染色深度(K/S值)测定

用Data-colorSF-300型电脑测色配色仪测定染色织物的K/S值,K/S值越大,表示颜色越深。

1.6　固色率计算

通过测定织物皂煮前、后的K/S值,按下式计算固色率:

2　结果与分析

2.1　漂白毛织物的染色性能

对漂白毛织物采用相同的染色条件:pH值3.5,95℃染色60min。

2.1.1　双氧水用量的影响

图2和图3分别为40℃漂白60min时,双氧水用量与织物K/S值和固色率的关系。由图2、可以看出:双氧水用量越多,织物染色K/S值越高固色率也越高,但是当双氧水用量超过10g/L时随着双氧水用量的继续提高,织物K/S值和固色率都降低,因而选择双氧水用量为10g/L。

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2.1.2漂白温度的影响

图4和图5分别为双氧水10g/L,漂白60min时,漂白温度与织物K/S值和固色率的关系。由图4、5可以看出,漂白温度越高,织物染色K/S值越低,室温漂白时织物K/S值最高,而固色率随着漂白温度的升高先增大后减小,40℃漂白时固色率最大,因而选择最佳漂白温度为40℃。

2.1.3　漂白时间的影响

图6和图7分别为双氧水10g/L,40℃漂白时,漂白时间与织物K/S值和固色率的关系。由

图6、7可以看出,随着漂白时间的增加,漂白后羊毛织物染色K/S值先减小后增大,漂白时间为50min时织物染色K/S值最小,30min时的织物染色K/S值最高;固色率随着漂白时间增加逐渐提高,漂白时间为60min时固色率最高,综合考虑,选择漂白时间为60min。

综合以上,得出羊毛织物双氧水漂白的最佳方案:双氧水10g/L,40℃漂白60min。

2.2　壳聚糖整理毛织物的染色性能

2.2.1糖用量

图8和图9分别为pH值3.5,95℃染色45min时壳聚糖用量与织物K/S值和固色率的关系。由图8、9可以看出,壳聚糖整理羊毛织物染色的K/S值和固色率都随壳聚糖用量的升高呈现波浪状起伏,当壳聚糖用量为0.4%(owf)时,K/S值仅略低于1.0%(owf)时的K/S值,而0.4%(owf)时织物固色率最高,因而选择壳聚糖用量为0.4%(owf)。

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2.2.2　染色温度和时间的影响

图10、11、12分别为壳聚糖0.4%(owf),染色温度分别为85、90、95℃时染色时间与织物K/S值的关系。可以看出,染色温度越高,K/S值越高,95℃时染45minK/S值达到最大值。

图13、14、15分别为壳聚糖0.4%(owf),染色温度分别为85、90、95℃时染色时间与织物固色率的关系。可以看出,改变染色温度,固色率最大值是90℃时染色30min,次大值是95℃时染色45min。

综合以上对壳聚糖整理毛织物染色K/S值和固色率的比较,对壳聚糖整理毛织物进行染色时的最优方案为:壳聚糖用量0.4%(owf),95℃染色45min。

2.3　壳聚糖增色机理分析

酸性蓝染料(C1IAcidBlue45)是含有磺酸基(—HSO3)等负电荷基团的染料,其分子结构如图16所示。

羊毛纤维是一种蛋白质纤维,其基本组成单位为氨基酸,其分子中的—NH3容易和酸性染料分子中的—HSO3发生反应,从而有利于染色的进行。羊毛纤维用酸性染料染色的过程实质上就是羊毛纤维分子中的—NH3与酸性染料分子中的—HSO3发生反应的过程,因此,染色过程包括了2种离子的交换过程和化学反应过程。

壳聚糖是甲壳素经浓碱溶液处理后脱去乙酰基的产物,其分子结构如图17所示。

图17　壳聚糖分子结构壳聚糖处理可以改善酸性染料对毛织物的染色性能,从宏观来看,是由于壳聚糖是聚阳离子型化合物,具有亲水的活性—NH3和—COOH,在酸性条件下具有很高的电荷密度,因而对蛋白质有很好的亲合力,同时,壳聚糖分子带正电荷,将壳聚糖施加于羊毛纤维上,会减少羊毛纤维上所带的负电荷,从而减少或克服染色过程中纤维上所带的负电荷对染料色素阴离子的排斥力,使得更多的染料吸附在纤维上,从而提高染料的上染率。从微观来看,是由于氨基酸分子的—COOH与壳聚糖的—NH3发生反应,使得壳聚糖吸附在羊毛纤维表面,同时,吸附在羊毛纤维上的壳聚糖的—NH3可以和酸性染料分子中的—HSO3发生反应,并且此反应比氨基酸分子中的—NH3和酸性染料分子中的—HSO3的反应更容易进行,并且发生反应的分子数目更多,使得大量的染料分子与壳聚糖发生吸附,然后染料又从壳聚糖表面扩散到纤维表面,进而移染进入羊毛纤维内部,这一过程使得壳聚糖处理的毛织物,不仅在毛织物表面,而且在羊毛纤维结构内部能容纳更多的染料,从而提高了上染率,使织物染色增深。

3　结论

通过对经双氧水漂白后的毛织物用壳聚糖整理,用酸性染料分别对经漂白和壳聚糖整理的毛织物进行了染色实验,毛织物染色的K/S值和固色率测试结果表明:壳聚糖整理能显著提高毛织物的染色深度,壳聚糖整理漂白毛织物染色的最优方案为:壳聚糖用量0.4%(owf),pH值3.5,温度95℃,染色时间45min。