再生麻纤维与天然麻纤维染色性能的对比研究

再生麻纤维与天然麻纤维染色性能的对比研究
再生麻纤维是以天然黄麻、红麻等麻植物为原料，利用专利发明技术将其制成浆粕溶剂法喷丝生产出的新型粘胶纤维。再生麻纤维具有和普通粘胶纤维近似的干强度，高于普通粘胶纤维和天竹纤维的湿强度；吸湿透气性好；据国家有关部门检测（依据日本纤维制品新机能评价协会（JAFET）的抗菌标准）该纤维有抑菌和抗菌效果；重要的是再生麻纤维的可纺性、织造性、可染性良好，手感柔软，完全不同于天然麻纤维。由于再生麻纤维是一种再生纤维素纤维，它的物理和化学性能与天然麻纤维有所不同，它的结晶度、聚合度、取向度远远低于天然麻纤维，因此其染色性能与天然麻纤维存在很大的差异。本文应用各类活性染料对再生麻纤维及天然麻纤维的染色性能进行了大量对比研究，以供同行参考。
1实验部分
1.1实验材料
纤维：天然苎麻纤维（精干麻条）、再生麻纤维1.67dtex×38mm
染化料：：汽巴克隆LS型活性染料（上海汽巴公司）、汽巴克隆FN型活性染料（上海汽巴公司）、浙江温岭M型活性染料（浙江省温岭市染料化工厂）、浙江温岭B型活性染料（浙江省温岭市染料化工厂）、无水硫酸钠（天津市塘沽邓中化工厂）、无水碳酸钠（北京化工厂）、碳酸氢钠（上海虹光化工厂）、磷酸钠（天津市泰兴试剂厂）(均属化学纯)。
1.2实验仪器：721型分光光度计、HH－4电子恒温水浴锅、FA2004电子天平。
1.3实验染色工艺
工艺1（用于M型、B型活性染料）：
工艺曲线：
60℃15min15min　45min
纤维1/2元明粉碱　　　　清洗
1/2元明粉/染料
染色处方1：纤维:0.5g
染料（owf）：1%
盐（元明粉）：60g/l
纯碱：15g/l
浴比：1：50
工艺2（用于汽巴克隆LS型活性染料）：
染色处方2：染料(owf)　0.5%
纤维　　　　0.5g
元明粉　　　10g/l
碱剂　　　　10g/l
浴比　　　1：50
工艺3（用于汽巴克隆FN型活性染料）：
染料处方3：染料(owf)：0.5%
元明粉：40g/l
纯碱：10g/l
浴比：1：50
1.4实验方法
1.4.1上染速率测试方法
分别吸取染色后的染液于10mL容量瓶中，加入蒸馏水至刻度，用分光光度计在λmax处测定其吸光度。
上染率=（1－Ai/A0）×100%
式中：Ai——染色残液的吸光度；A0——空白染液的吸光度。
具体步骤：
[1]根据实验配方称量药品和0.5g纤维.
[2]将溶解好的染料里加入需要的食盐量,分成25ml的小份放在锥形瓶中，
[3]将锥形瓶放入水浴锅中,待锥形瓶中的温度上升到相应的温度后加入纤维,用玻璃棒搅拌均匀,盖上瓶塞,让其上染一定时间。
[4]加入适量碱剂进行固色，用玻璃棒迅速搅拌均匀，盖紧瓶塞继续上染，染色过程中要用玻璃棒不断搅拌，防止染花。
[5]染毕，取出锥形瓶，将纤维迅速取出拧干。待锥形瓶中的温度下降到室温后取出2ml染液放入小烧杯中，同时加水稀释，测吸光度得上染率。
1.4.2固色率测试方法
本实验用洗涤法测定固色率，即纤维经染色后，用分光光度计测定其残液中以及皂洗液中染料含量，与原染液中的染料含量对比，求出固色率。
具体步骤：按所制定的处方计算0.5g试样需用的染化料数量，并称量好两份完全相同的染料（染料要精确称取，两份相差不大于0.0004g），分别配置Ａ、B两个相同的染浴，放入同一水浴中。
Ａ染浴不加试样，但其操作均按Ｂ染浴规定。当Ｂ染浴中的试样开始皂煮时，也向Ａ染浴加入相同数量的皂粉，经15min后取出Ａ染浴并冷却至室温，然后冲稀至一定体积，在其大吸收波长处测其吸光度ＡA。
Ｂ染浴加入试样，按规定条件染色．染毕取出试样水洗，皂煮（皂粉2g/l,93-95℃,15min,浴比25:1）,水洗（用少量的水多次洗至不掉色为止）。然后将洗液、皂煮液与染色残液合并，冲稀至一定体积，在其大吸收波长处测其吸光度（ＡB）．则
X=（ABVB/AAVA）×100%　　固色率=1－X
式中：X——染色残液中（包括洗涤液、皂煮液）中的染料量，以占总量的百分率表示；
VA——A染浴冲稀后的体积；AA——A染浴冲稀后的吸光度；
VB——B染浴冲稀后的体积；AB——B染浴冲稀后的吸光度。
2.实验结果
本课题采用了国内和国外的四种有代表性的染料对再生麻及天然麻纤维的染色性能进行了对比，结果如图1-1～1-12所示分别为M-3BE红、M-2GE蓝、M-3RE黄、活性红B-2BF、活性深蓝B-BF、活性黄B-4RFN、汽巴克隆LS-6G红、汽巴克隆LS-RHC黄、汽巴克隆LS-6G蓝、图1-10汽巴克隆FN-R蓝、汽巴克隆FN-R红、汽巴克隆FN-4G黄在再生麻纤维和天然苎麻纤维上的上染速率曲线。
3.分析与讨论
3.1再生麻纤维的染色性能
实验所选用的四种染料的三原色在再生麻纤维上的上染率都很高，这主要是由于再生麻纤维吸湿性好，可以在水中溶胀，导致这些水溶性极好而分子又较小的活性染料能迅速吸附于纤维上，并能迅速在纤维中扩散，初染率高，半染时间短；又由于再生麻纤维的结晶度低、取向度低，纤维晶区少，染料的可及区增加，染料和纤维间以氢键、范德华力形成多层物理吸附的绝对数量增加，因此其平衡上染百分率较高，在上染百分率高的前提下，参加与纤维发生键合反应的活性染料的数量增加，导致了较高的固色率。同时，以上实验表明，使用以上活性染料，再生麻纤维具有较好的染色性能，在不改变现有设备和材料的前提下，即可实现再生麻纤维的染色。
再生麻纤维用活性染料染色同样分为上染和固色两个阶段。在上染阶段中，在电解质存在下的中性染液中，克服因染料水溶性基团电离所产生的阴电荷对再生麻纤维表面的阴电荷之库仑斥力，从染液转向纤维，被纤维表面所吸附。由于纤维表面与内部的浓度梯度而向纤维内部扩散，直至染液浓度在染液和纤维之间达到平衡，纤维表面与内部的染料浓度接近相等。这个过程如图中的上染曲线从0～30min所示。在固着阶段中，由于碱剂的加入，染浴PH值上升，吸附阶段形成的平衡被破坏，发生纤维素纤维负离子化，能与活性基发生亲核反应；β—硫酸酯乙烯砜发生β－消除反应后成为乙烯砜，易与纤维素纤维负离子产生亲核加成反应；水分子逐步离解为氢氧负离子，与活性基发生水解反应。
3.2天然麻纤维的染色性能与再生麻纤维的染色性比较
天然麻纤维的上染率都低于再生麻纤维，天然麻纤维的可染性差。天然苎麻纤维与再生麻纤维虽然都是纤维素纤维,但是天然麻纤维的微观结构及所含的化学成分与再生麻纤维有很大的不同。我们对再生麻纤维基础性能进行的研究表明：再生麻纤维的表面纵向有众多条纹、沟槽，横向截面看呈梅花形。使纤维具有良好吸湿性，其吸湿性与竹纤维相近，优于棉纤维，远远高于天然麻纤维；同时，再生麻纤维柔软，蓬松，悬垂性好，纤维长38.1mm，单纤细1.48旦，结晶度、聚合度低。这些性质都足以使再生麻纤维可染性优于天然麻纤维。
而天然麻纤维的横截面形态大都是多角型，纵向表面粗糙，有竖纹；天然麻纤维的结晶度、取向度高，大分子排列整齐、密实、缝隙空洞较少,分子之间各个基团的结合力相互饱和紧密,纤维溶胀困难,染色时染料渗透困难,上染率低。其次，取向度高则说明大分子排列方向与纤维轴向符合程度高,天然麻纤维变形小,纤维拉伸强度高,伸长能力小,弹性差,染色时纤维和染液接触少，染料大分子可以占据的空间小,渗透能力低,透染性差,也导致染料渗透困难,上染率低，同时染色牢度差。再其次，天然苎麻纤维中的非纤维素成分的含量占30%左右,特别是天然苎麻纤维含有较高数量的木质素、脂蜡质和果胶,这些非纤维素物质的存在,致使染色时渗透困难，染料难以与纤维素反应,使得天然苎麻纤维虽经前处理但其染色性能受到不良影响。综上所述，天然麻纤维都难于染色，色光萎暗，染色牢度差。
4.结论
4.1活性染料适合再生麻纤维的染色，染色性能较好。由于再生麻纤维多用于夏季纺织品，因此，活性染料应是再生麻纤维的染色的首选染料，实验选用的四种染料的三原色在再生麻纤维上的固色率都较高，实践中可根据产品档次选用。
4.2活性染料对再生麻纤维与天然麻纤维的染色对比试验表明：再生麻纤维的可染性远远优于天然麻纤维。
4.3再生麻纤维与天然麻纤维混纺时的染色不能得到色泽均匀的同色产品，但可以得到同一色调，不同浓淡的色泽的闪色产品，此类产品可以作为麻纤维纺织品的一个新的开发方向。3MXO9c7

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