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再生麻纖維與天然麻纖維染色性能的對比研究

再生麻纖維與天然麻纖維染色性能的對比研究
再生麻纖維是以天然黃麻、紅麻等麻植物為原料，利用專利發明技術將其制成漿粕溶劑法噴絲生產出的新型粘膠纖維。再生麻纖維具有和普通粘膠纖維近似的干強度，高于普通粘膠纖維和天竹纖維的濕強度；吸濕透氣性好；據國家有關部門檢測（依據日本纖維制品新機能評價協會（JAFET）的抗菌標準）該纖維有抑菌和抗菌效果；重要的是再生麻纖維的可紡性、織造性、可染性良好，手感柔軟，完全不同于天然麻纖維。由于再生麻纖維是一種再生纖維素纖維，它的物理和化學性能與天然麻纖維有所不同，它的結晶度、聚合度、取向度遠遠低于天然麻纖維，因此其染色性能與天然麻纖維存在很大的差異。本文應用各類活性染料對再生麻纖維及天然麻纖維的染色性能進行了大量對比研究，以供同行參考。
1實驗部分
1.1實驗材料
纖維：天然苧麻纖維（精干麻條）、再生麻纖維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）、浙江溫嶺M型活性染料（浙江省溫嶺市染料化工廠）、浙江溫嶺B型活性染料（浙江省溫嶺市染料化工廠）、無水硫酸鈉（天津市塘沽鄧中化工廠）、無水碳酸鈉（北京化工廠）、碳酸氫鈉（上海虹光化工廠）、磷酸鈉（天津市泰興試劑廠）(均屬化學純)。
1.2實驗儀器：721型分光光度計、HH－4電子恒溫水浴鍋、FA2004電子天平。
1.3實驗染色工藝
工藝1（用于M型、B型活性染料）：
工藝曲線：
60℃15min15min　45min
纖維1/2元明粉堿　　　　清洗
1/2元明粉/染料
染色處方1：纖維:0.5g
染料（owf）：1%
鹽（元明粉）：60g/l
純堿：15g/l
浴比：1：50
工藝2（用于汽巴克隆LS型活性染料）：
染色處方2：染料(owf)　0.5%
纖維　　　　0.5g
元明粉　　　10g/l
堿劑　　　　10g/l
浴比　　　1：50
工藝3（用于汽巴克隆FN型活性染料）：
染料處方3：染料(owf)：0.5%
元明粉：40g/l
純堿：10g/l
浴比：1：50
1.4實驗方法
1.4.1上染速率測試方法
分別吸取染色后的染液于10mL容量瓶中，加入蒸餾水至刻度，用分光光度計在λmax處測定其吸光度。
上染率=（1－Ai/A0）×100%
式中：Ai——染色殘液的吸光度；A0——空白染液的吸光度。
具體步驟：
[1]根據實驗配方稱量藥品和0.5g纖維.
[2]將溶解好的染料里加入需要的食鹽量,分成25ml的小份放在錐形瓶中，
[3]將錐形瓶放入水浴鍋中,待錐形瓶中的溫度上升到相應的溫度后加入纖維,用玻璃棒攪拌均勻,蓋上瓶塞,讓其上染一定時間。
[4]加入適量堿劑進行固色，用玻璃棒迅速攪拌均勻，蓋緊瓶塞繼續上染，染色過程中要用玻璃棒不斷攪拌，防止染花。
[5]染畢，取出錐形瓶，將纖維迅速取出擰干。待錐形瓶中的溫度下降到室溫后取出2ml染液放入小燒杯中，同時加水稀釋，測吸光度得上染率。
1.4.2固色率測試方法
本實驗用洗滌法測定固色率，即纖維經染色后，用分光光度計測定其殘液中以及皂洗液中染料含量，與原染液中的染料含量對比，求出固色率。
具體步驟：按所制定的處方計算0.5g試樣需用的染化料數量，并稱量好兩份完全相同的染料（染料要精確稱取，兩份相差不大于0.0004g），分別配置Ａ、B兩個相同的染浴，放入同一水浴中。
Ａ染浴不加試樣，但其操作均按Ｂ染浴規定。當Ｂ染浴中的試樣開始皂煮時，也向Ａ染浴加入相同數量的皂粉，經15min后取出Ａ染浴并冷卻至室溫，然后沖稀至一定體積，在其大吸收波長處測其吸光度ＡA。
Ｂ染浴加入試樣，按規定條件染色．染畢取出試樣水洗，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為止）。然后將洗液、皂煮液與染色殘液合并，沖稀至一定體積，在其大吸收波長處測其吸光度（ＡB）．則
X=（ABVB/AAVA）×100%　　固色率=1－X
式中：X——染色殘液中（包括洗滌液、皂煮液）中的染料量，以占總量的百分率表示；
VA——A染浴沖稀后的體積；AA——A染浴沖稀后的吸光度；
VB——B染浴沖稀后的體積；AB——B染浴沖稀后的吸光度。
2.實驗結果
本課題采用了國內和國外的四種有代表性的染料對再生麻及天然麻纖維的染色性能進行了對比，結果如圖1-1～1-12所示分別為M-3BE紅、M-2GE藍、M-3RE黃、活性紅B-2BF、活性深藍B-BF、活性黃B-4RFN、汽巴克隆LS-6G紅、汽巴克隆LS-RHC黃、汽巴克隆LS-6G藍、圖1-10汽巴克隆FN-R藍、汽巴克隆FN-R紅、汽巴克隆FN-4G黃在再生麻纖維和天然苧麻纖維上的上染速率曲線。
3.分析與討論
3.1再生麻纖維的染色性能
實驗所選用的四種染料的三原色在再生麻纖維上的上染率都很高，這主要是由于再生麻纖維吸濕性好，可以在水中溶脹，導致這些水溶性極好而分子又較小的活性染料能迅速吸附于纖維上，并能迅速在纖維中擴散，初染率高，半染時間短；又由于再生麻纖維的結晶度低、取向度低，纖維晶區少，染料的可及區增加，染料和纖維間以氫鍵、范德華力形成多層物理吸附的絕對數量增加，因此其平衡上染百分率較高，在上染百分率高的前提下，參加與纖維發生鍵合反應的活性染料的數量增加，導致了較高的固色率。同時，以上實驗表明，使用以上活性染料，再生麻纖維具有較好的染色性能，在不改變現有設備和材料的前提下，即可實現再生麻纖維的染色。
再生麻纖維用活性染料染色同樣分為上染和固色兩個階段。在上染階段中，在電解質存在下的中性染液中，克服因染料水溶性基團電離所產生的陰電荷對再生麻纖維表面的陰電荷之庫侖斥力，從染液轉向纖維，被纖維表面所吸附。由于纖維表面與內部的濃度梯度而向纖維內部擴散，直至染液濃度在染液和纖維之間達到平衡，纖維表面與內部的染料濃度接近相等。這個過程如圖中的上染曲線從0～30min所示。在固著階段中，由于堿劑的加入，染浴PH值上升，吸附階段形成的平衡被破壞，發生纖維素纖維負離子化，能與活性基發生親核反應；β—硫酸酯乙烯砜發生β－消除反應后成為乙烯砜，易與纖維素纖維負離子產生親核加成反應；水分子逐步離解為氫氧負離子，與活性基發生水解反應。
3.2天然麻纖維的染色性能與再生麻纖維的染色性比較
天然麻纖維的上染率都低于再生麻纖維，天然麻纖維的可染性差。天然苧麻纖維與再生麻纖維雖然都是纖維素纖維,但是天然麻纖維的微觀結構及所含的化學成分與再生麻纖維有很大的不同。我們對再生麻纖維基礎性能進行的研究表明：再生麻纖維的表面縱向有眾多條紋、溝槽，橫向截面看呈梅花形。使纖維具有良好吸濕性，其吸濕性與竹纖維相近，優于棉纖維，遠遠高于天然麻纖維；同時，再生麻纖維柔軟，蓬松，懸垂性好，纖維長38.1mm，單纖細1.48旦，結晶度、聚合度低。這些性質都足以使再生麻纖維可染性優于天然麻纖維。
而天然麻纖維的橫截面形態大都是多角型，縱向表面粗糙，有豎紋；天然麻纖維的結晶度、取向度高，大分子排列整齊、密實、縫隙空洞較少,分子之間各個基團的結合力相互飽和緊密,纖維溶脹困難,染色時染料滲透困難,上染率低。其次，取向度高則說明大分子排列方向與纖維軸向符合程度高,天然麻纖維變形小,纖維拉伸強度高,伸長能力小,彈性差,染色時纖維和染液接觸少，染料大分子可以占據的空間小,滲透能力低,透染性差,也導致染料滲透困難,上染率低，同時染色牢度差。再其次，天然苧麻纖維中的非纖維素成分的含量占30%左右,特別是天然苧麻纖維含有較高數量的木質素、脂蠟質和果膠,這些非纖維素物質的存在,致使染色時滲透困難，染料難以與纖維素反應,使得天然苧麻纖維雖經前處理但其染色性能受到不良影響。綜上所述，天然麻纖維都難于染色，色光萎暗，染色牢度差。
4.結論
4.1活性染料適合再生麻纖維的染色，染色性能較好。由于再生麻纖維多用于夏季紡織品，因此，活性染料應是再生麻纖維的染色的首選染料，實驗選用的四種染料的三原色在再生麻纖維上的固色率都較高，實踐中可根據產品檔次選用。
4.2活性染料對再生麻纖維與天然麻纖維的染色對比試驗表明：再生麻纖維的可染性遠遠優于天然麻纖維。
4.3再生麻纖維與天然麻纖維混紡時的染色不能得到色澤均勻的同色產品，但可以得到同一色調，不同濃淡的色澤的閃色產品，此類產品可以作為麻纖維紡織品的一個新的開發方向。3MXO9c7