磺化改性-cd對羊毛織物酸性染料增深效果的研究

磺化改性-cd對羊毛織物酸性染料增深效果的研究

為了提高纖維染色的即使在染色過程中的染色效果，通常需要使用抗?jié)B劑。增深劑的使用不僅可以改善產(chǎn)品的染色效果，還可以節(jié)約染料的用量，減少水污染的污染。因此，國內(nèi)外的科技人員進(jìn)行了大量研究工作。按作用對象的不同,增深劑可分為兩大類:(1)親纖維型增深劑,可用于染色前或染色中,對纖維表面進(jìn)行改性處理.如對纖維進(jìn)行陽離子化改性,增加染座,提高對陰離子染料的親和力,使纖維對染料的吸附和反應(yīng)更易發(fā)生,大大提高上染百分率.若增深劑用于染色后整理,則是通過在纖維表面覆蓋一層低折射率的物質(zhì),改變纖維表面的光學(xué)性質(zhì),從而獲得表觀深色效果;(2)親染料型增深劑,通過改變?nèi)玖显谌芤褐械娜芙庑阅芑蜉p微改變?nèi)玖辖Y(jié)構(gòu),設(shè)法使染料共軛體系中的共軛雙鍵增多或接上極性基團(tuán),影響體系中電子云的分布,使染料產(chǎn)生深色效應(yīng).改性β-CD可作羊毛染色增深劑,文獻(xiàn)中并無此類增深劑的相關(guān)報(bào)道,這種增深現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)基于本人的偶然.其增深機(jī)理暫不明確,但與上染至纖維上的環(huán)糊精分子空腔能包合更多的染料分子有一定關(guān)系本實(shí)驗(yàn)主要針對磺化β-CD對羊毛織物酸性染料增深作用程度、增深前后色相的變化情況、增深劑用量與增深效果的關(guān)系以及增深處理后的染色牢度等進(jìn)行研究.1實(shí)驗(yàn)1.1主要原料及儀器純羊毛織物(22.8tex×22.8tex)(無錫協(xié)新毛紡集團(tuán));β-CD(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司);酸性大紅3R、酸性橙Ⅱ、酸性蘭黑、酸性棕、酸性嫩黃2G、弱酸性深藍(lán)5R(寶應(yīng)恒宜染化公司);普拉紅B、普拉黃5GN(汽巴-嘉基公司);濃硫酸、乙醇、碳酸鈣、無水Na2CO3、元明粉、中性皂片(均為市售).儀器:Nicolet400D型傅里葉變換紅外分析儀;RY-25012型常溫型染樣機(jī);DataColor650型電腦測色配色儀;721型分光光度計(jì);YG631型汗?jié)n色牢度儀;RoachesWashwheel型皂洗機(jī);AATCCCrockmeterTesterCM-5型摩擦牢度儀.1.2硫酸鈣-甲基法反應(yīng)將適量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%的濃硫酸置于100mL圓底燒瓶中,緩慢加入β-CD并于0~5℃冰水浴中攪拌2h.將反應(yīng)液倒入水中,加入一定量碳酸鈣,濾出生成的硫酸鈣沉淀,水洗,濾液合并.在濾液中加入一定量95%的乙醇,于0~5℃下放置一夜.除去沉淀,濾液用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值至10.5,過濾,用醋酸調(diào)節(jié)濾液至pH值為7.0.減壓,真空抽濾,濃縮,加入無水乙醇,產(chǎn)生大量白色沉淀,過濾,洗滌,真空干燥得白色粉末.1.3處理1.3.1染料上染法或稱染法染色[酸性染料2%(owf),Na2SO45g/L,pH2~5(具體依據(jù)染料的性質(zhì)而調(diào)節(jié)),浴比1∶30,50℃入染,10min后以1℃/min升溫至100℃,保溫60min]→冷卻→后處理.1.3.2硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線羊毛織物用磺化β-CD預(yù)處理(磺化β-CDxg/L,硫酸鈉5g/L,pH值3,浴比1∶30,水浴中升溫至90℃,加入已潤濕試樣,恒溫30min,取出,水洗,晾干)→染色(同1.3.1).1.3.3染料上染法wag/l染色[磺化β-CDyg/L,酸性染料2%(owf),Na2SO45g/L,pH2~5(具體依據(jù)染料的性質(zhì)而調(diào)節(jié)),浴比1∶30,50℃入染,10min后以1℃/min升溫至100℃,保溫60min]→冷卻→后處理.1.4織物表觀深度k/s值紅外光譜:在傅里葉變換紅外分析儀上測試β-CD以及改性后產(chǎn)物的紅外譜圖,比較其不同,以驗(yàn)證改性產(chǎn)物的生成;表觀深度K/S值以及色差:在電腦測色配色儀上測定,織物折疊4層,取4個(gè)不同的點(diǎn)測定后取平均值;耐水洗、摩擦、汗?jié)n牢度:分別參照GB/T3921.1-1997、GB/T3920-1997、GB/T3922-1997測試;上染百分率(E):采用殘液比色法測定.式中:A0和A1分別為染色前后染液最大波長處的吸光度.2結(jié)果與討論2.1-cd的磺化—β-CD的改性圖1是β-CD及磺化β-CD的紅外光譜圖,3400~3700cm-1是—OH的振動(dòng)吸收峰,由于β-CD有大量的—OH,所以此處的波峰較寬.磺化改性后,由于部分—OH被磺酸基取代,磺化β-CD此處的波峰變窄.另外,1033cm-1和1156cm-1處為磺酸基的特征吸收峰.此紅外譜圖驗(yàn)證了β-CD的磺化改性得以實(shí)現(xiàn).2.2磺化-cd用量對上染百分率的影響.從圖2中可以看出,隨著磺化β-CD的加入,3種酸性染料的上染百分率均有不同程度的提高.上染百分率隨著磺化β-CD用量的增加而增加,但用量達(dá)到20g/L后,再增加其用量,上染百分率變化不明顯.從經(jīng)濟(jì)效益上考慮,選擇磺化β-CD用量為20g/L.2.3磺化-cd對酸性染料上染百分率的影響在磺化β-CD用量為20g/L的條件下,采用預(yù)處理+常規(guī)染色法和同浴染色法對羊毛織物進(jìn)行染色比較它們與常規(guī)染色時(shí)的上染百分率,結(jié)果見圖3.從圖3可知,預(yù)處理+常規(guī)染色法和同浴染色法對羊毛織物的上染百分率均有提高作用,且同浴染色法比預(yù)處理+常規(guī)染色法稍差,其上染百分率要低3%左右,但考慮到同浴染色法工藝簡單,節(jié)能省時(shí),故一般采用同浴染色法較為合適(以下增深處理均指同浴染色法).采用同浴染色法,在磺化β-CD用量為20g/L時(shí),測定幾種常用酸性染料上染百分率的提高率,結(jié)果見表1.由表1可見,磺化β-CD對強(qiáng)酸性染料和弱酸性染料的上染百分率都有提高作用,但前者的提高作用大于后者.其原因可能是在強(qiáng)酸性浴中,羊毛纖維發(fā)生超當(dāng)量吸酸現(xiàn)象,羊毛酰胺基也接受質(zhì)子,使羊毛帶有更多的正電荷,可以通過離子鍵結(jié)合更多的磺化β-CD,有更多的染料分子進(jìn)入磺化β-CD的空腔,使纖維的上染百分率得以提高.2.4增深法對織物表面的深度和顏色的影響2.4.1羊毛織物增深處理前后l將磺化β-CD和染料同浴染色的樣品與常規(guī)染色樣品進(jìn)行對照,目測發(fā)現(xiàn),前者增深現(xiàn)象較后者明顯.羊毛織物增深處理前后的L(L值表示明暗度,其值越小,表示織物色澤越深)、a、b值列于表2.由表2可見,織物增深處理后,其L值變小,說明織物顏色加深.而對應(yīng)△a、△b的變化很小,表明增深后色光基本不偏.2.4.2磺化-cd同浴染色后羊毛織物k/s值變化圖4為酸性大紅3R的羊毛染色試樣在不同可見光波長下的表觀色深K/S與波長的關(guān)系圖.羊毛織物經(jīng)磺化β-CD同浴染色后,其K/S值比常規(guī)染色的K/S值大,說明了織物的表觀色深有所增強(qiáng).另外,兩條K/S值曲線的形狀基本相同,也證明了羊毛織物經(jīng)磺化β-CD同浴染色后,其色光無變化.2.5同時(shí)染料對染料強(qiáng)度的影響從表3可以看到,與未增深處理的常規(guī)染色工藝相比,磺化β-CD對酸性染料上染羊毛的增深作用,對色牢度的影