应用阳离子改性剂DMA-AC对亚麻织物进行接枝改性研究.doc

xxxx大学毕业论文(设计)摘 要本实验应用阳离子改性剂dma-ac对亚麻织物进行接枝改性，采用活性染料上染改性和未改性的亚麻织物，比较它们的k/s值，并介绍了阳离子改性剂dma-ac的作用机理，研究了染色工艺条件对接枝改性亚麻织物染色性能的影响（其中包括温度、碱剂、盐量、和染料用量的影响），并通过正交实验得出接枝改性亚麻织物染色的最优方案，即在低盐及少量染化料的染色工艺条件下染色，且通过验证实验证实经此优方案染色的亚麻织物的k/s值提高了25%，证明了活性染料染接枝改性亚麻工艺可实现提高染料的利用率，节约染化料的用量，为工厂生产降低成本，并减少了染整加工过程中对环境造成的污染，有效的实现了节能降耗，为经济环保型生产打下了良好的基础。关键词：阳离子改性剂 酸性染料 k/s值 亚麻abstractthis experiment carries on the stem grafting modification applicating of cationic modifying agent dma-ac to linen textile, and uses on the reactive dyes to dye the modification and unmodified linen textile, compared with theirs k/s value, and introduced the cationic modifying agent dma-ac action mechanism, and studies the condition of the dyeing progress to affected the stem grafting modified linen textile, including the temperature, the neutralization agent, the salty quantity, and the using amount of the dye, and obtained the excellent project of the stem grafting modified linen textile through the orthogonal experiment, namely ,dyeing in the low salt or under the dyeing technological conditions with little dye and chemical agent, which through the confirmation experiment confirmed that the dyed linen textile k/s value enhanced 25% after this superior project, and proved that the superior can enhance the ultilties of dye, saved the using amount of dye and chemical agent.this progress reduces the cost for the plant and reduced the pollution of dye in the entire process of dying and finishing which created to the environment,also realized the energy conservation and fallen consumes effectively.this excellent progress has built the good foundation for the economical environmental protection production. key word: cationic modifying agent reactive dyes k/s value linen目 录摘 要iabstractii第1章 绪论11.1 本课题的研究意义11.2 国内外研究现状11.3 本论文的研究内容21.4 本课题预期取得的成果3第2章 实验部分42.1 实验材料及药品42.2实验仪器42.3实验内容52.3.1 实验步骤52.3.2测试方法9第3章 实验原理103.1亚麻纤维结构越染色性能的关系103.2 亚麻接枝改性的原理103.3 活性染料染色机理11第4章 结果与讨论154.1阳离子改性后的亚麻织物的染色性能的变化154.1.1固色温度对染色性能的影响154.1.2盐对染色性能的影响174.1.3碱剂对染色性能的影响204.1.4 染料用量对k/s值的影响224.2染色牢度244.3正交实验与结果分析24结论27参考文献29致谢3028 第1章 绪论1.1 本课题的研究意义亚麻具有高的吸湿性，快速温度传递，极好的透气性，静电少等特点，作为服饰面料，深受人们的喜爱，而且还具有天然的抑菌性，护肤保洁，屏蔽紫外线辐射，耐晒耐磨等特性，是其他纺织品所不能比拟的。但同时也存在着可染性差的缺点，也正是这一缺陷的存在，制约了我们开发亚麻的高档产品，所以解决亚麻可染性差这一问题就具有很高的实际意义。其中利用麻纤维素的羟基来引入胺基或季氨基对亚麻织物进行阳离子改性，以改善亚麻的可染性。阳离子改性剂就是对亚麻纤维进行接枝，使亚麻织物能够强有力地吸附阴离子染料，同时提高织物染色的固色率，减少废水污染，达到节约染料和环境保护的效果，因此，我们进行阳离子改性剂改性亚麻织物的染色性能研究对社会生活和环境保护具有实际价值和深远意义。1.2 国内外研究现状纤维素的阳离子化概念首先是有英国的化学工作者于1960年提出来的。关于在纤维素分子结构中导入阳离子基团以改善亚麻纤维的染色性能的研究早在1962年就有专利介绍。由法国的societe protex公司于70年代实现工业化生产的改性剂glytax （它是一种缩水甘油三甲基氯化铵）则是当时最著名的 一种改性剂。而人们围绕着glytax这种改性剂对棉纤维进行改性作了大量的研究工作。例如：gongyig .yulic.用glytax改性棉纤维使其带上季铵盐正离子从而改善它的染色性能，因为季铵盐正离子的引入对棉纤维的直接性有所增加，从而改善阴离子染料对棉纤维的染色性能。他还对改性的 和未改性的棉纤维做了染色实验，以比较他们的上染速率和固色率的改变。到了80年代末对纤维素纤维尤其是对棉纤维的阳离子化产品的研究进入了一个新的阶段，并于末期达到了 高峰，在这一时期仍有许多人在纤维素纤维的 改性研究方面取得成果，例如：1989年，曾有人研究用聚氨-环氧氯丙烷树脂做阳离子化改性剂改性棉纤维。改性后的棉纤维表面由于含有活性位而易于阴离子染料结合，改善了 棉纤维对阴离子染料的 直接性。到了90年代，wu.ts对棉纤维的改性做了进一步的研究。他用聚环氧氯丙烷（pech），通常用作弹性体，它侧链上有氯甲基可与一些官能团起反应而生成新的功能性官能团。利用二甲胺和环氧氯丙烷生成聚环氧氯丙烷-二甲胺（pech-a）用来作新的 阳离子改性剂。由于pech-a中含有阳离子，所以改性棉纤维对阴离子染料的直接性增加。还研究了用pech-a改性棉织物后用活性染料染色，并分析了盐量对上染率的影响。国内对于纤维素纤维的阳离子化的研究始于80年代末期，如上海色织研究所报道的阳离子化棉的染色应用技术。在这篇文章中，作者对棉纤维采用季铵盐进行阳离子接枝变性的工艺条件进行了实验，确定了季铵盐的用量与活性染料上染速率的关系以及碱、温度、时间、与上染率的关系。四川省纺织工业研究所对苎麻织物的阳离子化改性及其染色技术也做了报道。这篇文章对苎麻织物的阳离子化改性及其染色的理论和实践进行了系统深入的 研究，并论述了在印染厂的常规浸染、卷染和轧染设备上进行苎麻织物的阳离子改性和染色是可行的，并给出了改性苎麻织物在不同上染时间的上染速率。中国纺织大学也对苎麻织物的阳离子化改性做了大量的研究工作，胡逊，周翔等人通过大量的实验，确定了吸尽法和浸轧法改性工艺的最佳改性工艺条件。西北纺织工学院的闫宏强等对纯亚麻布接枝、染色一浴法进行了研究，实验采用高锰酸钾和柠檬酸作为氧化-还原体系，用丙烯酰胺作为接枝试剂与活性染料采用一浴法对亚麻进行处理亚麻的 阳离子化技术可以大幅度地提高亚麻上染率。为开发亚麻高档产品开辟了一条新的途径，这一技术将给纺织工业带来新的活力，并具有广阔的前景。近年来改善亚麻染色性能的方法大致有：改变纤维的物理形态和微结构，使其染色性能发生变化。例如利用强碱对织物进行丝光，利用酶处理的方法，还包括用液氨、铜按溶液、磷酸处理，均会改变亚麻纤维的微结构，甚至引起晶形变化，导致染色性能有所改善。另一种改性是对纤维表面进行改性，这包括物理、物理化学、以及化学方法，例如低温等离子体处理、表面化学接枝等，纤维表面改性后也会引起染色性能发生改变。还有一种方法就是对整个纤维包括表面和内部进行化学改性。例如亚麻的胺化改性、氨基聚合物改性、活化改性等，这种改性一般会引起亚麻染色性能的更大改善2。目前，染整行业的发展正趋向于经济环保型，况且亚麻纺织品的发展前景广阔，因此探索适用于亚麻的染色工艺对提高亚麻染色性能有着重要意义。1.3 本论文的研究内容利用二甲胺与环氧氯丙烷合成阳离子改性剂dmac-a，利用轧车经过二浸二轧把阳离子改性剂浸轧到煮漂后的亚麻织物上，然后在100条件下烘干，200条件下焙烘45秒，再用10%的稀醋酸中和亚麻织物布面至中性或弱酸性。用强酸性染料和弱酸性染料分别对经过阳离子改性后的 亚麻织物进行染色，并通过单变量（时间，温度，盐量，ph值）因素和正交实验来分别确定强酸性染料和若酸性染料对阳离子改性剂改性后的亚麻织物染色的最佳工艺。对染色布进行了颜色强度和皂洗牢度测定。1.4 本课题预期取得的成果未经改性的亚麻织物手感较差，颜色不鲜艳，染色性能较差，酸性染料等阴离子染料难于染色，本课题通过对亚麻织物阳离子改性剂-dma-ac的改性即接枝改性，采用强酸性染料（酸性大红）和弱酸性染料（依利尼尔红）对改性后的亚麻织物进行染色，通过单变量实验和正交实验分析，探讨亚麻织物经接枝改性后的染色性能，并确定其最佳染色工艺，而且改性后的亚麻织物不仅改善了其染色性能，使其固色温度降低，减少了染料耗用量和盐量，节约能耗，减少染整加工过程中对环境的污染，有利于环保。第2章 实验部分2.1 实验材料及药品织物：经前处理的纯亚麻布，齐齐哈尔金亚基团；药品：酸性染料：强酸性大红gr， 结构式如下： 弱酸性依利尼尔兰，结构式如下：；氯化钠（分析纯），化学式： nacl，长春化学试剂厂；无水碳酸钠（分析纯），化学式： na2co3,，西安化学试剂厂；碳酸氢钠（分析纯），化学式：nahco3，精制；氢氧化钠（粒状）（分析纯），化学式： naoh，天津市科密欧化学试剂开发中心；环氧氯丙烷（分析纯），化学式：c3h5clo，分子量：92.52，天津市科密欧化学试剂开发中心；二甲胺（化学纯），化学式：c2h7n，分子量：45.08，沈阳市东兴试剂厂。 2.2实验仪器轧车（实验室用轧车）； 干燥箱：1012型，最高工作温度：300，产地：上海市实验仪器总厂；电子恒温水浴锅：温度范围：37100，温度波动度：1，产地：天津泰斯特仪器有限公司；电子天平：bs223s：最大载荷：220g，分度值：0.001g，产地：北京塞多利斯仪器系统有限公司；搅拌器：jj-2增力电动搅拌器：jj-2100w，产地：江苏省金坛市医疗仪器厂；电脑测色配色仪：gretagmacbethtm coloreyer2180uv，产地：台湾瑞比公司；耐洗色牢度实验机： sw-12a型，产地：温州大荣纺织标准仪器厂制造。2.3实验内容2.3.1 实验步骤1. dma-ac的制备将二甲胺放置到三颈瓶中，冷却至0-5（用冰水混合物），并在60分钟内缓慢滴入与二甲胺等摩尔量的环氧氯丙烷，并保持0-5条件下搅拌2小时，然后加热水浴锅到20，把三颈瓶放置到20水浴锅中保温16小时，就可以生成液状溶于水的产物-阳离子改性剂dma-ac，其反应过程如下：二甲胺 表氯醇 2. 阳离子改性剂dma-ac施加到亚麻织物上利用轧-烘-焙法：将轧车的轧余率调到80%，亚麻织物经二浸二轧阳离子改性剂后，在烘箱中100条件下烘干，在200条件下焙烘45秒，取出后用10%醋酸中和亚麻织物布面至中性或弱酸性，烘干留作染色用。3.探索实验本实验采用两种酸性染料：强酸性染料（强酸性大红gr）和弱酸性染料（依利尼尔红）来染色改性后的亚麻织物。但是其染色性能未知，染色最佳条件未知，固对对这两种染料进行探索性实验，找出其各自的最佳染色条件。工艺处方：染料(对织物重)：2% nacl（对织物重）：10% 浴比：1：80 染色温度：95 染色时间：50分钟（强酸性染料） 染色时间：50分钟（强酸性染料） ph值：2.5（强酸性染料） ph值：6.5（弱酸性染料）工艺曲线：强酸浴：ph值：2-4 100 沸煮60分钟 1/min后处理 （注1）50起染 中性浴：ph值：5-7 100 沸煮30分钟 1/min 后处理（注1） 60起染 弱酸浴：ph值：4-5 100 沸煮60分钟 1/min 后处理 50起染 （注1） 使用强酸性染料-酸性大红gr和弱酸性染料-依利尼尔红对改性后的亚麻织物染色工艺曲线：强酸性染料-酸性大红gr： 100 60分钟15分钟 15分钟 ph：2.5 40 1/min 后处理起染 1/2nacl 1/2nacl （注1）弱酸性染料-依利尼尔红 95 60min15分钟 15分钟 ph：6.5 30 1/min 后处理起染 1/2nacl 1/2nacl （注1）改性后亚麻织物的染色工艺流程：经前处理的阳离子改性亚麻布染色水洗、水洗、烘干经探索性实验证实强酸性染料-酸性大红gr和弱酸性染料-依利尼尔红的最佳染色工艺条件：强酸性染料-酸性大红gr：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色温度：100染色时间：50min ph值：2.5工艺曲线： 100 60分钟15分钟 15分钟 ph：2.5 40 1/min 后处理起染 1/2nacl 1/2nacl （注1）弱酸性染料-依利尼尔红：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色温度：95染色时间：60min ph值：6.5工艺曲线：95 60min15分钟 15分钟 ph：6.5 30 1/min 后处理起染 1/2nacl 1/2nacl （注1）注1：后处理：热水洗（80）、冷水洗、干燥4.单变量因素实验强酸性染料-酸性大红gr：(1)染色温度对改性后的亚麻织物染色性能（k/s值）的影响染色温度：50、60、70、80、90、100 其他工艺条件不变：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色时间：50min ph值：2.5(2)染浴的盐量对改性后的亚麻织物染色性能（k/s值）的影响盐量(o.w.f.)：5%、10%、15%、20%、25%其他工艺条件不变：染料(o.w.f.):2% 染色温度：100浴比：1：80 染色时间：50min ph值：2.5(3)染色时间对改性后的亚麻织物染色性能（k/s值）的影响染色时间：30 min、 40 min、 50 min 、60 min 、70 min 、80 min其他工艺条件不变：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色温度：100 ph值：2.5(4)染浴的ph值对改性后的亚麻织物染色性能（k/s值）的影响ph值：2、3、4、5、6、7其他工艺条件不变：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色温度：100 染色时间：50min弱酸性染料-依利尼尔红：(1)染色温度对改性后的亚麻织物染色性能（k/s值）的影响染色温度：50、60、70、80、90、100 其他工艺条件不变：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色时间：60min ph值：6.5(2)染浴的盐量对改性后的亚麻织物染色性能（k/s值）的影响盐量(o.w.f.)：5%、10%、15%、20%、25%其他工艺条件不变：染料(o.w.f.):2% 染色温度：95浴比：1：80 染色时间：60min ph值：6.5(3)染色时间对改性后的亚麻织物染色性能（k/s值）的影响染色时间：30 min、 40 min、 50 min 、60 min 、70 min 、80 min其他工艺条件不变：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色温度：95 ph值：6.5(4)染浴的ph值对改性后的亚麻织物染色性能（k/s值）的影响ph值：2、3、4、5、6、7其他工艺条件不变：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色温度：95 染色时间：60min5.正交实验8染色工艺的制定首先要进行小样试验，但要优选出最佳染色工艺,还必须进行若干次试验。试验安排得好,不仅试验次数少且效果好；,反之，次数既多结果还不理想。尤其是染色工艺的试验，其工艺条件,助剂用量等因素很多，试验结果考虑的指标又多，合理安排试验方案，优选出最佳染色工艺,达到成本低,效果好的目的。表2-1强酸性染料-酸性大红gr 单因素水平表水平因素 a(温度)/（）c(时间)/ (min)b(盐量)/(o.w.f.)%d(ph值) 12380901004050605 10 15123表2-2弱酸性染料-依利尼尔红单因素水平表水平因素 a(温度)/（）c(时间)/ (min)b(盐量)/(o.w.f.)%d(ph值) 12380901004050605 10 15567 表2-3正交实验表l9（34）实验序号abcd1234567891112223331231231231232313121 233122316.验证实验:强酸性染料-酸性大红gr和弱酸性染料-依利尼尔红对改性后的亚麻织物染色工艺曲线：强酸性染料-酸性大红gr：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色温度：100染色时间：50min ph值：2.5工艺曲线： 100 60分钟15分钟 15分钟 ph：2.5 40 1/min 后处理起染 1/2nacl 1/2nacl （注1）弱酸性染料-依利尼尔红：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色温度：95染色时间：60min ph值：6.5工艺曲线：95 60min15分钟 15分钟 ph：6.5 30 1/min 后处理起染 1/2nacl 1/2nacl （注1）注1：后处理：热水洗（80）、冷水洗、干燥2.3.2测试方法 1.k/s值的测定14准备好标准样（未经染色的亚麻原布）和染样，通过电脑测色配色仪在不同角度测定标准样和染样的反射率的值，并取平均值，记录数据，再按下式计算： （式2-1）式中r光没有透色时的反射率（取下的值）；r0标准样的反射率；2.耐洗色牢度测试将接枝改性亚麻经染色及未接枝亚麻染色进行织物的皂洗牢度的测试。然后按照gb 251-1995评定沾色灰色样卡评定这两种亚麻织物的皂洗牢度。第2章 实验原理2.1亚麻织物上染率低的原因亚麻纤维的基本组成为纤维素，而纤维素是有许多葡萄糖剩基联接起来的大分子，线性的大分子相互平行，按一定距离相位形状比较稳定地结合在一起，成为大分子束-基原纤。而若干根基原纤平行排列结合在一起，其中粗一点的结晶态的大分子形成微原纤，由微原纤基本平行的堆砌成更粗的大分子束为巨原纤。最后由巨原纤堆砌成纤维，在每根纤维中存在着许多结合体结构，其中结晶区，非结晶区及纤维的取向度倾角是影响亚麻纤维染色的主要原因。亚麻纤维与棉纤维虽然都是纤维素纤维，但是亚麻纤维的结晶度和取向度均比棉纤维高很多，因此，亚麻纤维比棉纤维难于染色。结晶度高，说明大分子排列整齐、密实、分子之间各个基团的结合力相互饱和，染色时染料渗透困难，因而上染率低。取向度高则说明大分子的排列方向与纤维轴间的平行程度高，因此，纤维的拉伸强度高，伸长能力小，弹性差，染色时染料可占据的空间少，渗透困难，因而染色性能差。亚麻纤维是由纤维素、半纤维素、果胶、木质素、脂蜡质、含氮物质等组成的，其化学成分虽然与棉纤维相似，但含量不同，经分析测试，亚麻纤维与棉纤维的化学成分不同，亚麻纤维中非纤维成分的含量占30%左右，而棉纤维只占有6%特别是亚麻纤维中含有较高数量的木质素，脂蜡质和果胶，使得亚麻纤维的染色性能受到影响。亚麻采用束纤维纺纱，在纺部的中间环节对粗纱进行半脱胶化学加工，果胶去除率只有35%左右，脱胶后纤维中残存的 果胶将纤维粘结在一起，染色时染料渗透困难，不宜染色均匀，容易产生白芯纱和白花纱。木质素的存在是亚麻纤维难于染色的另一个原因，在亚麻粗纱化学脱胶工艺和坯布练漂工艺中去除木质素有两种办法，一种是高温硫化法，一种是低温氯化法，而无论哪种方法对木质素的去除率都不到40%，而剩余的木质素则影响着亚麻的染色性能。从原料到细纱到成品布，亚麻纤维所接受的强化学加工将对亚麻纤维的染色机理产生以下不利影响：亚麻粗纱化学脱胶中的 强氧化工艺降低了染料与纤维的结合条件，亚麻纤维的基本组成是纤维素，他的化学反应发生在分子结构中连接葡萄糖的苷键和三个自由羟基及大分子末端潜在的醛基。葡萄糖剩基多发生对强无机酸碱的反应，三个自由羟基和醛基主要为染料和水分的吸收，氧化，酯化，醚化和接枝等反应。而亚麻粗纱化学脱胶工艺的强氧化作用严重地破坏了纤维素分子结构中的三个自由羟基和大分子末端潜在的醛基。形成大量种类繁多的氧化纤维素。从而使染料和纤维素形成共价结合的条件降低，数量减少。强氧化剂-亚氯酸钠的使用使亚麻纤维的染色性能进一步降低。亚麻纤维是由纤维二糖基本结构单元构成的，我们以cell-oh表示每个葡萄糖分子中至少含有三个羟基，其中的仲羟基在水中表现出明显的离解性质：cell-oh-cell- +h+电离后使纤维带有负电荷。使纤维素表面带负电荷的另一种说法是：纤维材料具有很大的比表面，当它与水，水溶液或非水溶液接触时，其表面获得的电荷，由于纤维素分子中都含有若干数量的糖醛酸或强酸，它们在水中电离成co-和h+，致使纤维素的表面带有负电荷，不论哪种更准确，纤维素表面带有负电荷是一个不争的事实。而染纤维素的染料一般为阴离子染料，它在水溶液中电离也显负电性，由于纤维与染料之间存在着电荷排斥，因而导致了亚麻纤维的染色性差。d-so3na+h2o-d-so3-+na+（其中d-so3na代表阴离子染料）总之，我们通过对亚麻的微观结构，化学成分和化学反应性能以及所含羟基部分电离分析可知，由于亚麻纤维的结晶度高，取向度高，结构紧密，非纤维素成分含量高，化学脱胶工艺及练漂工艺中强氧化剂的破环和亚麻纤维在水中的电离使亚麻纤维带负电荷等各种因素是导致亚麻纤维可染性差，染料上染率低的主要原因。2.2亚麻织物阳离子改性机理亚麻接枝是通过化学反应将一类高分子单体接枝到另一类高分子链上，在接枝点上生成新的化学键，接枝高分子具有接枝主链（母体）高分子及接枝连高分子的综合性能，纤维大分子上接枝聚物的数量越多，接枝改性的效果越好。因此改善了亚麻织物的染色性能。本实验合成的阳离子改性剂dmac-a这一化合物完全溶于水，在中性条件下，亚麻织物经接枝处理的作用机理是：阳离子改性剂：dmac-a与亚麻纤形成二甲胺羟基氯丙烷：阳离子改性剂-dmac-a自身形成中等分子量的齐聚物，该齐聚物仍能渗透入纤维。二甲胺羟基氯丙烷溶于水后叔胺基带上正电荷与水溶液中带负电荷产生引力，增加了纤维素分子链与染料分子之间的亲和力，使其易于上染，而水溶液中羟基带负电荷，类似于活性染料这样的负电荷的染料分子，这样就与纤维素分子间产生了电荷排斥力，在理论上和实际中都必须在染浴中加大量的盐，来屏蔽电荷斥力，增进上染。2.3改性剂的选择原则前面我们分析了亚麻织物的可染性差的原因。主要是亚麻纤维的结晶度高、取向度高和在染浴中纤维表面带负电荷造成对阴离子染料的静电排斥作用。为了改善亚麻的染色性能，人们从许多方面做了尝试。例如使用高固色的活性染料、采用化学改性以降低亚麻纤维的结晶度等方法，但这些方法都不很理想，并且有些方法还伴有亚麻织物固有风格的降低，后来人们对于纤维素纤维的阳离子化接枝技术的研究达到了高潮，所谓纤维素阳离子化技术就是用一种阳离子改性剂对织物进行整理使纤维素纤维带有正电荷，从而改善织物的染色性。阳离子改性剂是一类分子中带有一个或多个阳离子基团，并具有能与纤维素发生共价结合的反应性基团的有机化合物。纤维素纤维的阳离子改性剂的种类很多，按反应类型基团可分为环氧已基型、均三嗪及二氟一氯嘧啶型，按阳离子基团又分为季铵盐和叔铵盐。季铵盐又分为环氧类季铵盐和三聚氰胺类季铵盐。上述所说的众多类型的改性剂在对织物进行改性的过程中都存在着这样那样的缺点。例如：有的改性剂在改性过程中有难闻的气味产生，有的改性剂利用率低，改性均匀性差等等，而通过我们自己实验合成的这种改性剂它存在着如下的优点：改性剂的合成成本比较低而且所需原料比较容易得到；这种改性剂在室温下存放性质比较稳定；合成这种改性剂所需的设备要求不高；通过大量的实验证明，这种改性剂对亚麻织物整理后，能使亚麻织物的上染率大幅度提高，而且染色的均匀性好。2.4 酸性染料的染色机理酸性染料的分子量较低大多数在400-800之间，而且大多数以磺酸基为水溶性基团。但与其他染料一样，在上染纤维时也存在一个上染过程，其染色基本理论与其他的染料相似。酸性染料的上染过程也符合一般的上染过程：染料随着染液的流动到达纤维表面的边界扩散层。此阶段易进行，只需保持染液适当流动（或搅动），染料分子就会不断的向纤维界面移动，在此染液层中，染料已很难靠染液的流动来接近纤维表面，而主要靠自身的扩散去靠近纤维表面；染料通过扩散边界层被纤维表面进行吸附：染料在扩散边界层中靠近纤维到一定距离后，染料分子迅速被纤维表面吸附，染料分子和纤维表面的负电荷也存在库伦引力，只有当染料分子吸引力大于斥力时，才可以接近纤维表面；染料从纤维表面扩散到定型区的内部：染料吸附到纤维表面扩散直到纤维和溶液间的染料浓度达到平衡，纤维内外染料浓度相等即透染为止，此阶段时决定上染速率的主要步骤。酸性染料上染的影响因素除染料自身结构的影响外，还有染料的直接性，扩散性能，染液的ph值，温度，电解质，助剂以及浴比等因素。其中ph值因素的影响对酸性染料的上染影响时很大的：染浴的ph值在2.5左右时为强酸性酸性染料上染率较高，而在ph值在6.5时为弱酸性酸性染料上染率较高。强酸性染料染色时一般染色工艺为：染浴中加入比重1.84的硫酸3%-5%（对织物重）；元明粉10%-20%（对织物重）；初染温度为50；30分钟内升温至沸；继续沸染30分钟；弱酸性染料染色一般工艺：染浴中加入30%醋酸3%-5%（对织物重）元明粉10%-15%（对织物重）；初染温度为50；45分钟内升温至沸；继续沸染30min左右，必要时可再加1%-2%的硫酸促染。因此在不同的ph值条件下选择适合的染料才能达到较高的上染率。此外提高温度会使染料的水解以及染料和纤维的反应速率都有提高，但是对染料的水解速率的影响比染料和纤维的反应速率的影响更为显著。加入盐可以提高染料的直接性，纤维素纤维在 碱性条件下加盐促染比较显著，但在酸性条件下，不太明显，因此为起到促染作用必须加入较多的盐，反而对固色不利，所以要加盐的量适当。酸性染料对纤维素纤维染色时，应根据染浴的ph值来选择什么类型的染料，一般情况下强酸性条件选择强酸浴染料，中性条件选择中性浴染料，弱酸性条件选择弱酸浴染料，同时加入适量的盐可以提高上染率。第4章 结果与讨论4.1阳离子改性后的亚麻织物的染色性能的变化4.1.1染色温度对染色性能的影响改变染色温度，其他染色条件不变：强酸性染料-酸性大红gr：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色时间：50min ph值：2.5弱酸性染料-依利尼尔红：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色时间：60min ph值：6.5表4-1亚麻织物染色的k/s值随染色温度的变化染色温度（）k/s值酸性大红gr 依利尼尔红50607080901002.44 2.002.83 3.123.35 4.504.05 5.455.06 5.757.83 4.05 从表4-1可以看出强酸性染料-酸性大红gr在50时，亚麻织物染色的k/s值是2.44，而后就随染色温度的不断升高而增大，到染色温度为100时达到最大值7.83，亚麻织物染色的k/s值增加了2.21倍而弱酸性染料-依利尼尔红在50时，亚麻织物染色的k/s值是2.00，它的增长趋势有峰值，在染色温度达到90时亚麻织物染色的k/s值达到最大5.75，在50-90之间随染色温度的升高而不断增大，90以后就开始下降。 有上图可以很清晰的看出阳离子改性亚麻染色的k/s值随染色温度的变化情况。强酸性染料-酸性大红gr：改性亚麻织物染色的k/s值随染色温度的不断升高而不断增加，到染色温度最高100时达到最大7.83，是一个不断增加的趋势。而弱酸性染料-依利尼尔红：它染色的改性亚麻织物的k/s值也随染色温度的升高而增大，但是在染色温度达到90以后就开始下降了，到达100时就比90时下降了29.57%，这就说明改性亚麻织物染色的k/s值不会一直不断的增大，是有峰值的，达到峰值后就会随染色温度的升高而不断减小。这一现象可以解释为：当染色温度较低时，染料在容易聚集，只有单分子染料才能通过吸附和扩散过程进入亚麻织物纤维，聚集必然会降低染料与亚麻织物纤维的亲和力，染料上染率降低，改性亚麻织物染色的k/s值就会下降。其次，可能是低温不能使阳离子改性剂到达织物改性的活化能，从而导致染色温度低时k/s值也小。在达到峰值温度以前时，改性亚麻织物染色的k/s值随染色温度的升高而增大，是应为：随着染色温度的不断升高，酸性染料水解的速率大于酸性染料和亚麻纤维的反应速率，也可能是高温情况下阳离子改性剂分解或结构被破坏，基于上述原因才会出现图示达到峰值后亚麻织物染色的k/s值随染色温度的升高反而随之下降。 另一方面，酸性染料自身的原因也会造成图示现象，一般情况下，酸性大红gr在100时与亚麻纤维的反应活性最高，从图中可以看出在染色温度达到100时亚麻织物染色的k/s值为最大。而低温时由于酸性染料上染速率慢，从而导致染料上染亚麻纤维的量少，不利于染色。随着时间的不断增加，ph值的变化（增大）也会不利于染料的上染。而染色温度高时，上染速率较快，可能造成染色不匀及白心现象，染料的直接性也会降低，所以出现温度升高k/s值减小的现象。弱酸性染料-依利尼尔红也是如此，温度低时染料的活性低，与纤维的直接性小，不易上染亚麻纤维，随着染色温度的升高，染料的上染率也会随之增大，但达到最大值90时达到峰值，亚麻织物染色的k/s值达到最大5.75，染色温度再升高，亚麻织物染色的k/s值将会明显减小。比较强酸性染料-酸性大红gr在染色温度到50时的改性亚麻织物织物的k/s值和70时的改性亚麻织物织物k/s值提高了2.21倍，这是由于染料扩散速率是随温度而改变的，低温时染料扩散速度较低，染料与纤维、改性剂的的反应速度都较低，同时改性后，为亚麻纤维提供了更多的染座，加快染料的上染。在亚麻纤维中，只有那些具有足以克服这种能阻的分子才能从一处向另一处扩散，这种具有足以克服扩散能阻的活化分子的数量随着温度的升高而增加，因此，温度升高有利于染料的扩散和上染，但当温度升高到一定程度后染料水解程度增加，使上染率下降;而改性后织物与染料的反应性增加，即使在低温时染料对纤维的上染提高程度也很明显。所以染色温度强酸性染料-酸性大红gr控制在100弱酸性染料-依利尼尔红控制在90为最佳。4.1.2染色时间对染色性能的影响改变染色时间，其他染色条件不变：强酸性染料-酸性大红gr：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色温度：100 ph值：2.5弱酸性染料-依利尼尔红：染料(o.w.f.):2% nacl(o.w.f.):10%浴比：1：80 染色温度：95 ph值：6.5表4-2染色时间对亚麻织物染色的k/s值的影响染色时间(min)k/s值酸性大红gr依利尼尔红3040506070803.23 2.913.60 3.234.05 3.60 3.63 4.053.23 3.113.23 2.95从表4-2可知强酸性染料-酸性大红gr：改性亚麻织物的k/s值随染色时间的增加而增大，到染色时间为50分钟时达到峰值4.05，随后就随染色时间大的增加而减小，并在一个很小的范围内作微小波动。弱酸性染料-依利尼尔红：改性亚麻织物的k/s值也随染色时间的增加而增大，到染色时间为60分钟时达到峰值4.05，随后就随染色时间大的增加而减小，并在一个很小的范围内作微小波动。图4-2 盐的用量对k/s的影响从图 4-2 中的曲线可知改性亚麻织物染色的k/s值随染色时间的增加而增大，对于强酸性染料-酸性大红gr：当染色时间达到50分钟时，改性亚麻织物染色的k/s值达峰值4.05，随后开始随时间淡淡的增加而不断减小，最后在小范围内波动，甚至不再变化。而弱酸性染料-依利尼尔红则是在染色 时间为60分钟时达到峰值4.05，随后开始下降，最后也在一个小范围内波动。产生这种现象的原因可能时由于染色时间过长，织物上的阳离子改性剂受到外界因素大的影响而导致分解或结构被破坏，此外，由于酸性染料对亚麻织物的可染性较差，时间过长不利于染料与亚麻纤维的结合，从而导致其上染率下降，而改性亚麻织物染色的k/s值也就随之减小。4.1.3染浴中盐量对染色性能的影响改变染浴中盐量，其他染色条件不变：强酸性染料-酸性大红gr：染料(o.w.f.):2% 染色时间：50min浴比：1：80 染色温度：100 ph值：2.5弱酸性染料-依利尼尔红：染料(o.w.f.):2% 染色时间：60min浴比：1：80 染色温度：95 ph值：6.5表4-3 染浴中盐量对改性亚麻织物染色的k/s的影响盐量（o.w.f.）%k/s值酸性大红gr依利尼尔红 5 10 1520255.29 4.606.59 5.895.38 4.054.60 3.23 4.05 2.03从表中可以看出：开始时改性亚麻织物的k/s值随染浴中盐量的增加而增大，当染浴中盐量达到10%时，强酸性染料-酸性大红gr和弱酸性染料-依利尼尔红经过染色的改性亚麻织物的k/s值都达到峰值，强酸性染料-酸性大红gr经过染色的改性亚麻织物的k/s值是6.59，而弱酸性染料-依利尼尔红经过染色的改性亚麻织物的k/s值是5.89，然后就随染浴中盐量的增加而减小，其原因分析有以下几点：一方面，我们都知道，适当的增加染浴中的盐量可以起到促染的作用，尤其是接枝即改性后的亚麻织物，增加少量的盐就可以达到促染的目的，甚至可以进行无盐染色。众所周知染料与纤维表面之间存在着较大的负电荷相斥作用力，染料难于接近纤维表不利于染料上染，因此需要加入较多的电解质进行电荷屏蔽来促进上染，以提高染料的上染率，从而就会出现随着染浴中盐量的