（纺织化学与染整工程专业论文）丝绒混纺同浴染色同色性的研究.pdf

丝绒混纺同浴染色同色性的研究 摘要 本文用l a n a s e t 和l a n a s o l 染料对蚕丝羊绒进行同浴染色的同色性研究， 并对l a n a s e t 染料用于丝绒超声波同浴染色工艺进行了研究。通过对染色温 度、染色时间、助剂、超声波频率等影响因素的优化选择，并用色差等级、 色差值e 和表面深度k s 值判定同色效果，找到了l a n a s e t 和l a n a s o l 染料 的最佳工艺和l a n a s e t 染料超声波染色的最佳工艺。 经过色差等级评定，l a n a s e t 棕b 和l a n a s e t 黑b 染丝绒同色性达到4 级 和4 5 级；l a n a s o l 藏青m b n 和l a n a s o l 红2 g 染丝绒同色性达到4 级和4 5 级。四种染料染色后织物的匀染性和各项色牢度良好。 超声波工艺研究表明：超声波可以提高l a n a s e t 染料丝绒同浴染色的同 色性。l a n a s e t 棕b 、l a n a s e t 红2 b 和l a n a s e t 藏青r 的同色效果分别达到3 4 级、3 4 级和2 3 级，分别比同条件下无超声波染色的同色性提高半级、t 级和半级，染色后织物的匀染性和各项色牢度较好。 【关键词】同浴染色同色性羊绒蚕丝超声波染色 t h eh o m o c h r o m a t i c i t ys t u d yo f s i l k c a s h m e r eb l e n d si n o n e b a ，r hd y e i n g a b s t r a c t t h ep a p e rs t u d i e dt h eh o m o c h r o m a t i c i t yo fs i l k c a s h m e r ew i t hl a n a s e ta n d l a n a s o ld y e si no n e b a t hd y e i n g 。t h es u p e r s o n i cd y e i n gp r o c e s so fl a n a s e td y e s w a ss t u d i e d t h r o u g ht h es t u d yo ft h ed y e i n gt e m p e r a t u r e ，d y e i n gt i m e ，a g e n t sa n d s u p e r s o n i cf r e q u e n c y ，t h eo p t i m a ld y e i n gp r o c e s s w a sd e t e r m i n e d t h e h o m o c h r o m a t i c i t yw a sa s s e s s e db yg r a d eo fc o l o rd i f f e r e n c e ，a ea n ds u r f a c e d e p t h ( k s ) t h r o u g h t h ea s s e s s m e n to fc o l o rd i f f e r e n c e ，t h e h o m o c h r o m a t i c i t y o f l a n a s e tb r o w nba n dl a n a s e tb l a c kbr e a c h4g r a d ea n d4 - 5g r a d er e s p e c t i v e l y , l a n a s o lr e d2 g4 - 5g r a d e ，l a n a s o ln a v ym b n4g r a d e a f t e rd y e d ，t h el e v e l n e s s a n df a s t n e s so ff a b r i cw e r eb o t hg o o d t h er e s e a r c ho fs u p e r s o n i cd y e i n gp r o c e s ss h o w e dt h a ts u p e r s o n i cc o u l d i m p r o v et h eh o r n o c h r o m a t i c i t yo fs i l k c a s h m e r e b l e n d sw h i c hw e r ed y e dw i t h l a n a s e td y e s a f t e rd y e dw i t ht h es u p e r s o n i cp r o c e s s ，t h ec o l o r d i f f e r e n c eo f l a n a s e tb r o w nbr e a c h e d3 - 4g r a d e ，l a n a s e tr e d2 b3 - 4g r a d ea n dl a n a s e tn a v y r2 - 3g r a d e t h el e v e l n e s sa n df a s t n e s so fs i l k c a s h m e r eb l e n d sf a b r i cw e r eb o t h g o o d k e yw o r d s o n e b a t hd y e i n g h o m o c h r o m a t i c i t y , c a s h m e r e s i l k ， s u p e r s o n i cd y e i n g y8 s 9 3 2 3 北京服装学院学位论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容外，本论文中不含其他人或集 体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人或集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名；孙诚 吼矿j 年，月朋 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权保 留并向有关国家部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅或借 阅；学校可以公布学位论文的全部内容或部分内容，可以允许采用影印、缩印或 其他复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：域日期：! ：厶! 导师签名：竖垒= 日期：! 型二上一 学位论文作者毕业后去向：南京工业大学理学院轻化工程系工作 工作单位：南京工业大学电话：1 3 5 2 1 6 4 7 9 2 7 通讯地址：南京工业大学理学院轻化工程系邮编：2 1 0 0 0 9 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 0 前言 多组分纤维通过混纺、交织、合股、包芯、包覆、交捻等方式组台成纺织品，具有 很多优点，例如：各纤维在物理性能上取长补短改善了纺织品的性能，提高了纺织服装品 的服用耐久性，改善了纺织品的质感和外观。以混纺物染色等加工方式取代色纺加工方式 又利于缩短产品的交货期，也又利于对市场做出快速反应。 羊绒蚕丝混纺就是其中很重要的一种。在纺织原料中，蚕丝和羊绒均属高档系列， 蚕丝羊绒织物则是由纺织原料中的这两大贵族混纺而成的。混纺后针织时装的织物性能 得到大大改善，面料既有丝一般轻盈、滑柔的手感和靓丽的光泽，又保留了羊绒应有的高 级抗寒与柔软舒适的品质，而且用蚕丝羊绒混纺织物加工而成的产品克服了羊绒产品易 缩水、易皱等缺点，穿着更加舒适。蚕丝羊绒产品不仅以柔软度高，保暖性强，吸湿透 气，质地华贵而知名，其适中的价格也大大增加了自身的魅力，更加接近现代人的生活及 价值标准，是近年来风行国际市场的时装新品，在西欧、北美等地尤为受欢迎。 近年来，蚕丝羊绒产品发展得很快。在国际市场的地位也日益加重。由于升档和高 效益的需要，蚕丝羊绒同浴染色实现蚕丝羊绒同色成为国内乃至国际上的技术攻关项 目。由于蚕丝、羊绒纤维在物理性能和化学结构上存在差异，想实现蚕丝羊绒同浴染色 后完全同色，并保持蚕丝羊绒织物的独特性能，确实存在着不少困难。对羊绒和蚕丝进 行二浴染，选择各自适合的染料和控制好染色工艺条件，虽然能达到较好的同色效果，但 是，二浴染蚕丝羊绒同色，颜色的重现性较差，而且染色时间长，工艺复杂，成本较高。 为了提高产品质量，减少成本，对羊绒和蚕丝混纺同浴染同色性的研究就具有很强的实际 意义了n 。 本研究采用汽巴公司的l a n a s e t 和l a n a s o l 染料对蚕丝羊绒( 5 0 5 0 ) 进行同浴染色， 主要研究染色温度、染色时间、助剂以及元明粉等因素对蚕丝羊绒同浴染色同色性的影 响( 对l a n a s o l 染料还进行了入染温度的确定，对l a n a s e t 染料还进行了超声波染色工艺的 研究) ，通过测定色差等级和色差e 评定染色结果，确定最佳染色工艺。同时还测定了蚕 丝羊绒染色后皂洗、汗渍、日硒、摩擦等各项色牢度。 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 1 文献综述 1 , 1 蚕丝羊绒结构与染色 1 1 1 蚕丝结构特征 蚕丝包括桑蚕丝( 亦称家蚕丝) 、柞蚕丝、木薯蚕丝等。蚕丝是蛋白质纤维的典型代 表，它与其他天然纤维不同之处，在于没有细胞组织“3 。蚕丝的丝条是由两根并列的丝素 ( 亦叫丝朊) 单丝组成，单丝的外面包覆着一层使两根单丝在一起的胶质即丝胶。蚕丝是 天然纤维中唯一的长纤维。1 ，由两个丝素蛋白和覆盖在外面的丝胶蛋白组成。 在显微镜下，桑蚕丝的横截面为三角形，三边相同、角略钝圆，纵向为光滑、均匀的 棒状；柞蚕丝横截面为较扁平、锐角三角形或楔形，纵向有一定的卷曲和条纹。如图卜3 所示： 圈1 桑蚕丝横截面圈图2 柞蚕丝横截面图圈3 蚕丝的纵向图 桑蚕丝平均有丝朊7 5 8 0 ，丝胶2 0 2 5 ，酒精和乙醚萃取物1 6 2 5 ，无机杂质 l 1 7 。在柞蚕丝中，丝胶含量相当少，总共只有5 ，含灰量1 4 4 3 + 2 。 丝胶存在于蚕丝的外围，因它的性状和动物胶相似，故称为丝胶。“。它对丝素起着保 护作用和黏胶作用。研究表明。”，蚕丝中存在四种不同的丝胶( 见图4 ，其中1 4 均为丝胶， 5 为丝素) 。 丝素是蚕丝的主体，生丝或丝织物经精炼除去大部分丝胶后，剩余的部分主要是丝素。 丝素是各种氨基酸联结而形成肽链，再由肽链构成蛋白质。肽链排列比较整齐、密集的称 为结晶区：排列不整齐较疏松，称为非结晶区“1 。图5 为这种结晶区和非结晶区示意图( 图 中平行的粗线表示结晶区，曲折的细线表示非结晶区) 。蚕丝丝素的结晶区主要由乙氨酸、 丙氨酸和丝氨酸的残基组成“3 。 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 图4 丝胶的层状分布图5 蚕丝结晶区和非结晶区示意图 丝胶比丝素在水中要容易溶解的多，而丝素比丝胶结晶度，微晶取向，强度要大得多 “3 。从蚕丝上可以提炼出一种丝素胶，丝素胶可以做织物整理剂组分，营养性化妆品，也可以 利用其氨基酸加到食品中而制得营养食品。“。 蚕丝纤维具有较高的回潮性能，在标准状况下，它的回潮率约在1 0 左右“1 。蚕丝表 面没有鳞片层，在水中较易膨化，体积增大，长度增长，其直径约胀大1 6 1 8 。长度增 加i 2 。丝胶因膨化后而开始溶解，溶解度随水的温度和作用时间而变化。蚕丝纤维上同 时含有酸性基和碱性基，因而具有两性。但是蚕丝上所含有的酸性基和碱性基的数量不相 等，而且他们的电离速度也不同，羧基的离解较快，因而使蚕丝纤维成为酸性占优势的弱 酸性物质。当蚕丝处在等电点时，丝素和丝胶的溶解度及膨化程度都现最低值。丝素的等 电点( i s o e l e c t r i cp o i n t ) p f l 为2 3 ；丝胶等电点p h 为3 8 4 5 “1 。 蚕丝丝质轻，细软，光滑、富有弹性，具有独特性能。蚕丝的强度一般较好，但是耐 磨性能较差。 蚕丝纤维的生物化学性能和人体卫生保健功能是其它任何纺织纤维所无法比拟的。它 含有丝氨酸等十八种氨基酸，由于这些氨基酸的分子结构上大多含有亲水性的基团，因此 蚕丝具有良好的吸湿性和抗静电性。蚕丝的蛋白质和人体皮肤的化学组成近似，所以与皮 肤接触时感觉柔软舒适，无异物感。蚕丝的生理适应性正被用作外科缝合线和结扎线【。 此外，蚕丝纤维中的色氨酸和酪氨酸能吸收紫外线，同时蚕丝所吸收的紫外线有助于灭菌， 并用此特征医治皮肤病，也可保护皮肤遭受过多的紫外线侵袭”。蚕丝散湿速度快，即 使含水率达到3 0 ，手感仍不觉得潮湿，所以蚕丝制作的服装透气性好，穿着舒适，由于 蚕丝吸湿和散发水分快，所以在夏天穿丝绸衣服会感到凉爽；又由于蚕丝是多孔性物质， 是热的不良导体，保暖性能好，故又适宜做冬季服装。3 。因此，蚕丝既可以织成夏天透明 的纱，也可以制成冬天丝质的厚外套。 蚕丝在染色前必须先进行精炼，除去蚕丝上的丝胶成分，还有蜡质、色素和灰分等杂 质“。如果精炼时脱胶不匀，可能导致染色不匀”1 。真丝丝朊吸收染料的饱和值( 1 0 0 克 纤维的毫克当量) 约计2 0 毫克当量。但在某些情况下会提高到3 0 毫克当量。在用酸性 染料和直接染料染色时，采用中性浴染色法和酸性浴染色法，但也有一些国家除了上述两 3 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 种方法外，还采用碱性浴染色法。3 。真丝绸用酸性媒染染料染深、中色泽，不如酸性染料 鲜艳，但是湿处理牢度和日晒牢度都比酸性染料高出很多。至今还没有专为真丝绸染色而 合成的活性染料，但是一些为棉、毛和锦纶开发的活性染料在蚕丝及其织物上染色效果良 好“1 。据报道“，高温、日晒、酶处理对真丝绸活性染料染色的上染率、固着率、总圃着 效率有不同程度下降，染色物表面颜色深度和得色的丰满性也均下降。 1 1 2 羊绒结构特征 羊绒由鳞片层和皮质层组成，后者羊绒为主体，由不同皮质细胞与基质n 一螺旋体蛋 白质组成。皮质细胞中含有高硫和低硫两种蛋白质，前者是基质的主要组成部分，其中分子 链成无定形卷曲：后者分子链具有螺旋结构，在皮质细胞中，组成基本原纤( p r o t o f i b r i l ) 。基 本原纤再组成微原纤，微原纤则进而组成原纤。羊绒的化学组成比较复杂，主要是由多种 氨基酸缩合而成的角朊蛋白组成，角朊蛋白根据其感觉性质可分为软角朊和硬角朊。其中 硬角朊中的含硫量比软角朊中的高3 。根据x 射线证实，角朊蛋白可分为a 型和b 型。 我国羊绒主要指直径在2 5 1 a m 以下的细绒毛，平均细度为1 3 1 7 m ，变异系数为1 8 2 0 ，超过2 5 岫的不属于羊绒，羊毛的平均细度为3 0 左右“。羊毛加工后的长度一般在 6 0 1 2 0 m m ，半细毛在7 0 1 8 0 h h n ；而羊绒纤维的长度比羊毛短的多，一般在3 0 4 0 m m ( 伸 直长度) 。在天然卷曲方面，羊毛和羊绒也是不同的。细羊毛多呈正常卷曲，卷曲波的形 态多呈半圆形，卷曲数一般为4 6 个c m 。羊绒的卷曲形态不规则，卷曲数一般为3 4 个c m ：。 构成羊毛的蛋白质称为羊毛角朊，其分子很大，平均分子量在6 0 0 0 0 左右，基本结构 是由多种n 一氨基酸以一定规则排列缩合成为缩氨基酸结构，其主链称为肽键i ”1 。羊毛结 构可分为鳞片、中层及毛髓“4 + ”3 。其鳞片多少，排列的紧密程度与其弹性、光泽、硬度及 挠屈性直接相关。羊毛的微观结构如图6 所示。 上袭鼗盛 针角豁壤 内捕瓣璐 疰滞艟 囊谁蝻片 图6 羊毛的结构示意图 与羊毛相比较，羊绒的鳞片层鳞片呈环形，边缘较光滑，鳞片平均密度为6 0 个册( - - 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 般羊毛鳞片密度为7 0 8 0 个r a m ) “，而且鳞片紧抱毛干，张开角度较小：鳞片薄彼此紧 贴，有直绕和斜绕两种形状，如图7 、8 所示： 图7 羊毛的纵向图图8 羊绒的纵向图 羊绒纤维细长，均匀，手感滑糯柔软，细腻，光泽好，拉力强，富有弹性，素有“软 黄金”之称。羊绒特别适合做内衣，贴身穿着时，轻、软、柔、滑，非常舒适，是任何纤 维所无法比拟的。由于羊绒的细长而弯曲，其中含有很多的空气，并形成空气层，可以防 御外来冷空气的侵袭，保留体温不会减低。由于它很细，因此在纺纱织造中排列很紧密， 即使在冰天雪地里，也可以很好的保持一定的温度。羊绒还有良好的悬垂性( d r a p a b i l i t y ) 和还原特性，不缩水，易定型，许多羊绒制品如羊绒衫、羊绒西装、大衣、裙子稍有褶皱， 只要挂晚上，就能恢复原状。 羊绒化学性质与细支羊毛相似，对酸、碱、热以及氧化剂、还原剂的反应比细支羊毛 更敏感，即使在温和条件下处理，纤维损伤也非常明显”“。在p h 低于2 5 或p h 高于7 时， 羊绒都有很明显的损伤“”。 羊绒具有高度的吸湿性，其回潮率为1 5 5 ，比羊毛高1 5 左右。，染料可以充分地 被纤维吸收，同时羊绒比其它纤维的成衣染色效色更好，一旦上色后就不易褪色。由于羊 绒纤维的吸水性，羊绒织物不易晾干，但是可以在低于1 5 0 。c 下熨烫。在短波长的紫外光 ( 3 0 0 - - 3 5 0 n m ) 下，羊绒会有一定的损伤和泛黄。羊绒在1 5 0 。c 时会有一定分解和变黄， 在3 0 0 。c 会烧焦“。 经沸水或者蒸汽中处理1 5 分钟，羊绒将失去一定的弹性，这种特性被广泛地用在羊 绒的煮昵中，但是这种特性也会导致它们的色花。一般认为“，在羊绒蛋白中的二硫键可 遭到破坏，但另一方面，它可与邻近的氨基反应，生成新的共价交键。在羊绒染色时，为 了得到满意的染色深度和牢度，染料必须完全渗透到纤维内部。这种渗透速度取决于染料 扩散通过羊绒表面和完全进入纤维内部的速度。羊绒表面有鳞片覆盖，虽然平均密度比羊 毛的鳞片密度低，但还是有阻碍作用。由于羊绒表面鳞片的存在，染料是通过鳞片之间的 接口而进入纤维内部的。硕究表明”，染料是通过角质层细胞之间而进入羊绒的，而且在 s 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 染浴循环很早期就通过非角质化的内角层和细胞内部膜进行扩散。 1 1 3 酸性染料及对蛋白质纤维的染色“”2 “2 3 3 酸性染料依据应用性能，主要是匀染性、染色方法、染浴( 酸性强弱) 及耐湿处 理牢度，分为强酸性染料( 亦称酸性染料) 和弱酸性染料两大类”“；也可以把酸性染料分 为高度匀染染料。中度匀染染料及低度匀染染料三种。高度匀染染料亦称匀染酸性染料， 要求在强酸如硫酸，p h = 2 3 的酸性浴中染色，可获得满意的染色效果。该类染料是以单 分子状态存在与水溶液中，染料分子较小，对纤维的亲和力低，具有很好的匀染性。中度 匀染染料，亦称耐缩绒染料，必须在p h = 5 2 6 2 的弱陵性浴中进行染色，染浴酸度可用 乙酸调节。其化学结构比较复杂，分子量比较大，含水溶性基团较少。低度匀染染料，亦 称超耐缩绒染料( a c i dm i l l i n gd y e s ) ，它们具有更高的分子量，如用醋酸染浴染色其匀 染性仍很差，为获得匀染效果，必须在醋酸铵中性染浴中染色，当沸染时，染浴逐渐呈微 酸性，以使染料缓慢均匀地吸附在纤维上。这类染料在较低温度下，呈胶体状态，只是在 沸腾下才能使大多数染料呈分子状态存在，主要用于进行缩绒处理的织物上，具有优良的 耐光和耐湿处理牢度，但是一般是色调比较暗淡的染料”。 酸性染料对蛋白质的染色和其它类型染料一样，包括吸附、扩散和固着三个过程”“。 酸性染料染羊毛时，根据不同特性结构的染料应选择适当染浴的p h 值。染浴酸性越强，染 料吸附上染越快。在保证较高的上染率( 9 0 以上) 的条件下，尽量用较高的p h 值，以 期得到较理想的匀染效果。 斯皮克曼和艾辽特不约而同地指出“3 ，酸性染料染色过程在于建立染浴中和纤维上粒 子之间的唐能平衡。不管哪一种染料，若有无机酸存在则酸根阴离子首先被纤维吸收，并 形成其朊盐，然后无机酸被染料逐步置换，因此染浴中酸度也在相应地下降。 研究酸性染料对羊毛的染色，结果发现“”：，随着反应的进行染浴中，h + 浓度开始下 降，p h 值增加，表明盯首先被吸附到羊毛纤维上，同时c l 一浓度也下降，表示h 、c l 一同 时被吸附。但是c 1 1 艮快被扩散到纤维上，对羊毛有更大亲和力的染料负离子( d 一) 所取代。 并通过染料阴离子和纤维阳离子形成盐键而被固着在羊毛上。整个吸附过程可以简单表示 如下： 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 n h + ， 1 w 上i i i f 。一 i c o o 。 n h + 1 j w 。叁i i c o o h n h + 3 a w 坠i l - 一 c o o h 匀染性酸性染料的饱和值较低，湿牢度较差，而蚕丝氨基含量低，分子结构的定向度 和结晶度比较高，同时在强酸性介质中容易受损，强度降低。因此尽管蚕丝对一般酸性染 料亦具有一定的亲和力，但是不易染得浓色，在实际应用中主要是使用分子比较大的弱酸 性染料。在弱酸性或中性浴中染色。此时染料和纤维一部分以盐键结合，而更主要是氢键 与范德华力起主要作用。丝绸染色温度比羊毛低，通常在8 5 9 0 ，以防止长时间沸染造 成纤维强度及光泽的损害o ”。 1 1 4 活性染料及对蛋白质纤维的染色“2 “”1 活性染料与其它染料不同之处在于分子中具有能和纤维的某些基团反应形成共价结 合的活性基。活性染料的结构可用下列通式表示： 圃一回一田一- 囡 圈9 活性染料结构通式 图9 中：d 表示发色体系；w 表示水溶性基团，例如磺酸基；a 表示活性基与发色体系 的连接基；r 表示活性基。活性染料就是在某些发色体系上( 通常是酸性染料或者酸性媒 染染料体系) 通过连接上可与纤维形成共价结合的活性基的一类染料。水溶性基团可能有 几个，在活性基中也可以有水溶性基团。有些染料具有两个以上的活性基，还有染料具有 两个发色体系。 活性染料染蛋白质纤维和染纤维素纤维一样，都是通过亲核机理进行反应的，所以一 般染纤维索纤维的染料如x 型、k 型及k n 型染料，都可用于蛋白质纤维的染色。这些活性 染料的活性基亦可以分为亲核取代和亲核加成两类。应用于蛋白质纤维亲核取代的活性基 一般是2 ，4 一二氟嘧啶型和氯乙酰型；亲核消除加成的活性染料品种较多，他们主要是丙 稀酰胺或乙基砜系衍生物。染料与纤维的反应取决于染料核纤维两方面的反应性能。 毛用活性染料是近年发展起来的一类染料，具有固色率高匀染性好及色泽鲜艳等特 点。除了一些用于纤维素纤维染色的活性染料，经过筛选也可以用于羊毛和羊绒等蛋白质 纤维，主要是0 一羟基乙砜硫酸酯类，少数是一氯及二氯均三嗪类染料。 毛用活性染料在p h 低于5 时上染百分率很高，几乎接近1 0 0 ，但固色率却以p h 2 7 d h + 3 o ) m 1 w l 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 4 5 时最高。p h 越低，游离氨基数越少，羟基电离也少，故亲核反应速率慢。反之，p h 高于羊毛等电点后，纤维分子不带正电荷，染料吸附量低，固色率也不高。 丙稀酰胺类活性染料，这类活性染料最早的商品是普藏兰( p r o c i l a n ) ，这一类染料 反应性较低，p h = 7 时反应速率较高，p h 越低固色速率也越低。另一类具有n 一溴代丙稀 酰胺基的染料，这类染料的结构如下： 兰纳素( l a n a s 0 1 ) n 一溴代丙稀酰胺 这是一类双官能活性染料。具有反应性高，固色率高，色泽鲜艳，日晒和湿摩擦牢 度好的特点。一般在弱酸性条件下( p h = 4 0 5 5 ) 染色。 n 一溴代丙稀酰胺化合物与氨基酸的反应机理已被详细地研究过”“，认为它们之间 的反应可能通过先加成再取代或先取代再加成两条途径反应，最终形成氮丙啶化合物。 日 一址odnh 一。锣矿洲一k r r 叫”d n h l 。一c h ， 一。一r = c h ，一c 一( 1 2 m i 。一卜一m 丫 7 g 。l 。，p 。 但是，通过核磁共振跟踪技术和液相色谱进行动力学研究证明。“，a 一滇代丙稀酰 胺与氨基酸主要是通过加成然后分子内取代闭环形成丙啶衍生物。溴代丙稀酰胺上的溴原 子由于双键形成p i - i 共轭，很难被氨基化合物取代。 活性染料染色最主要的条件匙p h 值和温度“”。由于羊绒和蚕丝都有两性性质，p h 变 化不仅改变活性染料的固色速率，也改变了羊绒和蚕丝对染料的吸附能力和反应能力。羊 绒外层有鳞片，染色温度若低于5 04 c ，染料分子很难扩散通过；温度太高，羊绒都受损伤a 1 1 5 金属络合染料及对蛋白质纤维的染色5 ” 金属络合染料( m e t a lc o m p l e xd y e s ) 是在酸性媒介染料的基础上发展起来的，即设 法将媒染剂金属离子预先引入染料分子中，成为金属的络合染料。络合染料存在的基础是 必须有可以接收电子对并形成配位键的金属离子”1 。根据染料结构中金属原子和配位的母 体染料的比例不同，可分为1 ：1 金属络合染料和1 ：2 金属络合染料。 1 ：l 金属络合染料也称为酸性含媒染料( a c i dd y e i n gp r e m e t a l l i z e dd y e s ) ，其母体 大多是邻氨基酚衍生物与含羟基或氨基偶合组分得到的单偶氮染料。中心金属离子绝大部 分是三价铬。母体染料与甲酸铬，氯化铬或硫酸铬在低p h ，高温，加压下铬化而制得。1 ：l 也 ， 式d d l c o 一一 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 金属络合染料与蛋白质纤维的染色机理类似媒介染料。研究表明“1 ，1 ：l 金属络合染料在 含有5 ( o w f ) 的硫酸的染浴中，对羊毛有很好的上染性。 1 ：2 金属络合染料也叫中性含媒染料( n e u t r a ld y e i n gp r e m e t a l l i z e dd y e s ) ，它是由 一个金属离子与二分子母体染料络合而成。由于染色时常在接近中性或者弱酸性介质( p h = 5 5 7 ) 中进行“”。母体染料多为含有三个配位原子的单偶氮染料，偶氮基邻位含有羟 基或羧基，大多数染料中一般不含磺酸基，只含有亲水性的磺酰胺基或砜烷基，以保证染 料由较高的上染率和湿处理牢度。一般情况下，1 ：2 金属络合染料的染色行为和低度匀染 性染料相似。 1 ：2 金属络合染料因两个母体染料已满足配位数6 ，即金属空轨道已为染料填满，所 以不能再与纤维结合，染料和纤维间不是由金属架桥来增加湿处理牢度的。在p h ：- - 6 7 时( 高于羊毛纤维等电点) ，纤维中氨基正离子的比例下降，但仍有部分处于正离子的状 态，可与作为一价负离子的1 ：2 金属络合染料以盐键结合，另一方面，中性染料的大分子 结构( 分子量约6 0 0 8 0 0 的八面体) 在纤维上的范德华力不容忽视。这种范德华力结合 可以理解为中性染料可以上染维纶的原因。八面体中性染料的结构构型以及对纤维有较大 亲和力，使染料在纤维内扩散比较困难，迁移性也差，所以匀染性能差。 1 ：2 金属络合染料按其极性和结构，还可以分为：弱极性染料( w e a k l yp o l a rd y e s ) ， 强极性染料( s t r o n g l yp o l a rd y e s ) 。其中弱极性染料在羊毛上有很好的日晒、水洗和湿摩 擦牢度。强极性染料比弱极性染料有更好的湿摩擦和水洗牢度，特别是双磺酸基强极性染 料，有最好的色牢度，但是匀染性很不好，所以一般很少用来染织物。 1 2 蚕丝，羊绒同浴染色j 1 2 1 混纺纤维的染色 混纺纤维即一种纱线中有两种或者更多的组分的纤维。与单一面料相比，多组分纤维 具有以下特点。8 ”3 ： 降低面料成本。用较便宜的纤维和昂贵的纤维混纺，可降低纺织制品的成本，并 使价格高的纤维更具有发展前景。 混纺各组分在物理性能上取长补短，可以改善纺织品性能。 改善纺织品的颜色。通过不同散纤维染色后进行色纺或者对不同纤维组成的混纺 交织物采用匹染，可以得到各纤维不同色相，获得多色效果。 0 提高纺织品的耐用性。将服用耐久性好与耐久性差的纤维组合，延长不耐久纤维 q j ! 塞! ! 薹堂堕! 塑! 旦堡主堂垡堕塞 的寿命。 改善织物的质感和外观。 提高纺纱质量，改善单一纤维纺纱、织造、印染中存在的疵点。 双组分染色的方法常有四种，如下表所示： 表l 双组分纺织品的染色方法 混纺纤维的染色研究很多。2 ”】。如：羊毛和纤维素纤维混纺不易实现同浴同色的关键 在于羊毛不耐碱，加上活性染料染羊毛的匀染性很差，所以要仔细选择染料和控制染色条 件。也有人曾用p h 滑动工艺，让活性染料在碱性浴中上染纤维素纤维并固着，随着染浴 p h 滑向弱酸性，活性染料逐渐固着在羊毛上“。 1 2 2 丝绒混纺纤维的染色 丝绒混纺纤维是一种很重要的混纺纤维，它结合了蚕丝和羊绒两者的特点。此混纺 、 织物性能得到大大改善，面料既有丝一般轻盈、滑柔的手感和靓丽的光泽，又保留了羊绒 应有的高级抗寒与柔软舒适的品质，而且用丝绒混纺织物加工而成的产品克服了羊绒产 品易缩水、易皱等缺点，穿着更加舒适。但是，实现丝绒同浴染色的同色性问题也一直 是国内和国际上的一大难题。 蚕丝纤维上没有鳞片，染料在低温时就能上染，上染百分率较大；当温度升高时， 平衡上染百分率下降，一般在8 0 9 0 进行染色。羊绒具有胱氨酸屏障的鳞片层，结构比 较紧密，会阻止染料上染，因此需在较高温度下染色，并多采用沸腾染色。蚕丝和羊绒两 者本身的结构不同，染色时丝快绒慢，所以在相同的染色条件下这两者的染料上染行为不 一致，在两者同浴染色时，会有很强的竟染现象。同时，由于蚕丝表面光滑和羊绒表面粗 糙，即使两者上染相同的染料量，其纤维表面色泽也不一样。蚕丝的上色基团( 即染座 ( a d s o r p t i o ns i t e ) ) 比羊绒少约4 0 o “，丝在保温阶段会随温度的提高和时间的延长丽发生 解吸现象，但羊绒就无此现象，这也是实现丝绒同色的一个难点之一。 l o 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 以前人们对丝绒同浴染色的研究较少，对羊毛和蚕丝的研究较多”“4 ”。根据 丝毛同色的经验看，要实现丝绒的同色关键在于染料的选择，染料的分子结构与同色性 有着重要关系。各种染色工艺因素对染料在丝绒织物上的同色性有着不同程度的影响， 即改变各种工艺因素可以提高同色性。“”“1 。这些因素包括：染浴p h 、电解质浓度、匀 染荆种类、染色温度、染色时间、染料浓度等等。 1 2 3 染料的选用 丝绒织物包括针织物、机织物，两者的染色工艺是不同的。一般情况下，丝绒针织 物采用散纤维染色一纺纱一针织一整理，而机织物采用同浴匹染。无论是散纤维染色还是 匹染，染料的选择都至关重要。染料分子形状呈直线状及共平面性好的染料，同色性般 都较差，绝大多数直接染料就是此类。分子形状不呈线形、共平面性较差或者分子结构立 体构造含有金属原子的染料，同色性则较好，如大部分蒽醌类、杂环类、三芳类酸性染料 和含金属原子的中性染料。分子结构不同的染料在染浴中的聚集状态、在丝、绒上的吸附 和扩散速率在纤维微隙中的结合方式都有一定的差别，由此造成了两者在纤维上染色同色 的差异。 蚕丝和羊绒同属蛋白质纤维，而适用于蛋白质纤维染色的染料主要有少量直接染料、 酸性染料、酸性媒染染料、酸性含媒染料( 金属络合染料) 、毛用活性染料和一些其他的 新型染料。鉴于蚕丝和羊绒在结构性能等方面的差异，在选择染料时，首先选择酸性染料； 另外，目前很多公司都生产出鲜艳度和色牢度较好的毛用活性染料，因此也常选用活性染 料。 用直接染料如s o l a r 、c h l o r a m i n e 染丝毛同色，同色效果较好，而染色牢度很差， 一般只适合染浅色，实际生产应用较少。 强酸性浴染色的酸性染料在温度相对较高( 7 0 8 0 。c ) 、保温时间相对较短( 3 0 m i n 左右) 的条件下，会发生从蚕丝纤维向羊绒大量转移的现象，故其同色效果不好，且湿牢度很差， 在强酸浴条件下真丝纤维易受损，故除一些特殊颜色用强酸性染料外，- 一般不考虑用强酸 性染料。 弱酸性浴染色的酸性染料对羊绒的亲和力较高，湿牢度较高。例如：s a n d o l a nm f 系 列染料，匀染性和遮盖性都较好，特别适合于匹染浅色，但染深效果不好。而将l y o g e n m f 用于匹染时，蚕丝得色浅于羊绒，同色效果差，同时这类染料脚水相对浓些，有缸差，不 宜用于大批量生产。 酸性媒介染料染真丝时容易使真丝断裂形成表面的起毛疵病，且有些染料对丝亲和力 1 1 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 低，同时媒介染料不属于环保染料。故媒介染料一般不作为丝绒同浴染色染料。 酸性络合染料于二十世纪二十年代初由汽巴( c i b a ) 公司正式制成商品出售“。此 类染料具有良好的遮盖性，染色后织物的日晒牢度极佳，耐洗牢度也比较好，广泛应用于 地毯用羊毛散纤维、纱线和羊毛织物的染色“。酸性络合染料主要有国产中性染料和直索 兰( i s o l a n ) 系列染料，后者对蚕丝的上色率较高，适于染深中色。但是，由于在羊绒上有 夹花现象以及匀染性差，这类染料只适用于混纺、散纤维的染色，不适用于匹染；如果通 过固色处理，牢度会更好些”“。 毛用活性染料有两类：一类为a 一溴丙烯酰胺类，商品名兰纳素( l a n a s 0 1 ) ，这类 染料在微酸性浴中配套匀染剂阿白格( a l b e g a l ) b ，能与羊毛纤维中之氨基形成不可逆的 共价键，因此染色后织物的色牢度非常好；另一类是二氟一氯嘧啶类，商品名为莱伐菲斯 ( l e v a f l x e a ) ，在三拼时推荐使用l e v a f i x 金黄e - 3 g a 、艳红e - b a 、艳蓝e - b r a 2o “。 兰纳洒脱( l a n a s e t ) 染料是由瑞士汽巴嘉基公司于t 9 8 3 年5 月推出的，其匀染性 能、染色牢度均优。它是以着色强的1 ：2 型金属络合染料和毛用活性染料为基础，通过 改良结构而成的一种新染料。可将这类染料有选择性地用于蚕丝羊绒的深中色染色，并 应进行固色处理，以达到更好的同色性”。 l2 4 助剂的使用 影响染色过程的因素很复杂。助剂对蛋白质、高聚物、金属离子和有机染料都有相互 作用。“。表面活性剂不仅可以提高匀染性，上染速率，染色牢度等，而且还可以改变纤维 染色性能，建立新的染色体系“。 蚕丝的半染时间比羊绒的要短1 0 分钟”“。在低温染色时，蚕丝上染很快，而羊绒上 染很慢，蚕丝的竞染远远大于羊绒，染色结果容易出现丝深绒浅的色差，在上染后期，不 仅染液中的染料全部上染到羊毛上，蚕丝上已着色的染料也转移到羊毛上，表现为蚕丝得 色浅，羊毛得色深。因此，丝绒或丝毛同浴染色一般采用较低温度染色，同时染色时添 加一定的匀染剂和羊绒低温染色助剂。 人们对羊绒低温染色工艺进行了大量的研究。“3 7 ”“。国内外曾研究和应用的低 温染色方法主要有尿素法。“、蚁酸法、稀土染色法“7 “”3 、有机溶剂法。“、预处理法和 酶处理法等，由于成本高、污染重等原因使得应用范围受到限制。现在常用的低温染色方 法主要是表面活性剂法。“，即用一种表面活性剂或几种不同的表面活性剂拼混，作为低温染 色助剂。 羊绒羊毛低温染色助剂目前在国内有规模使用的有三类： t 2 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 第一类是以b a y l a nn t 和国产羊毛低温染色助剂s l d ，3 为代表的。它是利用其对羊 毛的溶胀作用，使羊毛在较低的温度区间就发生膨胀，以利于染料及酸剂的进入，将羊毛 的上染区间前移，此类助剂的溶胀作用，实际上属于对羊毛的润湿渗透作用，仅仅是物理 作用。这在应用原理上易为人们所接受，在操作用量多一些对羊毛染色工艺及纤维强力方 面，对纤维影响不大。 第二类是以l a n a s a nl t 为代表的。它是利用本身分子结构与羊毛纤维有特殊的亲和 力，在纤维表面形成一层薄膜包覆纤维，同时这层薄膜对染料也有很好的亲和力作用。通 过这层薄膜对两者的亲和力作用使纤维和染料在低温时就均匀吸附，缩短两者的距离，有 利于在温度丹高时，帮助染料迅速转移至纤维内部完成上染。由于这类助荆帮助染料克服 上染时的势能，因而从染料在纤维与溶液间的分布角度考察，是使上染区间前移了。只是 上染初期属于环染，随着温度升高，染料逐渐转移至纤维内部，由环染变成透染。这一类 助剂的这种包覆作用，就助剂的分子结构而言有相当的难度，也符合表面活性剂的特点， 但在应用方面控制用量要求严格，过少不能成膜，过多则膜层厚，影响染料向纤维的转移， 表面染料聚集过多而影响摩擦牢度。 第三类则是一类有机还原剂。这类助剂主要是依靠打开羊毛纤维的二硫键及部分肽 键，增加大量的染座。由于羊毛表面鳞片层相对含硫较多，因此这些助剂主要作用于表面 鳞片层，因而大大增加了纤维与染料的亲和性，使上染区间前移完成低温上染。第三类 助剂实际上是化学作用，对纤维有一定的破坏，易使纤维脆损。经氯化处理的羊毛由于表 面鳞片层的剥蚀及羊毛天然拒水膜的破坏，上染区间也前移至室温，亦具有低温染色效果。 选择优良的助剂如：低温染色助剂和匀染剂，有利于提高丝绒的同色性。但是有的匀 染剂有很强的剥色效果，用量过多会影响染料的上染，因此应该严格控制助剂用量，避免 助剂和染料的过多浪费，这样既保证了同色性，有减少浪费。 1 2 5p h 值的控制 在丝绒的染色时，染浴的p h 对染色效果的影响很大。在不同的p h 值范围内，电 解质在染色中所起的作用不同。在等电点以下时，电解质起缓染作用，在等电点以上时， 起促染作用。蚕丝的等电点( i s o e l e c t r i cp o i n t ) 为3 5 5 2 ，羊绒的等电点为6 5 “，那么 选用合适的染料并严格地控制染色p h 值，使其于蚕丝的等电点以上、羊绒的等电点以下， 这样电解质对于蚕丝来说起促染作用，而列于羊绒来说起缓染作用，这就有利于染料对蚕 丝的上染，达到蚕丝羊绒同色”。 羊绒纤维中的氨基含量大于蚕丝纤维，当p h 值较低时，其电离氨基的数量也多于蚕 1 1 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 丝，因此以离子键与羊绒纤维结合的染料量多于蚕丝，造成蚕丝羊绒两种纤维同色差距 大。而随着p h 值提高，蛋白质纤维氨基电离受到抑制，染料与纤维由以离子键结合为主 逐步过渡到以氢键、范德华力结合为主，蚕丝、羊绒两种纤维上的染料上染差别减少。因 此，控制染浴的p h 值于一个合适而恒定的值很重要。采用弱酸性或中性染料时，p h 值应 在4 o 4 5 ，同色性要改善得多。考虑到染色均匀性会下降，可多加匀染剂来弥补，同时 要尽量放慢升温速度“。若采用毛用活性染丝绒，则不必在染色前调节染浴的p h 值，但 是在染色结束前，应该加入碱剂( n a 。c o 。) 进行固色，在加入碱剂后，染浴的p h 值会升高。 i 2 6 中性盐的使用 在蛋白质纤维的染色过程中常常需要加入中性盐( 电解质) ，这些电解质在不同的染 色条件下，所起作用不同。丝绒同浴染色在酸性条件下染色时，中性盐常起促染作用， 常选用的中性盐有元明粉( n a 2 s o 。) 、氯化钠( n a c l ) 、氯化钙( c a c l ：) 、硫酸铵( ( n i l 。) 。s o 。) 以及氯化钠氯化钙复配物( n a c l + c a c l ：) 等。试验证明“，元明粉和氯化钠电介质的促染 效果较小，硫酸铵居中，硫酸铵以及氯化钠氯化钙复配物促染效果最大。这是因为，n a + 对蛋白质纤维促染作用主要降低或消除纤维对染料的斥力( 在染浴p h 大于纤维等电点时， 纤维带负电，染料在水溶液中也带负电) ，也就是增加纤维与染料之间的引力，促使染料 e 染。c a ”促染时则不仅可以减小染料和纤维问的斥力，还可以使蛋白质纤维膨化，能使 染料更易进入纤维而提高了上染率。( n h 。) 。s o ；的促染作用在于它是一种释酸剂，在较高温 度下发生分解生成硫酸，使染液p h 下降，增加了纤维的正电荷，使阴离子染料更易与纤 维结合而上染。 c a c l 。虽然促染效果高。但是c a ”易使染色织物色光发生变化，c a ”浓度偏高时，还能 使染料沉淀，批量生产时不好控制缸与缸之间色光。采用弱酸性或中性染料进行丝绒同 浴染色时，p h 值应在4 o 4 5 ，无需再用( n h 。) ，s o , 的释酸作用，因此在丝绒同浴染色中 的中性盐采用元明粉。 对于酸性和中性染料来说，元明粉对羊毛的促染作用不大，丽对蚕丝有一定的促染作 用，同色性有所改善。元明粉对直接、酸性或中性染料在羊毛上的上染行为的影响有这显 著的差异，这可能是染料分子中磺酸基含量不同所致。元明粉的用量和同色性也有很大的 关系，染色时应该严格控制元明粉的用量。 1 2 7 染色温度的影响 羊绒和蚕丝都属于蛋白质纤维，温度对它们的染色情况影响很大。对于活性染料染蛋 白质纤维，提高染色温度使染料的水解及染料和纤维的反应速率都提高，但是水解的影响 1 4 北京服装学院2 0 0 3 届硕士学位论文 更显著。若用酸性染料染蛋白质纤维，温度对染料的上染速率的影响还随染料而有所不同。 匀染性染料的上染速率随温度的升高而有所增加；耐缩绒染料于室温条件下，在染液中成 聚集状态，当温度升高到一定的时候才转变成分子状分散态。一般在6 0 c 时，它们对未损 伤的羊毛很难扩散进去，上染速率很低。对于耐缩绒染料的上染，一般在6 0 8 0 c 的温度 范围内控制升温速率。同时，染色温度对羊绒和蚕丝染色后的纤维强度和泛黄也有很大的 影响。 要使蚕丝和羊绒混纺后同浴染色得色相同，技术的关键之处在于寻找蚕丝上染的得失 平衡点。“。在这个点，蚕丝和羊绒得色相似。