（纺织化学与染整工程专业论文）酸性和活性染料对大豆纤维染色性能的探讨.pdf

人显纤维酸性染料平活性染料染色性能探讨摘要 摘要 大豆纤维作为一种新型纤维，已经受到越柬越多人的关注，对其染色性能的研究对实 际生产具有重要的指导意义。本文就弱酸性染科和活性染料( e v e r a c i dn 和e v e r z o le d ) 对大豆纤维的染色性能进行系统试验，旨在探索大豆纤维的基本染色规律。同时，对新型 的生物酶皂洗剂对大豆纤维的皂洗工艺进行了探讨。结果表明： 弱酸性染料对大豆纤维染色宜在8 5 9 0 。c 温度，对大豆纤维有着很好的提升性能；大 豆纤维p h 值的敏感性随着染料分子量的降低、磺酸基分子量比值的增加而增加；浅色染 色p h 值可控制在6 左右，中深色p h 值应控制在4 5 之间，深浓色p h 值应控制在4 左右： 大豆纤维的移染性能和解吸性能明显好于绢丝和羊毛；推荐的深浓色三原色是：e v e r a c i d 橙n g 、红n b 和藏青n 5 r ；鲜艳色三原色是：e v e r a c i d 黄n m r 、红n r f l 和蓝n r l 。 乙烯砜和乙烯砜，一氯均三嗪双活性基活性染料对大豆纤维具有很好的提升性能比较 适合大豆纤维染深浓色。乙烯砸v 一氯均三嗪双活性基活性染料对大豆纤维的理想染色温度 是7 0 ；大豆纤维染色时的纯碱用量较棉纤维低，中色染色的纯碱用量为4 6 9 l ，即使是 深浓色染色，纯碱用量也不应该超过1 0 9 l ：烧碱作为固色碱剂易引起大豆蛋白损失，而 用纯碱作为固色碱剂，在中温和正常的纯碱用量范围内，不会引起大豆蛋白损失。大豆纤 维和绢丝在加碱前表现出了与棉纤维不同的染色行为，即吸附和固着是同时进行的，故仅 采用棉纤维活性染料染色的s e r f 特征值表征大豆纤维活性染料染色特性是比较片面的。 乙烯砜和乙烯砜，一氯均三嗪活性染料染色的大豆纤维在酶洗和皂洗的浮色去除率基 本相同，但酶洗工艺是否适用于大豆纤维活性染料染色，应根据染料具体品种而定。酶体 系是通过破坏染料的发色体而达到去除浮色的目的。 关键词：大豆纤维；酸性染料；活性染料；染色；酶 作者：虞波 指导教师：唐人成赵建平 垦! ! ! 竺! ! ! 旦垒! i ! 璺坠! 垦! 呈! ! ! ：! 里! ! ! ! 鳘! ! ! 空! 竺苎璺! 12 1 羔竺羔! ! 皇翌旦! 竺 垒! ! ! 堡! ! a b s t r a c t s o y b e a nf i b e ra s ak i n do fn e wf i b e rh a sa t t r a c t e dm u c hc o n s i d e r a b l ea t t e n t i o n l h e i n v e s t i g a t i o no ni t sd y e i n gp e r f o r m a n c ew i l lp l a yas i g n i f i c a n tr o l eo np r a c t i c a ld y e i n gp r o c e s s i no r d e rt ou n d e r s t a n dt h ep r i n c i p a ld y e i n gp e r f o r m a n c eo fs o y b e a nf i b e rc o m p l e t e l y , t h ed y e i n g b e h a v i o r so fe v e r a c i dna c i dd y e sa n de v e r z o le dr e a c t i v ed y e sw e r et e s t e ds y s t e m a t i c a l l y a n d t h ea p p l i c a t i o no fe n z y m es o a p i n ga g e n tt os o y b e a nf i b e rw h i c hw a sd y e db yr e a c t i v ed y e sw a s e x p l o r e d t h er e c o m m e n d e dd y e i n gt e m p e r a t u r eo fa c i dd y e s ( e v e r a c i dnd y e s ) f o rs o y b e a nf i b e rw a s 8 5 - 9 0 * ( 2 a c i dd y e sh a dg o o db u i l d i n g u pp e r f o r m a n c eo ns o y b e a nf i b e r t h ed y e i n gs e n s i t i v i t y t op hi n c r e a s e dw i t ht h ed e c r e a s ei nm o l e c u l a rw e i g h to fd y e sa n dt h ei n c r e m e n ti nar a t i oo f s u l f o n i cw e i g h tt od y em o l e c u l a rw e i g h t t h ec o n t r o lo fp hd e p e n d e do nd e s i r e ds h a d e s ：p h6 f o rp a l e ，p h4 - 5f o rm e d i u ma n d4f o rd a r k a c i dd y e se x h i b i t e db e t t e rm i g r a t i o nb e h a v i o ro n s o y b e a nf i b e rt h a nt h a t o nw o o la n ds i l k t h er e c o m m e n d e dt r i c h r o m a t i ca c i dd y e sw e r e e v e r a c i do r a n g en - gr e dn - ba n dc y a n i n en - 5 rf o rd a r kc o l o la n de v e r a c i dy e l l o wn m r ， r e dn r f i ，a n db l u en r i ，f o rb r i l l i a n tc o l o r s u l p h a t o e t h y l s u l p h o d ea n dm o n o c h l o r o t r i a z i n y l ( v s m c t ) h e t e r o b i f u n c t i o n a lr e a c t i v ed y e s ( e v e r z o le dd y e s ) e x h i b i t e dg o o db u i l d i n g u pp r o p e r t i e so ns o y b e a nf i b e r , a n dw e r es u i t a b l ef o r t h ed a r kd y e i n go fs o y b e a nf i b e r t h eo p t i m u md y e i n gt e m p e r a t u r ew a s7 0 。c t h ed o s a g eo f s o d aa s hf o rs o y b e a nf i b e rw a sl o w e rt h a nt h a tf o rc o t t o n ，“g ，lf o rp a l ec o l o ra n dn o ta b o v e 1 0 9 me v e nf o rd a r kc o l o r s o d aa s hc o u l dn o tg i v er i s et ot h ed a m a g eo fs o y b e a np r o t e i nu n d e r t h ec o n d i t i o n so fm e d i u mt e m p e r a t u r ea n dn o r m a ls o d aa s hd o s a g ew h i l ec a u s t i cs o d ae a s i l yl e d t ot h eh y d r o l y s i sa n dl o s so fs o y b e a np r o t e i n s o y e a nf i b e ra n ds i l ke x h i b i t e dd i f f e r e n td y e i n g b e h a v i o r sf r o mc o t t o nb e f o r et h ea d d i t i o n o fa l k a l i ，i e ，t h es o r p t i o na n df i x a t i o no fd y e s s i m u l t a n e o u s l yo c c u r r e d t h e r e f o r e ，o n l y t h es e r f p r o f i l e w a sn o t a p p r o p r i a t e f o r c h a r a c t e r i z i n gt h er e a c t i v ed y e i n gp e r f o r m a n c eo fs o y b e a nf i b e r ! ! ! ! ! 堕! ! ! 垒! ! ! 塑! ! ! 竺! ! ! ! 堕! ! ! g ! ! ! ! ! ! 翌! ! ! ! ! ! ! 型堕! ! ! l 坚! 一一 一 垒! ! ! ! 璺 7 f h er e m o v a lp e r c e n to fu n f i x e dv sr e a c t i v ed y e so ns o y b e a nf i b e rw a sn e a r l yt h es a m ea s t h a to fv s m c ，lr e a c t i v ed y e s h o w e v e r 。w h e t h e re n z y m a t i cr i n s ep r o c e s sw a sa p p l i c a b l et h e r e a c t i v ed y e i n g so rn o ts h o u l dd e p e n do ni n d i v i d u a ld y e s t h er e m o v a lm e c h a n i s mw a st h a tt h e c h r o m o p h o r eo f d y e sw a sd a m a g e db ye n z y m a t i cs ”t e m k e yw o r d s ：s o y b e a nf i b e r ；a c i dd y e ；r e a c t i v ed y e ；d y e i n g ；e n z y m e w r i t t e nb y ：y ub o s u p e r v i s e db y ：t a n gr e n - c h e n ga n dz h a oj i a n - p i n g m a y2 0 0 5 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导卜，独立进行研究工作所墩得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文彳i 含其他个人或集体已经发表或撰写过的 研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的 研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责 任。 研究生签名：邋同期：邀：塑 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、中国社科 院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密 期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内 容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：礁热 日 期：竺堕：塑 导师签名：j 垂五融同期：z 翌堕! ：少 酸性年| i 活性染料对人要纤维染色性能探讨第章概述 第一章概述 摘要：本部分简述了大豆纤维的制造过程及适用于大豆纤维染色的酸性和活性染料，问时 简单介绍了大豆纤维染色的研究进展。 关键词：大豆纤维；结构制造；酸性染料：活性染料；染色 弓l 言 大豆纤维是采用化学、生物化学的方法从榨掉油脂的大豆渣中提取蛋白，通过添加功 能性助剂，改变蛋白质空间结构，经湿法纺丝而成。该纤维单丝纤度细，比重轻，强伸 度较高，耐酸耐碱性较好，手感柔软，具有羊绒般的柔软手感，蚕丝般的优雅光泽，棉纤 维的吸湿和导湿性及穿着舒适性，羊毛的保暖性。 根据大豆纤维的化学结构，它主要由大豆蛋自和聚乙烯醇( p v a ) 组成，从理论上来 讲，大豆纤维可用酸性、金属络合、媒介、活性、直接和分散染料进行染色。但是，直接 染料染色存在耐洗牢度差的缺点：媒介染料染色中要使用铬盐媒染剂处理，会对环境造成 污染；金属络合染料因染色的p h 值较低可能会影响大豆纤维的强力；分散染料因染料的 化学结构不同对大豆纤维性能存在较大的差异，多数染料在大豆纤维上的提升性较差。 通常建议使用的染料是酸性、中性和活性染料。活性染料染色的优点是耐洗牢度好， 但存在染深性差的问题；酸性和中性染料的染深性好，但存在耐洗牢度欠佳的问题f2 1 。自 大豆纤维问世以来，国内外对它在各个领域的应用研究应用报道很多，但对其染色性能的 系统研究还是较少。本文主要针对大豆纤维的酸性和活性染料的染色性能进行了系统研 究。本章对大豆纤维的制造、结构性能及其大豆纤维染色适用的酸性和活性染料作了简单 的介绍。 1 1 大豆纤维的制造及其结构和性能 1 1 1 大豆纤维的制造 根据李官奇的发明专利公开说明书，大豆纤维是一种大豆植物合成丝，由改性大豆蛋 白质和聚乙烯醇高分子聚合物组成，两者原料比例分别为2 3 5 5 和7 7 - 4 5 。将两种物质 制成一定浓度溶液，混合后进行纺丝制成短纤维，工艺流程如图l - i 所示。 酸性和活性染料对人卫纤维染色性能探讨 第章概述 一r 叫拌战编鲐i 氘蝻r - 1 脱垲r - 1 纳始广叫始象薄用i p v a 溶斛城 】o j l jl j l j l 里塑鳖壁广 1 1 2 大豆纤维的结构和性能 1 1 2 1 大豆纤维的结构 唆性荆f j 舌性染料对人丑纤维染色件能探讨弟蕈概述 大豆纤维具有一定的卷曲，但卷曲度不如羊毛明显1 5 1 。在电镜下可舭察到它的纵向表 面为梭子形条纹，其长度约为3 4 微米，宽及深度约0 1 微米，同时还可观察到潜在的原 纤结构。在光学电镜下，它具有明显的皮芯结构。皮层结构紧密且厚韧，芯层由于在凝【直| 浴脱溶剂时形成许多似海绵多孔状空隙结构，它的分子结构中有多种极性基因，如羟基、 缩醛基、氨基等【6j 。 1 1 2 2 大豆纤维的性能 大豆纤维的断裂强力较高。于态断裂强力比棉蚕丝和粘胶高得多湿态断裂强力比棉略 低大豆纤维抵抗较高温度的能力比较弱。大豆纤维耐酸性能较差，具有一定的耐碱性。 大豆纤维在紫外线照射1 2 0 h 后，强力下降98 ，断裂伸长和变异系数略有增加。这 晚明大豆纤维具有较好的耐h 光性能1 4 j 。 化纤的卷曲数是根据纤维间的摩擦力和抱合力来决定的，卷曲数过多会使纤维间抱合 力过大，产生静电现象和损伤纤维：卷曲数少，纤维问抱合力差，影响纺织加工和成纱质量。 大豆纤维的摩擦系数较小，纤维问抱合力较差。 测量纤维的比电阻是预测纤维可纺性能的重要方法，为了使纤维能顺利纺纱，化学纤 维的质量比电阻一般控制在1 0 9 0 g c m 2 以内而大豆纤维的比电阻为1 9 9 5 1 0 9 0 g c m 2 。 回潮率是纺织材料常用的导渝性能指标。大豆纤维的回潮率为6 4 ，它的吸湿性能较 好，但保湿性能差，在周围相对湿度发生变化时，回潮率也会很快发生变化。在高温商湿环 境中，大豆纤维具有良好的内部吸湿效果而使纤维表面保持干燥，使服装在潮湿的环境中穿 着非常舒适【7 】。 1 2 大豆纤维适用的酸性和活性染料简介 1 2 1 酸性染料简介 传统酸性染料是指含有酸性基团的水溶性染料，而且所含酸性基团绝大多数是以磺酸 钠盐形式存在于染料分子上，仅有个别品种是以羧酸钠盐形式存在。早期的这类染料都是 在酸性条件下染色，故通称酸性染料。 按对羊毛的染色性能，酸性染料通常分为强酸性染料和弱酸性染料以及中性染浴染色 的三类吼。随着酸性染料的发展，以及纺织纤维染色中对染料的不同要求，除最早的酸性 染料( 染浴p h = 2 - 4 ，故称强酸性染料) 以外，又发展了弱酸性染料( 染浴p h = 4 - 5 或p h = 6 - 7 ) ， 明以在弱酸性或中性浴中染色，继而又发展了l ：2 型金属络合染料，它们也适于在弱酸性 或中性浴中染色，国内称之为中性染料。而国外把强酸性染料、弱酸性染料、1 ：1 型金属 墼壁塑! 堑丝墨垫型查呈竺堡鳖垒丝丝塑堕 望：二! 塑鲨 络台染料( 国内称之为酸性络合染料) 、l ：2 型会属络台染料( 困内称之为中性染料) 统列人 到染料索引上的“酸性染料”类别之中，故在染料索引( c o l o u r i n d e x ) 上至今没有“中 性染料”类别。 但是，早期的中性染料并小台有酸性基团或强水溶性基团( 如磺酸基、竣酸基) ，而大多 含有磺酰氨基。近些年来，为了提高中性染料的溶解度和鲜艳度，陆续有含磺酸基或羧酸 基中性染料问世，而且成为中性染料的发展主流。国内在酸性染料生产和进出几量的统计 卜，把媒介染料( 国内称酸性媒介染料) 也列入到酸性染料之中。 酸性染料具有色谱齐全、色泽鲜艳等优点。不同品种的酸性染料h 晒牢度和湿处理牢 度等别很大。一般强酸性染料的分子结构比较简单，含磺酸基团较多染料溶解度好，染 料的匀染性和f 晒牢度较好，湿处理牢度较差，故强酸性染料又称为匀染型酸性染料。弱 酸性染料的分子结构相对比较复杂，含磺酸基少，在水中溶解度差，染料的匀染性不佳， 但日晒和湿处理牢度较好，故弱酸性染料又称为耐缩绒酸性染料。 酸性染料按化学结构分，主要有偶氮、葸醌、三芳甲烷和吖嗪等类别。前两者在酸性 染料商品中占很大的比重，特别是偶氮类酸性染料，不论在品种和产量上都占首位，而且 以单偶氮和双偶氮类的为最多，包括黄、橙、红、藏青以及黑色等各色品种；蒽醌类的f | 晒牢度较好，色泽也鲜艳，主要是一些紫、蓝、绿色染料，其中以蓝色最重要：三芳甲烷 和站吨类的以红、紫、蓝、绿色为主，一般日晒牢度较差，但色泽特别浓艳。其它类的常 用品种很少。 酸性染料主要用于羊毛、蚕丝和锦纶染色与印花，也可用于皮革、纸张、化妆品和墨 水的着色。少数用于制造食品色素和色淀颜料。 酸性染料在羊毛、蚕丝、锦纶上的染色匀染性和湿处理牢度并非一致。通常情况下， 染锦纶的匀染性差，而湿处理牢度都较好；而染蚕丝的匀染性比较好，但湿处理牢度逊于羊 毛染色牢度。国外根据锦纶的发展以及酸性染料在锦纶上的特殊应用性能，从酸性染料中 筛选出适于锦纶染色的专用染料，它们大部分属于弱酸性染料，而且有配套的匀染剂。 近年来，我国酸性染料新品种发展较快，目前国内已生产和研制的酸性染料品种共计 1 3 4 个，其中属于近年来开发的新品种有5 1 个，约占酸性染料品种总数3 8 l 。 酸性染料在羊毛上的吸附过程可简单的表示如下： + 墨心i 三m f _ 上一切一i 。墨3 三f 三1 矿 + 爿一 l 一1 一| 一i c o o c o o h c o o hc o o h 墼些塑! 重丝鳖型型叁呈笪丝塑笪丛韭堡堕整：兰塑堕 j 中a 表示c l 等阴离子，d 表示染料阴离子【。 1 2 + 2 活性染料简介 活性染料工、j p 化生产已有四i 。多年了，我国活性染料牛产始于l9 5 8 年，至今也已有四 十年之久。活性染料是当今发展最快的一类染料，也是应用最重要的染料。它的发展固然 是出于它具有许多优点，但也和它的应用工艺，特别是染色工艺不断完善和开发有关。翻 日日活性染料刁i 仅是纤维素纤维染色的最重要的染料，也小断扩大麻片i 于羊毛、蚕丝等纤维 制品的染色和印花。 活性染料的结构有别于其他类染料。它的化学结构包括染料母体和活性基团两个部分。 它们的结构可用下面的通式来表示： w d b r e 式中：d 一发色体或母体染料 b 一活性基与发色体的连接基 r c 一活性基 w 一水溶性基团 活性染料分子和一般水溶性染料不同的是具有一个( 或两个) 可和纤维反应形成共价 结合的活性基。在母体染料中一般具有1 - - 3 个磺酸基或硫酸酯基作为水溶性基团，有些活 性基本身也具有磺酸基硫酸酯基作为水溶性基团。 活性染料一般按活性基来分类，也可按母体染料的发色体分类。按不同活性基类别分 类，主要是卤代均三嗪、卤代嘧啶以及乙烯砜等。按母体染料的发色体分类，主要是偶氮、 蒽醣、酞菁和甲月簪类的染料，其中以偶氮类，特别是单偶氮类的最多。 染色时，活性染料首先溶于水，染料和水分子同时进人纤维内部。染色过程中，染料 与纤维发生反应，可用化学通式表示如下： c e l l o h 十w d r x _ c e l l - - - 0 r d w + h x 蛋白质一n h + w d r x 一蛋白质一n h r 一驴一w + h x ( w 为水溶性基团d 为染料母体 r x 为活性基闭x 为取代基) 近年来，活性染料新品种的开发已从过去重点开发新活性基转向丌发高新性能的染料， 着重提高染料的应用性能。主要有以下几方面的特点： ( 1 ) 生产符合生态和环境要求的活性染料。不仅要求染料生产过程中无污染或少污染， 而且所生产的活性染料要符合环保要求，一些属禁用的染料得到代用，近年来有不少代用 5 酸性自j 活性染料对人显纤维染色眭能探讨第一章概述 染利出现。 ( 2 ) 双活性基染料品种和数量迅速增加。双活性基染料有相同的双活性基染料和不同的 双活性基染料两类。相同的双活性基有双0 羟基乙烯砜硫酸酯、双一氯均三嗪等双活性基 染荆，不同的双活性基染料主要是一个b 一羟基乙烯砜硫酸酯，另一个是一氯均三嗪的双活 性染料。国产的是k e 型活性染料、d y s t a r 公司的p r o c i o n h e 和h e x l 、住友公司的s u m i f i x s u p r a 以及其它公司的一些染刳均属双活性基染料。此外也有b 一羟基乙砜硫酸酯和其它活 性基，例如一氟均三嗪、二氯均三嗪组成的双活性基染料。双活性基染料具有固色率高、 提升性好和湿牢度好等优点，特别是1 3 羟基乙砜硫酸酯和不同活性基组成的双活性基染 料，染色性能更好、对p h 值、温度适应性好，相容性、洗涤性也好。 ( 3 ) 中性固色或低碱固色的活性染料。h 本化药公司生产了烟酸基作为离去基的活性染 料，在高温染色时可在中性和弱酸性条件下固色，特别适合和分散染料于高温高压下一浴 法染涤棉织物。这种染料目前已有三种类别，即a 、b 和c 型，它们的亲和力不同，前者 高，后者低，对盐和浴比的依存性不同，匀染性也不同，分别适合染深、中和浅色品种。 ( 4 ) 高固色率或低盐染色的活性染料。染色污水中的盐，特别是元明粉对江河和土壤有 较大的污染，不利于生态平衡，因此各大公司均致力于开发低盐高固色率染色的活性染料。 ( 5 ) 新剂型的活性染料，例如防粉尘环保型染料、液状活性染料、颗粒状新型活性染料， 以及适用于喷墨印花用的活性染料i ”i 。 现代活性染料之所以受到如此宠爱，主要有下列五个原因： ( 1 ) 活性染料是取代禁用染料和其他纤维素纤维用染料( 如冰染染料、硫化染料和还原 染料等) 的最佳选择之一； ( 2 ) 活性染料是取代羊毛和聚酰胺纤维用含会属染料( 如媒染染料、金属络合染料等) 的最佳选择之一： ( 3 ) 活性染料染色工艺经济，操作简单，各项孥牢度特别是湿牢度较高； ( 4 ) 活性染料色谱广、色泽鲜艳、性能优异、适用性强，其色相和性能基本适应市场对 纤维和衣料的要求； ( 5 ) 适合新纤维素纤维产品的印染需要。 本文实验中所使用的e v e r z o l e d 系列活性染料是由台湾永光化学集团研制：】r 发的，其拥 有多项产品专利染色特性优于一般市售产品。产品具有极高的色值与优良的固着，约只 需传统染料1 2 的用量，可达到极佳的深色和力度，染料溶解容易、加料省时、染深色时 中性盐需求相对较低，染后易水洗、省时、快速。染色废水中染料及中性盐浓度低，染后 6 酸性雨i 活性染料对人显纤维染色性能探讨第一章概述 易水洗，染色效率佳、中温染色，节省水和能源相容性良好。极佳的染色重现性与优良 牢度f “i 。 1 ，j 大豆纤维染色的研究进展 从围外文献资料和市场卜的纺织产品种类来看，到目 j 为止，国外尚无用于纺织品的 大豆纤维，对大豆纤维的染色研究为空白。 国内大可纤维的成功丌发，引起了我闷纺织界的关注，目前我国一些企业、研究机构、 大专院校都在积极丌展技术研究和产品丌发工作。例如：苏州大学材料工程学院对大豆纤 维的结构、加工性能、染整技术、产品性能、产品花色品种等做了较多的研究。国内对大 豆纤维染色的研究在国际上处于领先水平。随着我国的大豆纤维生产规模不断扩大，国内 对大豆纤维的染色研究很关注，相关的报道也比较多。 上海市毛麻纺织科学技术研究所的方雪娟等人对大豆纤维结构与染色性能的关系进行 了研究。结果发现：染色前采用生物酶处理、漂白处理，能使大豆纤维表皮层微结构发生 变化，明显改善上染速度、得色量等染色性能。大豆纤维表面离子性预处理，能提高纤维 表面上染率对阴离子性活性染料的活性，增加上染率。染色后采用不含碱的表面后处理， 可增加活性染料与纤维结合键的稳定性并提高染色牢度l 6 。宋庆文、贾桂芹用弱酸性、酸 性、中性阳离子、分散和活性染料对大豆纤维染色，上染率和色牢度都比较理想f “】。苏州 大学的程万里用直接混纺染料对大豆纤维和棉纤维进行染色，结果发现：直接混纺染料在 大豆与棉纤维上的上染速率曲线和染色的上染率相近。但在上染率相同的条件下，染料在 棉上的得色量高于大豆纤维【1 3 】。郭利等人发现用弱酸性染料染大豆蚕丝混纺针织物，颜色 均匀，色牢度好，手感柔软、厚实，保暖性好，吸湿性好。扈炳正、李贵权等人对活性 染料染大豆纤维进行了实验，结果发现大豆纤维可在碱性条件下用活性染料染色，其工艺 与染棉工艺相仿，只是盐、碱用量比染棉的稍少”】。王宏、李连祥等人发现双活性基活性 染料是染大豆蛋白纤维的最佳染料，染色重现性好，工艺流程短，条件易控制，染色成品 质量稳定【l “。东华大学化学与化工学院的叶早萍、王炜等人对大豆纤维麻交织物一浴法 染色工艺进行了研究，结果发现：该工艺简便、能耗低，废水少，可达到同色性及双色性 染色效果1 7 】。黄小华、程群等人发现直接染料、酸性染料对大豆蛋白纤维的上染率高，适 合染浓色品种，染色牢度较差，需经固色处理。活性染料、还原染料和分散染料的上染率 较低，染色牢度较好，适合染中、淡色品种。活性染料应选择双活性基的类型，以提高固 色率。分散染料应选择分子结构大、极性基团多的高温型染料i ”】。苏州大学的唐人成老师 等人对大豆纤维活性染料的染色极其固着机理进行了研究，结果发现：不同活性染料因母 7 酸性平活性染料别人显纤维染色性能探讨第一章概述 体和活性基不同，在大豆纤维上表现出玎i 同的卜染和固着行为和移染性能。对于直接性大、 活性基反应强的染料，其加碱前的固着率商、移染性差，加碱后的固着速率不快，应通过 控制升温速率和中性电解质用量及加入时问来降低初始 l 染率和固着速率，以提高匀染 忭，对直接性小、加碱前固着率低、移染性好的染料，其加碱后的固着速度较快，则应注 意通过分次加碱或计量加碱的方法提高匀染性。加碱前大豆纤维的移染性和匀染性好于蚕 丝i 川。 1 4 本课题研究思路和内容 大豆纤维具有羊毛的保暖性、蚕丝的柔和光泽、棉纤维的吸湿导湿等优良的服用性能 在纺织产品，r 发中具有广阔的应用前景。随着大豆蛋白纤维的生产规模的l i 断扩大，对这 种我国原创纤维作进行染色基础研究、对其酸性和活性染料染色性能作规律性的探讨很有 必要，这可为大规模染色生产提供一定的理论依据。 本课题旨在探索大豆纤维的基本染色规律，同时对新型的生物酶皂洗剂对大豆纤维的 皂洗工艺进行了探讨，并围绕以下几个方面展丌： 一、酸性染料对大豆纤维染色性能的研究 研究利用e v e r a c i d n 系列酸性染料对大豆纤维进行染色，探讨了温度、染料用量、p h 值等对染色性能的影响，并与绢丝和羊毛的染色性能进行比较。同时探讨了p h 值的敏感 性与染料分子量、磺酸基分子量比值的关系。 二、活性染料对大豆纤维染色性能的研究 研究利用e v e r z o le d 系列活性染料对大豆纤维的染色，探讨染色温度、纯碱用量、中 性盐用量对染色性能的影响，水洗牢度进行了测试，同时对碱处理后的大豆纤维进行了元 素分析，以说明染色中的碱剂对大豆蛋白损失的影响。测定活性染料在大豆纤维染色中的 s e r f 值，并与棉和绢丝比较，探讨其染色规律。大豆纤维用不同结构的活性染料染色， 然后进行酶洗和皂洗去除浮色的实验比较。 参考文献 陈长松，陈红娟大豆蛋白纤维定性定量分析探讨【j 】新纺织2 0 0 2 ，1 2 ：2 6 2 8 【2 1 李官奇植物蛋白合成丝【p 】c n l 2 8 6 3 2 5 a 2 0 0 1 ，3 【3j 翁a e - l 大豆蛋白纤维优越特性及制造技术产品用纺织品2 0 0 2 ，( 3 ) ：3 5 3 7 ， 8 壁坠型鎏丝塑坚墅叁呈堑笙銎鱼丝丝堡丝 星二里垫堡 f 4 l 喻红芹，何建新，蔡玉兰大豆蛋白纤雏结构与性能研究【j 】中原工学院学报， 2 0 0 2 13 ( 3 ) ：6 0 6 2 f 5 i 王华杰，杨旭红大豆蛋白纤维性能及产品开发新动向【j 1 江苏丝绸，2 0 0 2 ，( 3 ) ：1 4 6 l 方雪娟大豆纤维结构与染色性能的关系 j 】染整科技，2 0 0 3 ，( 4 ) ：2 4 - 2 7 7 1 赵伟玲，郝凤鸣，郭晓玲大豆蛋白纤维性能测试分析【j 1 棉纺织技术，2 0 0 2 、 3 0 ( 8 ) ：3 3 3 7 【8j 王菊生染整工艺原理( 第三册) 【m 】纺织工业出版社，1 9 8 4 【9 】杨新玮，扬蔹酸性染料发展近况【j 】丝绸，1 9 9 7 ，( 1 1 ) ：5 1 - 5 4 【1 0 】章杰现代活性染料技术进展【j 】印染，2 0 0 4 ，3 0 ( 2 ) ：3 7 4 2 【1 1 】高永建，赖宝昆，许呈祥等e v e r z o l e d d y e s 新型活性染料【j 】印染，2 0 0 2 ，2 8 ( 1 1 ) ：4 4 4 7 【1 2 】宋庆文，贾桂芹大豆蛋白纤维的染色性能 j 印染，2 0 0 2 ，2 8 ( 1 ) ：4 7 【1 3 】程万里直接混纺染料对大豆，棉混纺织物的染色工艺研究 j 】染整技术， 2 0 0 3 ，2 5 ( 5 ) ：9 1 4 【1 4 1 郭利，刘俊英大豆纤维与蚕丝混纺针织物溢流染色工艺探讨 j 1 丝绸，2 0 0 3 ，( 9 ) ：4 9 【1 5 】扈炳正，李贵权，宋玉香活性染料染大豆蛋白纤维工艺【j 】印染，2 0 0 4 ，3 0 ( 5 ) ：1 4 1 6 1 6 】王宏，李连祥，余显芳b 型活性染料的大豆蛋白纤维染色工艺研究【j 】上海纺织科技 2 0 0 3 ，31 ( 5 ) ：3 7 - 3 8 【1 7 1 叶早萍，王炜大豆纤维，麻交织物一浴法染色工艺【j 】印染，2 0 0 4 ，3 0 ( 9 ) ：6 - 8 【1 8 】黄小华，程群，宋玉香活性染料染大豆蛋白纤维工艺【j 】印染，2 0 0 2 ，2 8 ( 5 ) ：1 4 - 1 6 【t 9 】唐人戍，王华杰，梅士英等活性染料对大豆纤维的匀染性能【j 】印染，2 0 0 4 ，3 0 ( 1 ) ：3 6 ， 【2 0 】姚穆关于大豆蛋白纤维开发应用的思考和建i z j 棉纺织技术，2 0 0 l ，2 9 ( 9 ) ：5 1 7 - 5 1 8 9 墼壁塑! 墨丝鲞塑堕叁星堑丝鲨垒竺堂塑堡堕翌二兰墼壁鲨型堕叁星! ! 丝塑鲨鱼堡墼 第二章酸性染料对大豆纤维的染色性能 摘要：利用e v e r a c i dn 系列酸性染料对大显纤维进行染色，探讨了温度、染料用量、p h 值等对大豆纤维染色性能的影响，对深浓色和鲜艳色三原色的筛选并进行了验证实验。利 片j 结构相似的强酸性染料e v e r a c i d 黄a4 r 和弱酸性染料e v e r a c i d 黄n 一3 r 对大且纤维、 绢丝和羊毛染色，并对i 种纤维的染色性能进行比较。结果表明：在弱酸性条件下，染色 温度对酸性染料在大豆纤维上的上染量影响不人。低温时，酸性染料对大豆纤维的仞染速 率高。酸性染料对大豆纤维的e 染量随着p i 值的降低而增加。染料对p h 值的敏感性随着 染料分子量的降低、磺酸基分子量比值的增加丽增加。酸性染料对大豆纤维有着很好的 提升性能。大豆纤维宜在8 5 9 0 。c 温度f 染色；浅色染色p h 值可控制在6 左右，中深色 p h 值应控制在4 - 5 之间，深浓色p h 值应控制在4 左右。推荐的深浓色三原色是：橙n - g 、 红n - b 、藏青n 一5 r ；鲜艳色三原色是：黄n m r 、红n - r f l 、蓝n r l 。三种纤维上染率均随 p h 值的降低而增加，大豆纤维染色对p h 值的敏感性比绢丝和羊毛强。大豆纤维的移染性 能和解吸性能明显好于绢丝和羊毛。 关键词：大豆纤维；酸性染料；染色 引言 大豆纤维的染色是大豆纤维加工过程中的技术难题之一。从理论上说，大豆纤维可以 用酸性、金属络合、媒介、活性、直接和部分分散染料进行染色【1 ，“。但是，直接染料染色 普遍存在耐洗牢度差的缺点：媒介染料染色需要用金属盐媒染剂处理，因而较难满足生态 环保的要求：分散染料因染料的化学结构不同对大豆纤维的性能存在较大的差异，多数染 料在大豆纤维上的提升性较差，因此也不是理想的染料【l j 。 根据大豆纤维的化学结构，它主要由大豆蛋白和聚乙烯醇( p v a ) 组成【3 】 其染色性能 肯定与羊毛和绢丝有相似之处也有不同之处，故有必要对其酸性染料染色性能进行染色。 本章讨论的是台湾永光化学工业股份有限公司( e c l ) 的e v e r a c i dn 酸性染料对大豆纤 维的基本染色性能。本章试验主要目的是为印染企业在加工大豆纤维产品时合理选用酸性 染料和制定合理的染色工艺条件提供理论依据。 酸性平i i 活性染料对人显纤维染色性能的探讨 第一章酸性染料对人豆纤维的染色性能 2 1 实验材料和方法 2 i 1 试验材料 2 1 1 1 织物 大豆纤维针织物，由4 8 s 的大豆纤维纱织造而成。 2 + 1 1 2 染料 商品酸性染料由台湾永光化学股份有限公司( e c i ) 提供，所用酸性染料化学结构如表 2 j 所示。 2 1 1 - 3 其它化学品 化学试剂：柠檬酸、磷酸氢二钠、醋酸、醋酸钠和硫酸钠( 分析纯) ： 匀染剂：平平加o ( 工业品) 。 缓冲剂：醋酸醋酸钠缓冲液、柠檬酸磷酸氢二钠缓冲液；若染液总体积为1 0 0 m l ，则 按表2 - 2 吸取柠檬酸和磷酸氢二钠母液。p h 敏感性实验采用柠檬酸磷酸氨二钠缓冲液， 一般染色实验采用醋酸醋酸钠缓冲液。 表2 1 酸性染料化学结构( e c i 公_ j ) 酸性和活性染料对人且纤维染色性能的探讨 第一章酸性染料对人豆纤维的染色性能 y e i l o w n 一5 g w 扩v 。 9 ? 岔s 0n 2 刃吼靴， 、1 n a 一7 i7 ， 9 “ 袁2 _ 2 柠孽酸磷酸氢二钠缓冲液 - 1 2 酸性萃活性染料对人显纤维轴色性能的探讨 第一章酸性染料对人豆纤维的染色性能 2 1 2 染色方法 染色处方：染料2 o w f 、平平加00 5 9 l ，缓冲剂调节p h 值，浴比为1 ：3 3 。 般染色方法为：3 0 。c 始染，以1 5 。c m i n 的升温速率升温到9 0 v 后保温6 0 m in ，水沈，晾 1 。 2 1 3 测试方法 2 1 3 1k s 值的测定 染色试样的表观色深度k s 值在美国h u n t e r l a b 公司的u l t r a s c a nx e 测色仪上测 定，测色光源为d 6 5 光源，1 0 。视角。试样折叠四层，每个试样测4 点，取4 点的平均值。 2 1 3 2 上染百分率的测定 上染百分率( e ) 采用残液比色法测定，染液的吸光度在7 2 t 型光电分光光度仪 上测定，采用1 c m 的比色皿，e 按以下公式计算： 麟钏。1 - 要 沼， 式中，a f i 和a 分别为染色前后染液的吸光度。 2 1 3 3 移染性的测定 先用以下方法染色，获得染色原样：将两块等重织物a 和b 置于同一染浴( 染料2 o w f 、 p h4 0 ( h a c - n a a c ) 、平平加0 0 5g l ，浴比1 ：2 5 ) ，3 0 ( 2 始染，升温至9 0 。c ，保温6 0 m i n ， 水洗，晾干。取一块与染色织物b 等重的白织物c 与移染试样b 置于与以上染色条件相 似的移染浴( 不加染料) 中进行移染处理( 平平加oo 5g l 、p h4 0 ( h a c - n a a c ) ，浴比 l ：2 5 ) 。移染初始温度3 0 ，升温至9 0 c ，保温6 0 m i n 。移染率按照公式( 2 - 2 ) 计算。 移染= 1 0 0 x 器 彩 上式中，( k s ) c 和( r d s ) b 分别为织物c 和移染试样b 移染处理后的k s 值。 2 1 3 4 解吸性能试验 先用以下方法染色，获得染色原样：染料2 o w f 、p h4 0 ( h a c - n a a c ) 、平平加0 0 5g l ， 浴比1 ：2 5 ，4 0 v 始染，升温至9 0 。c ，保温6 0 r a i n ，降温至7 0 * ( 2 ，充分水洗后晾干做解吸试 验。称取0 5 9 染色织物置于比色管中解吸，温度8 0 。c ，平平加0 0 5 9 l ，液量5 0 m l 。在 不同时间点取出4 m l 解吸液，快速冷却后测定最大吸收波长处的吸光度，测完后将解吸液 倒回比色管。解吸实验采用上海沪西仪器厂生产的l h 5 8 6 3 恒温水槽。纤维上的染料量 酸性丰活性染料对人最纤维染色性能的探讨 第一章酸性染料对人显纤维的染色性能 w l 解吸液中的染料量w 2 与解吸百分率d 分别按公式( 2 - 4 ) 、( 2 - 5 ) 计算 彬= w o e x c ( 2 - 3 ) w 2 = 拿( 毛v 0 凡 ( 2 4 ) d ：1 0 0 堕( 2 - 5 ) w o 一纤维的重量( o 5 9 ) w 广纤维上的染料量( g ) w 2 一解吸液中的染料量( g ) a o _ 浓度已知的染料溶液的吸光度 a 广解吸液的吸光度 c 一染料用量( 2 o w f ) c 广浓度己知的染料溶液的浓度( g l ) v 解吸液体积( g l ) e 一上染百分率 d 一解吸酉分率 2 2 结果和讨论 2 2 1p h 值对上染百分率和染色深度的影响 染色处方：染料2 o w k 平平加o0 5g l 、柠檬酸磷酸氢二钠缓冲液调节p h 值( 2 2 、 3 、4 、5 、6 或7 ) ，浴比1 ：3 3 。3 0 始染，以2 t m i n 的速度升温到9 0 保温6 0 m i n 。 由图2 1 和图2 - 2 可知，随着p h 值的降低，上染百分率增加，染色深度( k s 值) 增 加。其中，三只红色染料的上染百分率受p h 值的影响很大。大豆纤维的等电点在4 5 之 间，正常染色的p h 值应该在等电点以下或等电点附近进行。根据本实验的结果，可认为： 浅色染色p h 值可控制在6 左右，中深色p h 值应控制在4 5 之间，深浓色p h 值应控制在 4j f 右， 酸性平活性染料对人旦纤维染色性能的探 第一章酸性染料对人且纤维的染色性能 拿 一 褂 求 妞 碟 _ 2 5 2 0 趔1 5 芝 2 1 0 5 0 234567 p h 值 图2 - 1p h 值对上染百分率的影响 2345 p h 值 i 卜黄n 一5 g w 弋p 黄n m r 卜黄n 一3 r ) 一橙n g + 红nr f l 一红n b + 红n r f n 一、i ( _ 蓝nr l 卜- 藏青n 一5 r - 4 2 1 - 黄n 一5 g w 卜黄n m r 1 一黄n 一3 r _ ( 卜橙n g + 红n r f l + 红n b + 红n - r f n _ ) k - 蓝n r i 。 + 减青n 一5 r 图2 - 2p