磺化改性-cd对羊毛织物酸性染料增深效果的研究

磺化改性-cd对羊毛织物酸性染料增深效果的研究

为了提高纤维染色的即使在染色过程中的染色效果，通常需要使用抗渗剂。增深剂的使用不仅可以改善产品的染色效果，还可以节约染料的用量，减少水污染的污染。因此，国内外的科技人员进行了大量研究工作。按作用对象的不同,增深剂可分为两大类:(1)亲纤维型增深剂,可用于染色前或染色中,对纤维表面进行改性处理.如对纤维进行阳离子化改性,增加染座,提高对阴离子染料的亲和力,使纤维对染料的吸附和反应更易发生,大大提高上染百分率.若增深剂用于染色后整理,则是通过在纤维表面覆盖一层低折射率的物质,改变纤维表面的光学性质,从而获得表观深色效果;(2)亲染料型增深剂,通过改变染料在溶液中的溶解性能或轻微改变染料结构,设法使染料共轭体系中的共轭双键增多或接上极性基团,影响体系中电子云的分布,使染料产生深色效应.改性β-CD可作羊毛染色增深剂,文献中并无此类增深剂的相关报道,这种增深现象的发现基于本人的偶然.其增深机理暂不明确,但与上染至纤维上的环糊精分子空腔能包合更多的染料分子有一定关系本实验主要针对磺化β-CD对羊毛织物酸性染料增深作用程度、增深前后色相的变化情况、增深剂用量与增深效果的关系以及增深处理后的染色牢度等进行研究.1实验1.1主要原料及仪器纯羊毛织物(22.8tex×22.8tex)(无锡协新毛纺集团);β-CD(国药集团化学试剂公司);酸性大红3R、酸性橙Ⅱ、酸性兰黑、酸性棕、酸性嫩黄2G、弱酸性深蓝5R(宝应恒宜染化公司);普拉红B、普拉黄5GN(汽巴-嘉基公司);浓硫酸、乙醇、碳酸钙、无水Na2CO3、元明粉、中性皂片(均为市售).仪器:Nicolet400D型傅里叶变换红外分析仪;RY-25012型常温型染样机;DataColor650型电脑测色配色仪;721型分光光度计;YG631型汗渍色牢度仪;RoachesWashwheel型皂洗机;AATCCCrockmeterTesterCM-5型摩擦牢度仪.1.2硫酸钙-甲基法反应将适量质量分数为90%的浓硫酸置于100mL圆底烧瓶中,缓慢加入β-CD并于0~5℃冰水浴中搅拌2h.将反应液倒入水中,加入一定量碳酸钙,滤出生成的硫酸钙沉淀,水洗,滤液合并.在滤液中加入一定量95%的乙醇,于0~5℃下放置一夜.除去沉淀,滤液用碳酸钠调节pH值至10.5,过滤,用醋酸调节滤液至pH值为7.0.减压,真空抽滤,浓缩,加入无水乙醇,产生大量白色沉淀,过滤,洗涤,真空干燥得白色粉末.1.3处理1.3.1染料上染法或称染法染色[酸性染料2%(owf),Na2SO45g/L,pH2~5(具体依据染料的性质而调节),浴比1∶30,50℃入染,10min后以1℃/min升温至100℃,保温60min]→冷却→后处理.1.3.2硫酸钠标准曲线羊毛织物用磺化β-CD预处理(磺化β-CDxg/L,硫酸钠5g/L,pH值3,浴比1∶30,水浴中升温至90℃,加入已润湿试样,恒温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(具体依据染料的性质而调节),浴比1∶30,50℃入染,10min后以1℃/min升温至100℃,保温60min]→冷却→后处理.1.4织物表观深度k/s值红外光谱:在傅里叶变换红外分析仪上测试β-CD以及改性后产物的红外谱图,比较其不同,以验证改性产物的生成;表观深度K/S值以及色差:在电脑测色配色仪上测定,织物折叠4层,取4个不同的点测定后取平均值;耐水洗、摩擦、汗渍牢度:分别参照GB/T3921.1-1997、GB/T3920-1997、GB/T3922-1997测试;上染百分率(E):采用残液比色法测定.式中:A0和A1分别为染色前后染液最大波长处的吸光度.2结果与讨论2.1-cd的磺化—β-CD的改性图1是β-CD及磺化β-CD的红外光谱图,3400~3700cm-1是—OH的振动吸收峰,由于β-CD有大量的—OH,所以此处的波峰较宽.磺化改性后,由于部分—OH被磺酸基取代,磺化β-CD此处的波峰变窄.另外,1033cm-1和1156cm-1处为磺酸基的特征吸收峰.此红外谱图验证了β-CD的磺化改性得以实现.2.2磺化-cd用量对上染百分率的影响.从图2中可以看出,随着磺化β-CD的加入,3种酸性染料的上染百分率均有不同程度的提高.上染百分率随着磺化β-CD用量的增加而增加,但用量达到20g/L后,再增加其用量,上染百分率变化不明显.从经济效益上考虑,选择磺化β-CD用量为20g/L.2.3磺化-cd对酸性染料上染百分率的影响在磺化β-CD用量为20g/L的条件下,采用预处理+常规染色法和同浴染色法对羊毛织物进行染色比较它们与常规染色时的上染百分率,结果见图3.从图3可知,预处理+常规染色法和同浴染色法对羊毛织物的上染百分率均有提高作用,且同浴染色法比预处理+常规染色法稍差,其上染百分率要低3%左右,但考虑到同浴染色法工艺简单,节能省时,故一般采用同浴染色法较为合适(以下增深处理均指同浴染色法).采用同浴染色法,在磺化β-CD用量为20g/L时,测定几种常用酸性染料上染百分率的提高率,结果见表1.由表1可见,磺化β-CD对强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.其原因可能是在强酸性浴中,羊毛纤维发生超当量吸酸现象,羊毛酰胺基也接受质子,使羊毛带有更多的正电荷,可以通过离子键结合更多的磺化β-CD,有更多的染料分子进入磺化β-CD的空腔,使纤维的上染百分率得以提高.2.4增深法对织物表面的深度和颜色的影响2.4.1羊毛织物增深处理前后l将磺化β-CD和染料同浴染色的样品与常规染色样品进行对照,目测发现,前者增深现象较后者明显.羊毛织物增深处理前后的L(L值表示明暗度,其值越小,表示织物色泽越深)、a、b值列于表2.由表2可见,织物增深处理后,其L值变小,说明织物颜色加深.而对应△a、△b的变化很小,表明增深后色光基本不偏.2.4.2磺化-cd同浴染色后羊毛织物k/s值变化图4为酸性大红3R的羊毛染色试样在不同可见光波长下的表观色深K/S与波长的关系图.羊毛织物经磺化β-CD同浴染色后,其K/S值比常规染色的K/S值大,说明了织物的表观色深有所增强.另外,两条K/S值曲线的形状基本相同,也证明了羊毛织物经磺化β-CD同浴染色后,其色光无变化.2.5同时染料对染料强度的影响从表3可以看到,与未增深处理的常规染色工艺相比,磺化β-CD对酸性染料上染羊毛的增深作用,对色牢度的影