改性苧麻織物活性染料染色性能研究

高俊+王雪燕

摘要：采用濃堿預處理與自制的陽離子明膠蛋白助劑聯合處理苧麻織物，研究了改性苧麻織物活性染料染色的上染百分率、固色率、染色深度、染色牢度等性能。結果表明，經濃堿預處理及陽離子明膠蛋白助劑改性聯合處理的苧麻織物染色性能顯著提高，可實現活性染料無鹽低堿深濃染色。

關鍵詞：苧麻織物；活性染料；陽離子明膠蛋白；改性；無鹽染色

中圖分類號：TS193.8

文獻標志碼：A

Research on Dyeing Behaviors of Modified Ramie Fabric with Reactive Dyes

Abstract： Ramie fabric was pretreated by strong alkali， and then with self-made cationic gelatin protein. The dyeing effect of modified ramie fabric was discussed， including dye uptake， fixation yield， dyeing depth and color fastness. The results showed the pretreatment process could effectively improve the dyeing effect， and achieve dyeing with salt-free and lower alkali dosage.

Key words： ramie fabric； reactive dyes； cationic gelatin； modification； salt-free dyeing

苧麻織物是人們非常喜愛的一種天然纖維紡織品，其具有高拉伸強力、優良的熱傳導性、涼爽透氣、易于吸濕散濕以及抗菌防蛀等優良性能。但苧麻織物結晶度和取向度高，阻礙染料向纖維內部擴散，而且苧麻纖維含有大量的羥基，在水中明顯地呈負電性，使得苧麻織物與陰離子活性染料之間的靜電斥力大，若不加入足夠量的鹽，染料很難吸附上染。因此，苧麻織物染色性能明顯差于棉織物，很難染出深濃色，而且染色污染大。

為了解決這一問題，科研工作者對苧麻纖維進行了大量的改性研究，其中陽離子改性備受關注。雖然目前研究的陽離子改性劑種類很多，但仍存在一定問題，如：助劑的污染、助劑用量大以及改性織物的勻染性降低等問題。生物蛋白類助劑是一種可生物降解的環保型助劑，符合環保發展要求。

近年來本課題組研制了一種陽離子生物蛋白助劑，該助劑改性的棉織物染色性能顯著提高。本研究將自制的陽離子明膠蛋白助劑應用于苧麻織物改性，探討改性條件對苧麻織物活性染料染色性能的影響，目的是顯著改善苧麻織物的染色性能，實現其深濃染色，并降低染色污染。

1實驗

1.1實驗材料

苧麻織物：精練漂白后的斜紋苧麻織物，湖南株洲苧麻紡織有限公司；改性劑：自制陽離子明膠蛋白助劑；染料：活性紅M-3B、活性嫩黃4GL、活性藏青GG、活性元青B133%、活性紅3BSN150%，浙江龍盛染料有限公司；其他試劑：氯化鈉、無水碳酸鈉、氫氧化鈉（均為分析純）。

實驗儀器：HS高溫電腦程控染色機，江蘇南通宏大儀器廠；722型分光光度計，天津市普瑞斯儀器有限公司；X-RiteColori7分光測色儀，愛色麗公司；X571B摩擦牢度試驗儀，溫州紡織儀器廠；SW-12耐洗色牢度試驗機，無錫紡織儀器廠。

1.2苧麻織物的改性方法

實驗工藝過程：濃堿預處理→脫堿→陽離子改性→水洗→烘干。

1.2.1濃堿預處理工藝

苧麻織物經過濃堿處理（NaOH200g/L，室溫處理10min，浴比1∶30）→水洗→酸洗（2g/L的冰乙酸在室溫下處理5min）→水洗→烘干。

1.2.2陽離子明膠助劑改性工藝

陽離子明膠蛋白18%（o.w.f），NaOH2g/L，浴比1∶30，在室溫下投入苧麻織物，50℃保溫處理40min，取出織物，進行充分水洗、烘干。

1.3染色工藝

染色配方：

活性紅M-3B2%（o.w.f）

NaCl0～50g/L

Na2CO30～10g/L

浴比1∶30

染色工藝曲線見圖1。

1.4測試指標

1.4.1上染百分率測定

采用染色殘液法進行測定，用分光光度計在染料的最大吸收波長（λmax）下，測得染色前、后殘液的吸光度值，按式1計算上染百分率。

式中：E為上染百分率；Ai為染色殘液稀釋n倍后吸光度值；A0為染色原液稀釋m倍后吸光度值。

1.4.2固色率的測定

固色率表示與纖維反應的染料占上染的染料質量的百分比?？椢锏墓躺视嬎惴椒椋悍謩e測定皂洗前后染色織物的K/S值，根據式2計算染色織物的固色率。

皂洗條件為：皂粉2g/L，浴比1∶30，95℃處理10min，以去除織物上未反應的染料。

1.4.3表觀深度測定

織物K/S值等色度指標測定采用X-RiteColori7分光測色儀，10°視野，D65光源，試樣折疊4層，測定2次，取其平均值。

1.4.4耐摩擦色牢度的測定

按照GB/T3920—2008《紡織品色牢度實驗耐摩擦色牢度》測試，采用GB251—2008《評定沾色用灰色樣卡》評定干、濕摩擦牢度等級。

1.4.5耐洗色牢度的測定

按照GB/T3921.3—1997《紡織品色牢度耐洗色牢度實驗方法3》測試，然后按GB250—2008《評定變色用灰色樣卡》評定試樣的變色牢度級數，用GB251—2008《評定沾色用灰色樣卡》評定貼襯織物的沾色牢度等級。

2結果與討論

2.1改性織物染色性能

2.1.1鹽用量對染色效果的影響

改性織物與未改性織物按照1.3的實驗處方進行染色，改變鹽的用量，碳酸鈉用量固定為10g/L。染色結束后，按照

1.4.1測定上染百分率，結果如圖2所示。

由圖2可以看出，隨著鹽用量的增加，未改性織物的上染百分率增加，而改性織物上染百分率有所下降。說明鹽在改性織物染色過程中起緩染作用，這是由于在未改性織物的傳統染色工藝中，鹽用量的增加了，屏蔽了纖維上所帶有的負電荷，降低了纖維表面的ζ電位，提高了纖維與染料的結合力，從而提高上染百分率，起到促染作用。而對于陽離子改性織物，經改性后織物表面的負電荷全部被屏蔽，同時織物帶有正電荷，在不加鹽的情況下，纖維表面與染料母體之間存在靜電引力作用，增加了染料的上染，而鹽的加入，氯離子與染料陰離子競爭織物正電荷染座，這也間接證明改性的苧麻織物表面帶有正電荷，發生了陽離子化改性。此外，未改性織物在鹽用量50g/L時的上染百分率仍然低于改性織物無鹽染色的上染百分率，由此說明改性苧麻織物可以實現活性染料無鹽深濃染色。

2.1.2碳酸鈉用量對染色效果的影響

改性與未改性織物按照1.3進行染色，其中未改性織物鹽用量40g/L，改性織物進行無鹽染色，改變碳酸鈉用量。染色后，測定皂洗前后織物的K/S值，并計算固色率，實驗結果如表1所示。

由表1可以看出，對于未改性織物而言，隨碳酸鈉用量的增加，固色率增加顯著，并且加堿與未加堿固色織物的染色深度K/S值差別較大，說明碳酸鈉對于提高未改性織物的固色率起重要作用。而對于改性織物而言，加入少量碳酸鈉，織物K/S和固色率變化不大，但固色堿劑用量太大，織物K/S有所下降，表明改性織物固色時，可以顯著減少固色堿劑用量。綜上所述，改性織物染色時固色堿劑碳酸鈉用量確定為2g/L。

2.2改性效果評定

2.2.1處理方法對不同種類染料吸附上染性能的影響

由圖3可以看出，對于實驗所選擇的4種活性染料，均存在以下規律：陽離子明膠蛋白助劑改性織物采用無鹽染色的K/S值均高于濃堿預處理織物和未改性織物加鹽染色的K/S值，而濃堿預處理與陽離子改性聯合處理織物采用無鹽染色的K/S值最高。由此說明，濃堿預處理與陽離子明膠蛋白助劑改性聯合的處理方法對于提升苧麻織物的染色性能有很好的協同效果，可以實現苧麻織物的深濃色。

2.2.2處理方法對不同種類染料染色織物染色牢度的影響

（表2）

由表2可知，只經陽離子明膠蛋白助劑改性的苧麻織物的耐摩擦色牢度與未改性織物相近或略有降低，耐洗色牢度與未改性織物相近或提高半級，原因是陰離子活性染料與改性織物上的陽離子助劑生成不溶于水的色淀，沉積在織物上，從而提高了染色織物的耐洗色牢度。雖然耐摩擦色牢度稍有下降，但考慮到改性織物的表面染色深度比未改性織物深得多，表明陽離子明膠蛋白助劑改性的苧麻織物耐摩擦和耐洗色牢度良好。結合圖3可知，濃堿預處理與陽離子明膠蛋白助劑改性聯合的處理方法，不僅有利于提高陰離子活性染料的吸附上染性能，而且對于改進染色織物的耐摩擦和耐洗色牢度有利。

2.2.3染料用量和改性劑用量對上染百分率的影響

按1.2.2所述工藝，改變陽離子明膠的用量對織物進行改性處理。將改性織物在不同染料用量下進行無鹽染色，碳酸鈉用量2g/L，未改性織物按照傳統工藝進行染色（鹽用量40g/L、碳酸鈉用量10g/L），染色結束后測定其上染百分率。實驗結果如圖4所示。

由圖4可以看出，當染料用量一定時，上染百分率整體上隨著陽離子明膠用量的增加而增大，說明織物的改性還沒有達到飽和，因此增加陽離子用量可提高上染百分率。當陽離子明膠用量為5%，在染料用量大于2%時，改性織物無鹽染色達不到未改性織物傳統加鹽染色的效果。這說明當染料用量增加時，為了達到較高的得色量需要增加陽離子明膠用量。實際應用時可結合染色具體要求確定陽離子明膠的用量。

2.3改性殘液用于染色織物固色處理的效果

先將棉織物按照傳統工藝進行染色，然后將織物平均分為兩塊。

工藝1：染色棉織物→冷水洗→熱水洗（60℃處理20min）→冷水洗→皂洗→冷水洗→測定色牢度。

工藝2：染色棉織物→冷水洗→固色（利用殘液處理，加入3g/L的Na2CO3，60℃處理20min）→冷水洗→皂洗→冷水洗→測定色牢度。

處理結束后分別測定染色織物的摩擦及皂洗牢度，結果如表3所示。

由表3可知，經改性殘液處理之后的染色棉織物，其耐皂洗牢度提高了半級，濕摩擦牢度有所下降。其皂洗牢度提高是因為殘留的陽離子明膠使水溶性的染料成為不溶性的色淀并沉積在纖維上，同時這也是織物濕摩擦牢度下降的原因。因此改性殘液可以用于織物固色，但具體工藝還需進行實驗探討。

3結論

（1）采用陽離子明膠蛋白助劑對苧麻織物進行改性，能明顯提高苧麻織物的染色性能，同時苧麻織物在改性前經濃堿預處理，能增強改性效果，進一步改善染色性能。

（2）苧麻織物經聯合處理后，染色性能顯著提高，可以實現活性染料無鹽低堿染色，同時獲得苧麻織物深濃染色效果。

（3）本實驗將改性殘液回收利用，實驗結果表明：改性殘液用于棉織物固色處理，可以提高織物的耐皂洗色牢度。

作者簡介：高俊，女，1992年生，碩士在讀，研究方向為紡織品染色理論及工藝研究。

作者單位：西安工程大學紡織與材料學院。