活性染料對木屑染色拼色的工藝優(yōu)化

程雁敏

（新疆應用職業(yè)技術學院，新疆 奎屯 833200）

木屑作為木材加工的副產物，其產量在急劇增加[1-3]。以現(xiàn)在的木屑消耗速度來看，大部分都被浪費了，不僅造成了很大的損失，還會造成環(huán)境污染。若將廢棄的木屑進行染色處理，可以用來制成門板、桌子等家居用品[4-6]，在不影響其應用性能的前提下，既節(jié)約了資源，又符合現(xiàn)在的科學發(fā)展要求。目前，人們基本采用酸性染料進行染色[7]，但著色的只是木質素部分，而占木材主要成分的纖維素和半纖維素并未上染[8]。活性染料具有與纖維素、半纖維素反應形成共價鍵的活性基，但目前的研究較少。本研究用活性染料對木屑進行染色，分析前處理、不同染色工藝對色牢度的影響。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

材料：原木屑。

儀器：SHMADZU ELB200電子天平（奧豪斯儀器有限公司）；DGX-9243熱風烘箱（上海福瑪實驗設備有限公司）；DZKE電熱恒溫水浴鍋（北京市永光明醫(yī)療儀器廠）；SF600X Datacolor測配色分光儀（Datacolor公司）；耐洗色牢度試驗機（SW-12，萊州市電子儀器有限公司）；耐日曬色牢度儀（常州儀器廠）；JB90-D型強力電動攪拌機（江蘇金壇區(qū)中大儀器廠）；PHS-25型pH計（上海雷磁儀器廠）；YP-600電子天平（上海第二天平儀器廠）。

實驗化學試劑：活性紅E-2BE（力份：200.0%，安諾其紡織化工）；活性紅E-3BE（力份：150.0%，安諾其紡織化工）；活性黃E-3RE（力份：150.0%，安諾其紡織化工）；活性藍E-2G（力份：150.0%，安諾其紡織化工）；氯化鈉（天津市天大化工實驗廠）；次氯酸鈉（天津市天大化工實驗廠）；無水碳酸鈉（洛陽昊華化學試劑有限公司）；標準皂片（上海制皂廠）。

1.2 實驗處方及染色工藝流程

1.2.1 實驗處方

實驗處方具體如表1所示。

表1 實驗處方

1.2.2 染色工藝流程

（1）工藝一。染色條件：40 ℃、30 min；固色條件：60 ℃、60 min。（2）工藝二。染色條件：60 ℃、30 min；固色條件：90 ℃、60 min。具體步驟如下：首先，稱取20 g原木屑，放入質量分數(shù)為20.0%的次氯酸鈉溶液中，直至顏色全部變成白色，水洗，晾干，備用；其次，稱取2 g原木屑和漂白后的木屑分別加入染杯中，量取需要的水，在水浴鍋中預熱30 min，分別進行染色實驗；再次，按不同的O·W·F計算出所需的染料量，量取需要的染料量加入染杯中，分別按工藝一、工藝二進行染色；最后，染色完畢后先用熱水洗，再用冷水洗，室溫晾干，進行測試（圖1）。

圖1 染色工藝流程

1.3 色牢度測試

1.3.1 日曬色牢度測試

首先，將晾干的木屑放入自封袋（5 cm×8 cm）中，壓平后置于日曬色牢度儀轉盤上，參照GB/T 8427—2008要求，在預定條件（濕度40.0%）下對染色后的木屑進行曝曬；其次，分別測試日曬6、9、12 h的DE*值（同一工藝指標下染色物與白布之間的Datacolor測試值差），判斷顏色是否達到預期要求。

1.3.2 水洗牢度測試

首先，將晾干的木屑、白布放入水洗杯中，加入100 mL水、2 g/L皂片，加熱到40 ℃，準備水洗；其次，將水洗杯放入水洗機中，在40 ℃條件下水洗10 min，取出白布烘干，測試白布的污染級數(shù)。

2 結果與討論

2.1 染色工藝對木屑色牢度的影響

2.1.1 染色工藝對木屑日曬色牢度的影響

染色工藝對木屑日曬色牢度的影響如圖2所示。由圖2可見，工藝一的日曬色牢度較好，日曬前后色差明顯比工藝二低。分析發(fā)現(xiàn)，實驗用染料適合在低溫條件下染色，當染色溫度過高時，染料反而不易與木屑中的纖維素發(fā)生反應。這是因為溫度過高，染料的親和力或直接性越低，染料的平衡吸附量也會降低。在進行日曬色牢度測試時，為了保持日曬色牢度儀內部的濕度恒定，不斷有水蒸氣噴射出來，噴到木屑壓片表面時，也會增加染料的水解。由此可以得出：工藝一為最佳染色工藝。

圖2 染色工藝對木屑日曬色牢度的影響

2.1.2 染色工藝對木屑水洗色牢度的影響

染色工藝對木屑水洗色牢度的影響如圖3所示。由圖3可見，原布的白度基本沒有變化，但經兩次水洗后，白布的白度變化并不一樣，尤其是第1次水洗后，白度下降比較明顯；經過第2次水洗后，白度有所增加。這是因為進行第1次水洗時，木屑上的浮色基本被洗掉，這樣染料就基本沾到了白布上；由于木屑表面的浮色已基本被洗掉，在第2次水洗過程中，白布上的染料也會被洗掉一部分，導致再進行測試時，白布的白度增加。隨著水洗次數(shù)的增加，白布的白度也會增加。

圖3 染色工藝對木屑水洗色牢度的影響

2.2 前處理對木屑色牢度的影響

2.2.1 前處理對木屑水洗色牢度的影響

前處理對木屑水洗色牢度的影響如圖4所示。由圖4可見，組1的DE*值明顯比組2低，因此，組1的水洗色牢度比較好，即經過前處理后的木屑水洗色牢度有一定程度的提高。這是因為經處理后，木屑中存在部分水溶性抽取物，如單糖、低聚糖、果膠等在處理液中不斷被溶解提取出來，隨著這些提取物的減少，木材的吸水滲透性逐步得到改善，增加了染料的染透性。因此，經前處理后的木屑水洗色牢度比較好。

圖4 前處理對木屑水洗色牢度的影響

2.2.2 前處理對木屑日曬色牢度的影響

前處理對木屑日曬色牢度的影響如圖5所示。由圖5可見，經過前處理的木屑日曬色牢度的DE*值變化較小，故經過前處理后的日曬色牢度實驗結果比較理想。因為原木屑中含有灰分等雜質，并且活性染料對木質素不上染，所以未經前處理的木屑日曬色牢度不理想。經過前處理后，木屑木質素部分在前處理過程中會發(fā)生分解，同時進行前處理時加入了一定量的雙氧水，對木屑有一定程度的漂白作用。處理后的木屑纖維素更容易上染，而且與染料的結合力也有一定程度的提高。因此，經過前處理后的木屑日曬色牢度比較好。

圖5 前處理對木屑日曬色牢度的影響

3 結論

通過不同染色拼色工藝、木屑經前處理工藝染色后木屑水洗色牢度和日曬色牢度的對比得出，當染色條件為60 ℃、30 min，固色條件為90 ℃、60 min時，經過前處理后，木屑的水洗色牢度和日曬色牢度較好。