羊毛燃料低温工艺

本文作者：郭 娇 贺江平 单位：西安工程大学纺织与材料学院

羊毛纺织品以其华贵高雅、穿着舒适的天然风格而深受人们的青睐，但是羊毛染色时由于羊毛存在疏水性外表皮层和致密的鳞片层，使染料上染和向内部扩散受到阻碍，所以，传统羊毛染色一般需要沸染。然而高温染色不仅耗能大、成本高，而且会引起羊毛泛黄，影响羊毛纤维的手感、光泽、鲜艳度，使其强力下降，破坏羊毛优良的天然品质。目前，大部分的羊毛染色采用酸性染料染色，但酸性染料，特别是匀染性酸性染料染色的湿处理牢度差，酸性媒介染料则存在染泽萎暗，对环境有较大的污染，有的已禁用的酸性染料会分解出致癌芳胺，且含重金属，对人体有较大的伤害，染色后的废水过滤排放问题也难以处理。羊毛用活性染料染色具有色泽鲜艳，色谱齐全，使用方便和使用性强的优点，但一般活性染料染毛的染色均匀性较差，而且在低温条件下使用活性染料染色的工艺流程和参数的使用有一定局限性。近年来，染料分子中引入2个或多个不同的活性基，其染料的性能有超常的表现，双活性基染料的开发，推进了活性染料的发展。从而使活性染料在羊毛染色上也有了新的突破，并开发了毛用活性染料。活性染料与其他染料不同，在分子结构上具有反应性的活性基团，这些活性基团可以和蛋白质纤维上的羟基、氨基、亚氨基等发生共价键结合，因此，其染色牢度较高，且其对环境的污染较少，活性染料能与羊毛反应生成共价键结合使其具有很好的水洗、耐光、耐汗渍牢度。因此，使用活性染料结合羊毛低温染色成为羊毛染色较好的发展方向。

1实验

1.1助剂的选择随着染色技术的进步，染色助剂性能的提高，作为羊毛用活性染料，含有α－溴代丙烯酰胺基的Lanasol系列染料是瑞士Ciba-Giegy公司生产的专门用于羊毛染色的活性染料，它既有酸性染料的母体，又有能与羊毛纤维中—NH2、—OH反应的活性基，染色产品具有鲜艳的色泽和优良的耐晒、耐湿处理牢度，而且染色工艺简单，在酸性染液中有显著的抗水解性，也具有良好的上染性及色牢度。一般的匀染剂或是利用与染料生成复合物控制上染速率，或是利用纤维对匀染剂的吸附速率大于纤维对染料的吸附速率，先于染料上染纤维来达到匀染(缓染)的目的，而AlbegalB不但不妨碍染料的上染，相反，染料上染速率还可以提高，它既是“匀染剂”又是“促染剂”。AlbegalB与Lanasol染料的相互作用，对染料的解聚作用及对染料在羊毛上吸附和固着都有影响。一般认为，AlbegalB和染料形成聚集度很低的复合物，几个助剂分子吸附在一个染料分子周围，使染料的溶解度降低，并对纤维亲和力增加，上染速率提高。传统染色中，对Lanasol染料的染色要求达到沸染。在本文实验中，对羊毛进行低温染色，试图配制复配助剂，使其达到低温染色效果。由于之前很多研究开发的低温促染剂价格较高，因此，选用AlbegalB和表面活性剂M进行复配。表面活性剂M是很好的渗透、润湿剂，在染色过程中，使羊毛的鳞片层被很好的浸润，纤维能较多吸附染料，达到低温促染的效果。

1.2实验药品Lanasol红6G、40%AlbegalB、表面活性剂M、无水硫酸钠、冰乙酸、硫酸铵、无水碳酸钠。

1.3实验器材FA2004型精密电子天平、HH－2型电热恒温水锅、101型电热鼓风干燥箱、722型光栅分光光度计、SF300测色配色仪、YG004E型单纤拉伸断裂仪、Y5718型摩擦测试仪。

1.4染色实验采用Lanasol红6G作为标准染料上染织物，进而对低温染色工艺进行优化，得出最佳优化工艺之后，在最佳工艺条件下对羊毛纤维进行染色，并与常规工艺染色试样进行比较。

1.4.1活性染料羊毛染色工艺处方常规染色工艺处方及低温染色工艺处方如表1所示。

1.4.2活性染料羊毛染色工艺曲线常规染色工艺曲线如图1所示。后处理工艺:固色水洗(纯碱2g/L，80℃×15min)皂洗(皂洗剂1%(owf)，75℃×10min)水洗(70℃×10min)。

1.5测试指标

1.5.1上染百分率的测定将染料配制成一定浓度，将其稀释成标准染液，用分光光度计测量不同波长下的吸光度，尽量保证使最大吸光度在0.2～0.8之间。在最大的吸光度下，得出染液的最大吸收波长。在标准染液下最大吸收波长处，染色结束后分别测定染色残液和标准染液的吸光度，用下式计算上染百分率。式中:E为上染百分率;A0为标准染液稀释n0倍后在最大吸收波长处测得的吸光度;A1为染色残液稀释n1倍后在最大吸收波长处测得的吸光度。

1.5.2固色率的测定用722S型可见分光光度计分别测得固色处理后染液残液、皂洗液以及水洗液在其标准染液下最大吸收波长处的吸光度，用下式计算固色率:F=E1－(n2A2/n0A0+n3A3/n0A0)×100%(2)式中:F为固色率;E1为固色处理后染液残液在最大吸收波长处测得的吸光度;A0为标准染液稀释n0倍后在最大吸收波长处测得的吸光度;A1为染色残液稀释n1倍后在最大吸收波长处测得的吸光度;A2为水洗液稀释n2倍后在最大吸收波长处测得的吸光度;A3为皂洗液稀释n3倍后在最大吸收波长处测得的吸光度。

1.5.3K/S值的测定使用DataColourSF300型思维士电脑测色仪测定，在织物上任取10个点，采用D65光源测定常规工艺和助剂处理工艺染色样品的表观得色深度K/S值。

1.5.4单纤强力的测定采用单纤拉伸断裂强力仪测定单根纤维强力，每组测定30次，取平均值。

1.5.5色牢度的测定耐摩擦色牢度按GB/T3920—1997《纺织品色牢度试验耐磨擦色牢度》中规定的方法测试，采用GB250—1995《评定变色用灰色样卡》进行评级。

2结果与讨论

2.1低温染色因素对上染指标的影响

2.1.1低温助剂用量对上染百分率的影响选用染料为Lanasol红6G，染浅色用量1%(owf)，深色用量4%(owf)，对羊毛散纤维进行染色，分别染浅色与深色，低温助剂用量对上染百分率的影响见表2。由表2可以看出，上染浅色时，当低温助剂的用量为1.9%(owf)时，染料的上染百分率最高，这是因为Lanasol染料为带有溴代丙烯酰胺活性基的毛用活性染料，在染色条件下，毛用活性染料与羊毛的氨基酸发生反应。染料分子结构上带有亲水的酰胺基，使其在水溶液中有良好的水溶性，当染料溶于水中后，由于染料分子(或离子)之间的氢键和范德华力，可使染料发生不同程度的聚集。加入低温复配助剂之后，在表面活性剂M的增溶及与染料分子间的氢键和范德华力作用下，可以有效地避免染料分子间的相互作用，降低了染料的聚集，有利于染料分子以单分子或离子状态上染，上述作用加快了染料分子向纤维内部的渗透、扩散和固着，明显提高了上染百分率。另外，由于低温助剂AlbegalB对染料具有一定的匀染作用，因此能得到良好的布面表观色深效果和匀染性，从表2还可以看出，助剂用量在0.5%～1.2%(owf)范围内，用量为0.9%(owf)时，上染百分率有一个波峰，之后随助剂用量的增多上染百分率反而下降;助剂用量在1.5%～2.2%(owf)范围内时，也出现和前面相同的现象，用量为1.9%(owf)时，上染百分率有一个波峰。可以看出，当助剂用量为0.9%和1.9%时，上染百分率相差不多，考虑到节约能源等各项因素，上染浅色选用助剂最佳用量为0.9%(owf)。由于染深色系纤维时助剂的用量理论上大于浅色纤维用量，故优化助剂的范围选定应大于纤维上染浅色时助剂用量，而且根据先前上染浅色时的数据可推测由于助剂具有两亲结构，上染百分率可能随着助剂的用量逐渐增大，出现反复波动的情况。所以，设置助剂用量在1.5%～2.2%(owf)范围内，然后对纤维用4%(owf)的染料进行染色后，结果显示，助剂用量为2.0%(owf)时，上染百分率最好。

2.1.2醋酸用量对上染百分率的影响常规的浅色系纤维染色工艺中，一般需加醋酸0.6%～0.8%(owf)。在低温浅色系纤维染色工艺中，保证pH值在6～7范围的情况下，略微调节醋酸的用量，使Lanasol红6G上染百分率达到最佳效果。在低温深色系纤维染色工艺中，保证pH值在4～5范围的情况下，调节醋酸用量，优化出上染百分率较好的最佳醋酸用量。从表4可以看出，深色系纤维染色工艺和浅色系纤维工艺参数相似，随醋酸用量增大上染百分率有一定的提高，但醋酸的加入会对纤维造成损伤，故在深色系纤维染色过程中选用的醋酸用量宜为2.3%(owf)。

2.1.3温度对上染百分率的影响不同温度下对纤维染色，测出其上染百分率，选出最合适的染色温度。选用染料为Lanasol红6G，用量为1%(owf)(浅色)、4%(owf)(深色)，不同温度对纤维上染效果的影响，如表5所示。由表5可以看出，随着温度的升高，浅色系纤维上染百分率有所增加，当温度从85℃升到90℃时，上染百分率增加不是十分显著，但断裂强力出现明显下降，所以，优化工艺参数选为85℃上染浅色系纤维。对于深色系染色，温度从85℃升高到90℃时，上染百分率明显提高，在90℃升温到95℃时，上染百分率还有增加，但表观染色深度K/S值增加不明显，且断裂强力开始有很大的下降，所以优化的温度选择90℃。

2.1.4碱剂用量对固色率的影响当上染浅色系纤维时，常规染色过程中pH值基本保持不变，基本不需要添加碱剂，在低温染色后，固色时加少量碱剂，测定其固色率。选用染料为Lanasol红6G，用量为1%(owf)时，染色过程结束后，在固色后处理过程中，不同碱剂用量下，测定浅色系纤维的固色率，结果见表6。由表6可以看出:在碱剂用量为0.3%～0.6%(owf)时，在0.4%(owf)的情况下，纤维上染料的固色率较高，而且其对应的表观染色深度K/S值的数值也较大。当对羊毛纤维上染深色时，常规染色过程需要在pH值为4～5的情况下进行，染色结束后的固色后处理时需要用碱剂将固色pH值调至8～9。因此，在低温染色时也需要在固色后处理过程中，调整pH值的范围，测定不同碱剂用量时，对固色率的影响。选用染料为Lanasol红6G，用量为4%(owf)时，染色过程结束后，在固色后处理过程中，不同碱剂用量下，测定其深色系纤维固色率效果，结果见表7。由表7可以看出，当碱剂用量为2.3%(owf)以下时，随碱剂用量增加，固色率和K/S值均有所增加;当碱剂用量为2.3%(owf)以上时，随碱剂用量增加，固色率和K/S值都有下降，所以，选择碱剂用量2.3%(owf)为最佳值。

2.2低温染色工艺与常规工艺效果对比Lanasol红6G低温染色工艺和常规工艺染色染色效果的对比如表8所示。从表8可以看出，加入低温染色助剂所得样品的各项指标较常规染色均有所提高。

3结论

用活性染料Lanasol系列染料对羊毛纤维进行低温染色，用1%(owf)的染料对纤维上染浅色，用4%(owf)的染料对纤维上染深色，对其工艺进行优化，保证其最佳染色效果的情况下，对各染色工艺参数优化。①选定染料和工艺的情况下，上染浅色纤维工艺处方为:助剂用量0.9%(owf)、醋酸用量1.2%(owf)、上染温度85℃，上染时间70min、碱剂用量0.4%(owf);上染深色纤维工艺处方为:助剂用量2.0%(owf)、醋酸用量2.3%(owf)、上染温度90℃，上染时间80min、碱剂用量1.2%(owf)。②优化后的低温染色工艺比较常规工艺染色试样，染色深度K/S值、上染百分率、固色率和摩擦牢度都有所提高。