改性苎麻织物活性染料染色性能研究

摘要：采用浓碱预处理与自制的阳离子明胶蛋白助剂联合处理苎麻织物，研究了改性苎麻织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。结果表明，经浓碱预处理及阳离子明胶蛋白助剂改性联合处理的苎麻织物染色性能显著提高，可实现活性染料无盐低碱深浓染色。

关键词：苎麻织物；活性染料；阳离子明胶蛋白；改性；无盐染色

中图分类号：TS193.8

文献标志码：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

苎麻织物是人们非常喜爱的一种天然纤维纺织品，其具有高拉伸强力、优良的热传导性、凉爽透气、易于吸湿散湿以及抗菌防蛀等优良性能。但苎麻织物结晶度和取向度高，阻碍染料向纤维内部扩散，而且苎麻纤维含有大量的羟基，在水中明显地呈负电性，使得苎麻织物与阴离子活性染料之间的静电斥力大，若不加入足够量的盐，染料很难吸附上染。因此，苎麻织物染色性能明显差于棉织物，很难染出深浓色，而且染色污染大。

为了解决这一问题，科研工作者对苎麻纤维进行了大量的改性研究，其中阳离子改性备受关注。虽然目前研究的阳离子改性剂种类很多，但仍存在一定问题，如：助剂的污染、助剂用量大以及改性织物的匀染性降低等问题。生物蛋白类助剂是一种可生物降解的环保型助剂，符合环保发展要求。

近年来本课题组研制了一种阳离子生物蛋白助剂，该助剂改性的棉织物染色性能显著提高。本研究将自制的阳离子明胶蛋白助剂应用于苎麻织物改性，探讨改性条件对苎麻织物活性染料染色性能的影响，目的是显著改善苎麻织物的染色性能，实现其深浓染色，并降低染色污染。

1实验

1.1实验材料

苎麻织物：精练漂白后的斜纹苎麻织物，湖南株洲苎麻纺织有限公司；改性剂：自制阳离子明胶蛋白助剂；染料：活性红M-3B、活性嫩黄4GL、活性藏青GG、活性元青B133%、活性红3BSN150%，浙江龙盛染料有限公司；其他试剂：氯化钠、无水碳酸钠、氢氧化钠（均为分析纯）。

实验仪器：HS高温电脑程控染色机，江苏南通宏大仪器厂；722型分光光度计，天津市普瑞斯仪器有限公司；X-RiteColori7分光测色仪，爱色丽公司；X571B摩擦牢度试验仪，温州纺织仪器厂；SW-12耐洗色牢度试验机，无锡纺织仪器厂。

1.2苎麻织物的改性方法

实验工艺过程：浓碱预处理脱碱阳离子改性水洗烘干。

1.2.1浓碱预处理工艺

苎麻织物经过浓碱处理（NaOH200g/L，室温处理10min，浴比1∶30）水洗酸洗（2g/L的冰乙酸在室温下处理5min）水洗烘干。

1.2.2阳离子明胶助剂改性工艺

阳离子明胶蛋白18%（o.w.f），NaOH2g/L，浴比1∶30，在室温下投入苎麻织物，50℃保温处理40min，取出织物，进行充分水洗、烘干。

1.3染色工艺

染色配方：

活性红M-3B2%（o.w.f）

NaCl0～50g/L

Na2CO30～10g/L

浴比1∶30

染色工艺曲线见图1。

1.4测试指标

1.4.1上染百分率测定

采用染色残液法进行测定，用分光光度计在染料的最大吸收波长（λmax）下，测得染色前、后残液的吸光度值，按式1计算上染百分率。

式中：E为上染百分率；Ai为染色残液稀释n倍后吸光度值；A0为染色原液稀释m倍后吸光度值。

1.4.2固色率的测定

固色率表示与纤维反应的染料占上染的染料质量的百分比。织物的固色率计算方法为：分别测定皂洗前后染色织物的K/S值，根据式2计算染色织物的固色率。

皂洗条件为：皂粉2g/L，浴比1∶30，95℃处理10min，以去除织物上未反应的染料。

1.4.3表观深度测定

织物K/S值等色度指标测定采用X-RiteColori7分光测色仪，10°视野，D65光源，试样折叠4层，测定2次，取其平均值。

1.4.4耐摩擦色牢度的测定

按照GB/T3920―2008《纺织品色牢度实验耐摩擦色牢度》测试，采用GB251―2008《评定沾色用灰色样卡》评定干、湿摩擦牢度等级。

1.4.5耐洗色牢度的测定

按照GB/T3921.3―1997《纺织品色牢度耐洗色牢度实验方法3》测试，然后按GB250―2008《评定变色用灰色样卡》评定试样的变色牢度级数，用GB251―2008《评定沾色用灰色样卡》评定贴衬织物的沾色牢度等级。

2结果与讨论

2.1改性织物染色性能

2.1.1盐用量对染色效果的影响

改性织物与未改性织物按照1.3的实验处方进行染色，改变盐的用量，碳酸钠用量固定为10g/L。染色结束后，按照

1.4.1测定上染百分率，结果如图2所示。

由图2可以看出，随着盐用量的增加，未改性织物的上染百分率增加，而改性织物上染百分率有所下降。说明盐在改性织物染色过程中起缓染作用，这是由于在未改性织物的传统染色工艺中，盐用量的增加了，屏蔽了纤维上所带有的负电荷，降低了纤维表面的ζ电位，提高了纤维与染料的结合力，从而提高上染百分率，起到促染作用。而对于阳离子改性织物，经改性后织物表面的负电荷全部被屏蔽，同时织物带有正电荷，在不加盐的情况下，纤维表面与染料母体之间存在静电引力作用，增加了染料的上染，而盐的加入，氯离子与染料阴离子竞争织物正电荷染座，这也间接证明改性的苎麻织物表面带有正电荷，发生了阳离子化改性。此外，未改性织物在盐用量50g/L时的上染百分率仍然低于改性织物无盐染色的上染百分率，由此说明改性苎麻织物可以实现活性染料无盐深浓染色。

2.1.2碳酸钠用量对染色效果的影响

改性与未改性织物按照1.3进行染色，其中未改性织物盐用量40g/L，改性织物进行无盐染色，改变碳酸钠用量。染色后，测定皂洗前后织物的K/S值，并计算固色率，实验结果如表1所示。

由表1可以看出，对于未改性织物而言，随碳酸钠用量的增加，固色率增加显著，并且加碱与未加碱固色织物的染色深度K/S值差别较大，说明碳酸钠对于提高未改性织物的固色率起重要作用。而对于改性织物而言，加入少量碳酸钠，织物K/S和固色率变化不大，但固色碱剂用量太大，织物K/S有所下降，表明改性织物固色时，可以显著减少固色碱剂用量。综上所述，改性织物染色时固色碱剂碳酸钠用量确定为2g/L。

2.2改性效果评定

2.2.1处理方法对不同种类染料吸附上染性能的影响

由图3可以看出，对于实验所选择的4种活性染料，均存在以下规律：阳离子明胶蛋白助剂改性织物采用无盐染色的K/S值均高于浓碱预处理织物和未改性织物加盐染色的K/S值，而浓碱预处理与阳离子改性联合处理织物采用无盐染色的K/S值最高。由此说明，浓碱预处理与阳离子明胶蛋白助剂改性联合的处理方法对于提升苎麻织物的染色性能有很好的协同效果，可以实现苎麻织物的深浓色。

2.2.2处理方法对不同种类染料染色织物染色牢度的影响

（表2）

由表2可知，只经阳离子明胶蛋白助剂改性的苎麻织物的耐摩擦色牢度与未改性织物相近或略有降低，耐洗色牢度与未改性织物相近或提高半级，原因是阴离子活性染料与改性织物上的阳离子助剂生成不溶于水的色淀，沉积在织物上，从而提高了染色织物的耐洗色牢度。虽然耐摩擦色牢度稍有下降，但考虑到改性织物的表面染色深度比未改性织物深得多，表明阳离子明胶蛋白助剂改性的苎麻织物耐摩擦和耐洗色牢度良好。结合图3可知，浓碱预处理与阳离子明胶蛋白助剂改性联合的处理方法，不仅有利于提高阴离子活性染料的吸附上染性能，而且对于改进染色织物的耐摩擦和耐洗色牢度有利。

2.2.3染料用量和改性剂用量对上染百分率的影响

按1.2.2所述工艺，改变阳离子明胶的用量对织物进行改性处理。将改性织物在不同染料用量下进行无盐染色，碳酸钠用量2g/L，未改性织物按照传统工艺进行染色（盐用量40g/L、碳酸钠用量10g/L），染色结束后测定其上染百分率。实验结果如图4所示。

由图4可以看出，当染料用量一定时，上染百分率整体上随着阳离子明胶用量的增加而增大，说明织物的改性还没有达到饱和，因此增加阳离子用量可提高上染百分率。当阳离子明胶用量为5%，在染料用量大于2%时，改性织物无盐染色达不到未改性织物传统加盐染色的效果。这说明当染料用量增加时，为了达到较高的得色量需要增加阳离子明胶用量。实际应用时可结合染色具体要求确定阳离子明胶的用量。

2.3改性残液用于染色织物固色处理的效果

先将棉织物按照传统工艺进行染色，然后将织物平均分为两块。

工艺1：染色棉织物冷水洗热水洗（60℃处理20min）冷水洗皂洗冷水洗测定色牢度。

工艺2：染色棉织物冷水洗固色（利用残液处理，加入3g/L的Na2CO3，60℃处理20min）冷水洗皂洗冷水洗测定色牢度。

处理结束后分别测定染色织物的摩擦及皂洗牢度，结果如表3所示。

由表3可知，经改性残液处理之后的染色棉织物，其耐皂洗牢度提高了半级，湿摩擦牢度有所下降。其皂洗牢度提高是因为残留的阳离子明胶使水溶性的染料成为不溶性的色淀并沉积在纤维上，同时这也是织物湿摩擦牢度下降的原因。因此改性残液可以用于织物固色，但具体工艺还需进行实验探讨。

3结论

（1）采用阳离子明胶蛋白助剂对苎麻织物进行改性，能明显提高苎麻织物的染色性能，同时苎麻织物在改性前经浓碱预处理，能增强改性效果，进一步改善染色性能。

（2）苎麻织物经联合处理后，染色性能显著提高，可以实现活性染料无盐低碱染色，同时获得苎麻织物深浓染色效果。

（3）本实验将改性残液回收利用，实验结果表明：改性残液用于棉织物固色处理，可以提高织物的耐皂洗色牢度。

作者简介：高俊，女，1992年生，硕士在读，研究方向为纺织品染色理论及工艺研究。

作者单位：西安工程大学纺织与材料学院。