液氨處理前后大麻纖維的結構與染色性能研究

劉金鳳(海恩斯莫里斯（上海）貿易有限公司，上海　200031 )

?

液氨處理前后大麻纖維的結構與染色性能研究

劉金鳳
(海恩斯莫里斯（上海）貿易有限公司，上海200031 )

摘要：液氨處理是指使用液態氨氣對織物進行有效性處理。通過對大麻纖維的形態結構和染色性能的測試，分析經液氨處理前后大麻纖維發生的結構變化和性能變化，結果表明，經過液氨處理，能夠有效改善織物的光澤，上染率、K/S值，導濕性等。

關鍵詞：液氨處理；大麻纖維的結構；染色性能

大麻纖維是世界上最早栽培出并投入使用的纖維物質之一。大麻纖維具有良好的排汗吸濕、阻擋紫外線輻射、防靜電等優勢。大麻纖維的化學成分和內在結構雖與棉纖維的相似性最高，但兩者的含量存在較大差異。一般而言，大麻纖維中的纖維素含量相對較低，但非纖維類物質的含量卻高于棉纖維，這對大麻纖維的染色性能將會造成一定影響[1]。本實驗采用液氨對大麻纖維織物進行處理，并分析測試了處理后的大麻纖維織物的形態結構和染色性能。

1　試驗

1.1原料

選取常規狀態下的平紋麻織物，將其放置在壓力為0.2 MPa的液氨中浸漬，浸漬時間持續10 min以上。10 min后，將液氨中浸漬的麻織物取出，并將其放置在溫度為70℃的熱風循環系統中進行烘干，進行干燥處理。表1列出了液氨處理前后麻織物相關參數的變化情況。

表1　液氨處理前后麻織物的相關參數

1.2測試大麻纖維結構

1.2.1形態測試

在5 kV加速電壓，5 mA電流，3 000倍放大的條件下，對處理前后的大麻纖維形態進行觀察。

1.2.2進行比表面積測試

采用全自動樣品的纖維儀比表面積對比表面積進行測試，N2為吸附氣體，總吸附時間為4 h。1.3測試大麻染色性能

1.3.1測定上染百分比

在進行染色的過程中，定期選取1 mL染色液，并將其稀釋，稀釋后為25 mL，最后，使用722型分光光度計對吸光度進行測試，上染百分比的計算公式[2]如下：

上染百分率= (1－不同時間段獲取吸光度/空白染浴的吸光度)×100%

1.3.2測定K/S值

紡織品配色中的K/S值測定需要進行相對復雜的比值計算，并非單一的數值計算，K/S值的計算公式[3]如下：

K/S =［(1－無光透射反射率) 2/2無光透射反射率］×［(1－無有色物質固體試樣的反射率) 2/2無有色物質固體試樣的反射率］=有色物質的濃度×比例常數

當無光透射反射率的值越大，最低反射率則越小，兩者呈現反比例關系。

1.3.3測試芯吸性

采用某型號毛細管效應測試儀對植物的芯吸性進行測定，對不同時間段液態水的上升情況進行測試，并由此得出芯吸性與時間關系的曲線圖[4]。

1.3.4測試潤濕性和導濕性

在20～22℃的溫度條件及65%～67%相對濕度條件下，放置(10×10) cm的織物，放置方式為平置，并使用5 mm的滴定管滴下蒸餾水，蒸餾水的體積約為25 mL。對織物液滴的吸收時間及分鐘內表面積的濕潤直徑進行測試和計算。

2　結果與討論

2.1大麻纖維結構的變化2.1.1大麻纖維表面形態

圖1　大麻纖維經液氨處理前后縱向與橫向結構圖像

圖1為大麻纖維經液氨處理前后縱向與橫向結構圖。從圖1可以看出，經液氨處理前，大麻纖維的縱向圖像顯示出較為明顯的裂痕和缺陷；經液氨處理后，大麻纖維的縱向圖像顯示出較高的光滑度，且裂痕和缺陷消失或明顯減少。此外，未經處理的大麻纖維表面呈現出干澀、扁平，且纖維胞腔相對較大，纖維壁上有裂痕、缺乏均勻性。而經液氨處理后，大麻纖維表面出現膨化，且纖維物質間的縫隙較為緊密，或明顯減少。

2.1.2大麻纖維的比表面積和孔徑分布

經液氨處理前，大麻纖維的比表面積為10.386 m2/g，經液氨處理后，大麻纖維的比表面積為7.011 m2/g，呈現出顯著的下降趨勢。導致此種現象的原因可能是纖維表面的裂縫消失，從而使纖維表面的光滑度提升，比表面積減小。此外，經液氨處理后，大麻纖維的孔徑也發生了較大的變化。處理前，大麻纖維的小孔徑數量相對較多，且分布具有一定規律，均散布在1.5～3.0 mm的區間范圍內，而孔徑在10 mm左右的大麻纖維相對較少。經液氨處理后，大麻纖維的孔徑分布發生了明顯的變化，原在1.5 ～3.0 mm的區間范圍變化的孔徑數量明顯減少，而原集中在4 mm左右的孔徑也逐漸向5 mm轉換，原10 mm孔徑的大麻纖維基本消失。從上述結果中可以看出，經液氨處理后，大麻纖維的有效容積明顯減少，孔徑呈現均勻分布的特點（詳見圖2）。

圖2　大麻纖維經液氨處理前后孔徑分布情況

2.2大麻纖維的染色

經液氨處理后，大麻纖維的結構發生了本質上的改變，因此，在選擇染色材料時，要選取不同材質、不同分子結構、不同質量的染料對麻織物進行染色。

2.2.1活性染料染色

經液氨處理后，去氮方式影響了纖維孔徑的規格和分布特征。采用熱風去氮的方式可使纖維孔徑逐漸變小，孔徑分布的均勻性得到明顯的提高。同時，經液氨處理后，纖維內部的孔徑規格和分布特征也受到活性染料染色的影響，這可有效彌補小孔徑造成的缺陷。因此，液氨處理可以有效地提高活性染料染色的上染率。在實際生產中，可以大大提高生產效率和染色的均勻性。

2.2.2還原染料染色

還原染料是各種染料中性能較為優良的一種，其色譜相對較全，色澤性較強。液氨處理前，大麻纖維織物的上染率為86.5%，而經過液氨處理后，上染率變化不大，僅僅為89.01%（見表2）。這是因為還原染料的染色原理是染色時要在堿性的強還原液中還原溶解成為隱色體鈉鹽才能上染纖維，經氧化后，恢復成不溶性的染料色淀而固著在纖維上，因此受到液氨處理的影響較小。所以，實際生產中可以放心使用[6]。

表2　液氨處理前后上染率的變化情況

2.3K/S值

以直接翠藍GL染料為例，分析液氨處理前后織物K/S值變化情況。在未經過液氨處理前，直接翠藍GL的K/S值為8.206，而經過液氨處理后，直接翠藍GL的K/S值變成了13.637（見表3），由此可見，織物經過液氨處理后，K/S值明顯的提高了66%。

表3　液氨處理前后K/S值的變化情況

2.4麻織物芯吸性分析

從圖3中可看出，經液氨處理后，麻織物的經緯向芯吸高度呈現明顯的降低趨勢。在初始階段，處理后大麻纖維織物的高度較小，隨著測試時間的不斷延長，液態水對織物芯吸的速度明顯下降，當達到相對穩定的狀態時，液氨處理后的麻織物高度明顯低于處理前，且纖維表面的裂痕明顯較弱或消失，與此同時，吸水位置也明顯減少，纖維表面的光滑度明顯提升，孔隙規格也逐漸趨于均勻。在毛細管上形成作用力的壓力減少，且傳導能力逐漸減弱，芯吸高度也隨之降低。

圖3　麻織物經液氨處理前后芯吸高度-時間曲線

2.5麻織物潤濕性和導濕性分析

經液氨處理后，大麻纖維織物的液滴吸收時間明顯減少，且導濕性逐漸上升。同時，大麻纖維織物的表面光滑度隨著液氨處理時間增加，縱向的裂痕明顯減少或基本消失，可吸水的部位減少，液態水的傳導性更強，從而獲得較好的導濕性和潤濕性（詳見圖4）。

圖4　大麻織物經液氨處理前后上下表面含水量-時間曲線

3　結論

大麻纖維織物經液氨處理，可有效改善織物表面的纖維結構，去除纖維物表面的雜質，使其表面的光滑度提升，大孔徑數量減少。此外，液氨處理后的大麻織物在芯吸高度和保水率上呈現降低趨勢，大大增加了導濕性和干燥性。同時，大麻織物在厚度和吸收水分上的效果較為顯著，水分傳導能力也相對較強，液態水可從大麻織物表面進行傳導，并均勻分布在織物的表面之下。最后，經液氨處理后，織物的K/S值呈現明顯的上升趨勢。麻織物的上染率得到有效的提高。這可以很好地提高實際大貨的生產效率，真正做到節能高效。

參考文獻

[1]劉帆，何林蔚，李文，等.陽離子苧麻紗線在液氨介質中染色性能的研究[J].針織工業，2015 （8）: 36-40.

[2]王萍麗，張長安，王小威，等.大麻纖維／聚丁二酸丁二醇酯復合材料的性能研究[J].化工新型材料，2013，41（12）: 31-38.

[3]高欣，陳克利，張恒，等.工業大麻稈芯纖維素吸水樹脂快速合成及性能研究[J].昆明理工大學學報：自然科學版，2014，39（5）: 96-100.

[4]吳兵.大麻纖維汽車內飾材料性能、生產工藝及發展前景[J].建筑工程技術與設計，2014（11）: 1038.

[5]陳婷婷，劉文地，邱仁輝，等.改性大麻纖維／不飽和聚酯復合材料的力學性能及界面表征[J].高分子材料科學與工程，2013，29（9）: 94-97.[6]段亞峰，姚江薇.竹漿纖維/滌綸/大麻纖維混紡面料的開發及其性能分析[J].紡織學報，2013，34（10）: 43-47.

STUDY DYEING PERFORMANCE AND CONSTRUCTION PROPERTY OF HEMP FIBER AFTER AMMONIA PROCESSING

LIU Jin-feng
( H&M (Shanghai) Trading Co., Ltd.No.2 Branch, Shanghai 200031, China )

Abstract:Liquid ammonia processing means adding extra liquid ammonia during after-finishing step.The experiment focuses on linen’s construction and dyeing performance.Results show that，after adding liquid ammonia，the gloss, percentage of exhaustion，K/S data and wicking all improved.

Keywords:liquid ammonia，process，construction for bastfibre，dyeing performance

作者簡介：劉金鳳(1976-)，女，新疆奎屯人，工程師，從事家用紡織品面料的技術質量管控和研究。

收稿日期：2015-12-25

文章編號：1672-500X (2016) 01-0005-04

中圖分類號：TS193.1

文獻標志碼：B

doi:10.3969／j.issn.1672-500x.2016.01.002