助劑 ZB-10改性粘膠織物工藝條件優選

趙家琪，李衛斌，趙曉明

(天津工業大學紡織學院，天津 300387)

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助劑 ZB-10改性粘膠織物工藝條件優選

趙家琪，李衛斌，趙曉明

(天津工業大學紡織學院，天津 300387)

摘要：利用陽離子鴨毛蛋白助劑ZB-10對平紋粘膠織物進行改性，重點討論助劑ZB-10改性平紋粘膠織物的浸軋工藝條件對活性染料染色性能的影響，優化出其最佳浸軋改性工藝條件。結果表明：經陽離子蛋白助劑ZB-10改性的粘膠織物比未改性的粘膠織物在活性染料染色時具有更高的染色深度，染色效果明顯優于未改性粘膠織物傳統加鹽染色，可以實現粘膠織物活性染料無鹽、低堿染色。

關鍵詞：粘膠織物陽離子蛋白助劑ZB-10改性

0前言

粘膠纖維是最早投入工業化生產、應用較廣泛的化學纖維之一。其穿著舒適，吸濕性好，常與棉、毛等混紡、交織。粘膠屬再生纖維素纖維，其具備良好的機械性能和化學性能。粘膠化學組成與棉、麻相似，較耐堿而不耐酸。另外，粘膠纖維的染色性和熱學性質與棉相似。粘膠纖維大分子的羥基易發生多種化學反應，因此，可通過對粘膠纖維進行改性，提高粘膠纖維性能，并生產出各種特殊用途的纖維。目前粘膠纖維的染色多用活性染料，但活性染料存在鹽和堿用量大的污染問題[1-5]。為了解決此難題，在本課題組劉元軍等研究的基礎上[6-16]，本試驗選用自制的陽離子鴨毛蛋白助劑ZB-10，采用連續浸軋工藝對平紋粘膠織物進行改性，研究浸軋改性工藝條件對粘膠織物活性染料浸軋染色性能的影響，優選出助劑ZB-10浸軋改性的最佳工藝。

1實驗部分

1.1實驗儀器和材料

1.1.1實驗材料

平紋純粘膠織物

1.1.2實驗主要藥品(見表1)

表1　實驗主要藥品

1.1.3實驗主要儀器(見表2)

表2　實驗主要儀器

1.2工藝流程

陽離子蛋白助劑ZB-10浸軋改性粘膠織物→活性染料軋染染色→測定表觀染色深度K/S值等指標

1.3工藝方法及條件

1.3.1粘膠織物浸軋改性工藝

浸軋改性液(陽離子蛋白改性劑ZB-100～25g/L，氫氧化鈉0～6g/L，二浸二軋，軋液率70%，壓力0.25MPa，車速3.0m/s)→烘干(80℃，2.5min)

1.3.2染色工藝

工藝一：浸軋染液(活性艷紅M-2B0.5g/L，碳酸鈉5g/L，二浸二軋，軋液率70%，壓力0.25MPa，車速3.0m/s)→預烘(80℃，2.5min)→焙烘(150℃，2.5min)。

工藝二(未改性粘膠織物傳統染色工藝)：染色(染料，Na2CO310g/L，NaCl40g/L，軋液率70%，壓力0.25MPa，車速3.0m/s)→預烘(80℃,2min)→焙烘(150℃,2.5min)

1.4染色深度測試指標

平紋粘膠織物K/S值測定采用SF-300思維士電腦測色儀，測定5次，取其平均值。

2結果與討論

2.1陽離子蛋白助劑ZB-10用量的優選

粘膠織物按照1.3.1浸軋改性工藝處理，改變助劑的用量，其他條件不變。然后按照1.3.2工藝一進行染色，測染色織物的K/S值，實驗結果見圖1。

圖1　助劑用量對K/S值的影響

從圖1可以看出，隨著鴨毛蛋白ZB-10助劑用量的增加，平紋粘膠織物的染色深度增加，這是因為隨著ZB-10助劑用量的增加，纖維上正電荷數目增加，極性基團增加，從而增加纖維與陰離子活性染料之間的作用力，提高染料上染量，致使K/S增大。但當鴨毛蛋白ZB-10助劑用量超過15g/L時，平紋粘膠織物的K/S值有下降趨勢。這是因為在一定濃度的堿液中，纖維素上的羥基發生離解生成一定量的Cell-O-，致使反應達到平衡時所消耗的鴨毛蛋白ZB-10助劑有飽和值。當鴨毛蛋白ZB-10助劑用量過高，其分子大量堵塞在纖維素纖維表面，染料分子無法滲入內部，或染色時附著在平紋粘膠織物表面的過剩的鴨毛蛋白ZB-10從織物上脫落下來，在染浴中與染料結合，不利于染料上染及向粘膠纖維內部滲透。因此鴨毛蛋白ZB-10助劑最佳用量確定為15 g/L。

2.2氫氧化鈉用量的優選

粘膠織物按照1.3.1浸軋改性工藝處理，改變氫氧化鈉用量(0～6g/L)，固定陽離子改性劑ZB-1015 g/L ，其他條件不變。然后按照1.3.2工藝一染色，測染色織物的K/S值，實驗結果見圖2。

圖2　燒堿用量對K/S值的影響

從圖2可以看出，燒堿用量在0～2 g/L時，平紋粘膠織物的K/S值上升幅度最大，當其用量為4 g/L時，平紋粘膠織物的K/S值達到最高。說明燒堿在鴨毛蛋白ZB-10助劑改性中起催化作用，它能促進改性劑與粘膠纖維素纖維反應。其原因為：堿性條件下粘膠纖維所帶負電荷增多，有利于鴨毛蛋白ZB-10助劑的吸附，并且利于改性劑中存在的環氧乙烷活性基開環與粘膠纖維發生親核加成反應，提高改性效果。在較低濃度范圍內，改性效果隨著燒堿用量增加而顯著提高。但是超過一定值時，改性效果提高不明顯，甚至有所降低，當燒堿用量超過4 g/L時，平紋粘膠織物的染色性能下降。原因是堿性太強，改性劑水解速率增大，導致改性效果降低。所以燒堿最佳用量確定為4 g/L。

2.3烘干溫度的優選

按照1.3.1粘膠織物預處理工藝，固定陽離子改性劑ZB-1015g/L，氫氧化鈉4g/L，烘干時間2.5min，改變烘干溫度(40℃～100℃)，然后按照1.3.2工藝一染色，測染色織物的K/S值，實驗結果見下頁圖3。

圖3　烘干溫度對K/S值的影響

從圖3中可以看出，當烘干溫度為50℃～70℃時，隨預烘溫度的升高，平紋粘膠織物的K/S值增加，但溫度超過70℃，平紋粘膠織物的K/S值呈下降趨勢。這是由于隨著溫度的升高，有助于鴨毛蛋白ZB-10助劑滲透到纖維內部，并與纖維反應。但溫度太高，鴨毛蛋白ZB-10助劑水解速率增大，導致改性效果降低，使纖維上的陽離子基團和極性基團數量減少，從而與陰離子染料之間的結合力減小，導致染色性能下降。這說明70℃時鴨毛蛋白ZB-10改性劑與粘膠纖維素纖維作用充分，改性平紋粘膠織物的K/S值提高大，所以實驗優選改性溫度為70℃。

2.4烘干時間的優選

按照1.3.1粘膠織物預處理工藝，改變烘干時間(1min～4min)，固定陽離子改性劑ZB-1015g/L，氫氧化鈉4 g/L。然后按照1.3.2工藝一染色，測平紋粘膠織物染色織物的K/S值，實驗結果見圖4。

圖4　烘干時間對K/S值的影響

從圖4中可以看出，當烘干時間大于1.5min時，烘干時間對平紋粘膠織物的K/S值影響不大，所以優選出改性時間為1.5min。

3結論

(1)優化出的平紋粘膠織物浸軋改性工藝為: 軋改性液(ZB-1015 g/L,NaOH 4 g/L,二浸二軋, 軋液率70%)→預烘(70℃,1.5min)。

(2)隨著鴨毛蛋白ZB-10助劑用量的增加，平紋粘膠織物的染色深度增加，但當鴨毛蛋白ZB-10助劑用量超過15 g/L時，平紋粘膠織物的K/S值有下降趨勢。

(3)燒堿用量在0～2g/L時，平紋粘膠織物的K/S值上升幅度最大，當其用量為4 g/L時，平紋粘膠織物的K/S值達到最高。但是超過一定值時，改性效果提高不明顯，甚至有所降低。

(4)當烘干溫度為50℃～70℃時，隨預烘溫度的升高，平紋粘膠織物的K/S值增加，但溫度超過70℃，平紋粘膠織物的K/S值呈下降趨勢。當烘干時間大于1.5min時，烘干時間對平紋粘膠織物的K/S值影響不大。

參考文獻

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中圖分類號：TS193

文獻標識碼：A

文章編號：1008-5580(2016)01-0075-04

通訊作者：趙曉明(1963-)，男，博士，天津市特聘教授，博士生導師。

基金項目：國家自然科學基金項目(51206122)，天津工業大學創新實驗室2016年大學生創新訓練計劃項目(20160107)、2015年天津工業大學研究生科技創新活動計劃資助項目(15101).

收稿日期：2015-11-08