漢麻針織物還原染料染色性能的研究

2019-12-27 02:07:24馬爽，朱琳

染整技術 2019年11期

馬爽，朱琳

（1.華南農業大學珠江學院，廣東廣州 510900；2.河北美術學院，河北石家莊 050700）

漢麻又稱火麻、大麻，在生長和存放過程中極少遭受害蟲侵擾。目前，中國漢麻產量占世界產量的1/3 左右，居世界第1 位[1-5]。隨著生活水平的提高，人們在消費的同時越來越關注和重視功能性紡織品的開發。漢麻織物除具備挺括滑爽、吸濕散濕快、透氣性能好、堅牢耐用、粗獷自然等特性外，還有抗霉、抑菌、抗紫外線等功能[6]。

漢麻類針織物的應用已經滲透到人們生活的各個方面，麻的使用量也在逐漸增加。在飛速發展的現代社會，人們對各種紡織品從外觀、手感、顏色等方面的要求都日益提高，因此，研究麻的染色顯得尤為重要。漢麻纖維的取向度、結晶度較高[7-9]，結構相對緊密，染料上染量較少[10]。原則上各種染料均可用于麻的染色，然而不能僅追求產品時髦，還需要考慮材料的耐用性；此外，色牢度要求根據用途也有所不同，并非都要求高的色牢度。麻的色牢度較好[11]，但勻染性、勻透性較差，易產生白芯現象[12]。使用中溫型活性染料對漢麻織物進行染色性能研究雖然可以得到較好的染色效果，但仍存在勻染性差、某些色牢度指標較低等問題。還原染料是一類傳統的優良染料，色譜齊全、顏色鮮艷、各項色牢度優良，尤其是耐日曬、耐水洗和耐氯漂色牢度；盡管其結構復雜、對環境污染嚴重，但在染料市場上仍占有很大的市場份額[13]。還原染料大多不溶于水，需要經還原過程生成可溶性的隱色體才能染色[14]。還原染料染色方法有些復雜，必須操作得當才能保證染色均勻，因此，必須通過實驗尋找還原染料染漢麻的最佳工藝。

本課題研究了漢麻針織物的還原染料染色，測試不同染色條件處理后漢麻針織物的物理機械性能，分析不同條件對織物顏色深度、耐摩擦色牢度、頂破強力等性能的影響，從而找出最佳染色方案。

1 實驗

1.1 材料與儀器

材料：棉麻混紡針織物；還原黑，氫氧化鈉、保險粉、耐堿滲透劑、皂片、醋酸、雙氧水、純堿（分析純）。

儀器：高溫染色機（上海一派印染技術有限公司），Y571B型耐摩擦牢度儀、YG(B)522型織物耐磨儀（溫州市大榮紡織儀器有限公司），Color i5-D 測色配色儀（美國Datacolor公司），YG031型電子織物破裂強力儀（南通三思機電科技有限公司），電子天平。

1.2 棉麻針織物的染色

具體工藝流程為染色、氧化、干燥、皂洗。實驗過程中的常量有設備條件、時間、燒堿、浴比、氧化條件、皂洗條件；變量有還原染料染色時還原劑用量、染色溫度。經過綜合考慮，選擇染液配方：還原黑用量5 g/L，氫氧化鈉用量5 g/L，耐堿滲透劑用量1 g/L，染色時間60 min，浴比1∶20，染色溫度50～70 ℃，保險粉用量5、10、15 g/L。氧化液配方：雙氧水5 mL/L、醋酸5 mL/L。在室溫下氧化20 min，保險粉用量5～15 g/L。皂液配比：皂片2 g/L，純堿2 g/L，浴比1∶20，在90 ℃下皂洗5 min。

用Minitab生成中心復合實驗設計表，共計13組實驗，將漢麻與棉混紡（40/60）針織物分別剪成35 cm×35 cm大小相近的正方形13塊，并對其進行標號、稱重（標準質量為每塊布20 g）。實驗設計表見表1，染色后針織物實物照片如圖1所示。

圖1 染色后針織物實物照片

表1 中心復合實驗表

1.3 測試

顏色深度：采用測色配色儀測試顏色性能。

頂破強力：將染色織物分別制成5 塊直徑為6 cm的圓形樣品，采用電子織物破裂強力儀測頂破強力。

耐磨性：制備直徑為12 cm的圓形樣品，選擇棉針織半漂布轉數為200 轉，采用圓盤式織物耐磨儀測耐磨性。

耐摩擦色牢度：依據GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》，用白色棉摩擦布對織物摩擦測試耐干摩擦色牢度，對白色棉摩擦布進行濕潤（上水率為80%）后再摩擦測試耐濕摩擦色牢度。摩擦布的沾色用灰色樣卡評定。

2 結果與討論

2.1 染色后棉麻針織物顏色性能

在測色配色儀測試中，K/S值表示一個常數，K表示色料吸收系數，S表示色料散射系數，這個比值與染色深度呈線性關系（非直線）。勻染劑K/S值（織物表觀得色量）用以表示織物的勻染性，K/S值越小說明勻染性越好。K/S值一般在分段取樣或勻染劑實驗中用作結果分析，其中，L表示織物的明度，a表示洋紅色至綠色的范圍，+表示偏紅，-表示偏綠，b表示黃色至藍色的范圍，+表示偏黃，-表示偏藍。

相應回歸曲面中P表示概率，當P小于0.05時，表示這個因素起顯著作用，P大于0.05時，表示這個因素不起顯著作用。由表2可知，保險粉用量對織物的亮度有顯著影響，染色溫度對織物亮度影響不是很顯著。由表2 還可知，L值的回歸方程為：w=17.073 1-保險粉×0.228 3，由回歸方程可發現，織物染色亮度隨保險粉用量的增大而逐漸變暗，這可能是因為保險粉的還原性會對還原染料產生一定的影響。

表2 L值回歸分析表

由表3 可知，溫度在棉麻針織物洋紅到綠色色光之間起顯著作用，a值的回歸方程為：w=-0.870 769-溫度×0.168 333。由回歸方程可知，織物的色光隨著溫度的升高而逐漸變紅，反之則轉向綠光。

表3 a值回歸分析表

由表4 可以看出，溫度和保險粉用量在棉麻針織物黃藍光之間起顯著作用，b值的回歸方程為：w=-3.164 62+保險粉×0.140 00+溫度×0.116 7。由回歸方程可知，織物的色光隨著溫度的升高而逐漸變黃，反之則轉向藍光。織物的色光隨著保險粉用量的增加而逐漸變黃，反之則轉向藍光。

表4 b值回歸分析表

由表5 可知，保險粉、溫度、保險粉×溫度對棉麻針織物顏色深度沒有顯著作用。說明織物染色深度在各實驗條件范圍內已達到最優，不再隨著溫度和保險粉用量的變化而發生顯著變化。這是因為保險粉在還原染料染色過程中是還原劑，其用量影響還原染料的上染率。在本次實驗中織物染色深度已達到最優，所以保險粉用量對織物顏色深度的影響不太顯著。

表5 K/S值回歸分析表

2.2 頂破強力

頂破強力指標可以反映織物的耐頂破性能，是紡織品測試的一個重要考核指標。加工過程中針織物在張力、化學品、高溫等條件下經歷了長時間的處理，尤其是在煮漂之后，頂破強力下降較為顯著，且染色后頂破強力均比染色前低。

由表6可知，頂破強力是個常數，所以在棉麻針織物還原染料染色過程中，溫度、保險粉用量、溫度×保險粉對織物頂破強力沒有顯著影響。這可能是由于所選擇的溫度及保險粉用量已經超過對頂破強力起作用的范圍，所以頂破強力不再受其影響。

表6 頂破強力回歸分析表

2.3 耐磨性

織物耐磨性是指織物抵抗與另一物體摩擦而磨損的性能。由表7可知，與未染色織物相比，染后棉麻針織物的耐磨性有所改善，原因是織物經染色皂洗后，表面毛羽減少，從而使染后織物耐磨性變好。其中，溫度及保險粉用量對織物的耐磨性作用都不顯著，說明織物的耐磨性在實驗設定范圍內已達到最優，不再隨著規定范圍內溫度及保險粉用量的變化而發生顯著變化。

表7 耐磨性回歸分析表

2.4 耐摩擦色牢度

織物的耐摩擦色牢度是有色紡織物料在特定設備上經過一定方式和摩擦小白布摩擦后，引起小白布的顏色變化程度。由表8 可知，耐濕摩擦色牢度是個常數，所以在棉麻針織物還原染料染色過程中，溫度、保險粉用量、溫度×保險粉對織物的耐濕摩擦色牢度沒有顯著影響。由表9 可知，耐干摩擦色牢度回歸方程為：w=3.576 92+0.333 33×溫度。