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HBP-HTC改性棉織物活性染料無鹽染色
摘要:采用EPTAC(縮水甘油三甲基氯化銨)與HBP-NH2(端氨基超支化合物),自制端氨基超支化合物季銨鹽(HBP-HTC)改性劑,并對棉織物進行陽離子改性。研究了HBP-HTC中季銨鹽質量摩爾濃度、HBP-HTC溶液濃度、浸漬時間和溫度等因素對改性棉織物活性染料無鹽染色性能的影響,得到適合的改性工藝條件:EPTAC∶HBP-NH2=2∶1;用4g/LHBP-HTC的溶液于常溫下浸漬處理30min,然后洗凈。測試結果表明,改性棉織物采用活性染料無鹽染色,可獲得與未改性棉織物常規染色相當的K/S值和染色牢度。關鍵詞:無鹽染色;活性染料;陽離子改性;棉織物中圖分類號:TS193.632 文獻標識碼:A 文章編號:1000-4017(2008)11-0005-030 前言在棉織物活性染料傳統染色工藝中,需加入大量的鹽,以提高染料的上染率和固色率。鹽的加入會導致水質惡化,破壞生態環境,因此,活性染料無鹽和低鹽染色成為印染工作者致力解決的熱點問題之一。其中,棉纖維陽離子化,是一種比較有效的途徑。即通過化學結合或物理吸附,使陽離子化合物固著在纖維上,以提高染料的竭染率和固色率,減少甚至不使用無機鹽。端氨基超支化合物(HBP-NH2)是一種高度支化,含有豐富端氨基和亞胺基的水溶性多分散聚合物。該化合物可通過范德華力、氫鍵等作用力與棉纖維結合,使棉織物的表面吸附部分端氨基超支化合物,提高染色性能,實現無鹽染色。1 試驗1.1 材料與試劑端氨基超支化合物季銨鹽(HBP-HTC)以縮水甘油三甲基氯化銨(EPTAC)為改性劑,與HBP-NH2發生接枝反應而得,其分子結構見圖1,制備配方見表1。純棉漂白布(120g/m2,華芳集團);活性橙3R,活性黃3-GL,活性紅3BS,活性藍GG(臺灣永光)。1.2 儀器LFY-304織物耐摩擦色牢度試驗儀(山東
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水洗后處理 加入3g/L皂片,于95℃皂煮5min,晾干。1.3.3 染色牢度試驗耐摩擦色牢度 按GB/T3920—1997《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》進行;耐洗色牢度 按GB/T3921.3—1997《紡織品色牢度試驗耐洗色牢度:試驗3》進行。1.3.4 K/S值的測定在UltrascanXE型測色儀上測定試樣的K/S值,采用10°視野,D65光源,試樣折疊四層。2 結果與討論2.1 棉織物HBP-HTC改性工藝優化2.1.1 改性劑配比對K/S值的影響提高EPTAC與HBP-NH2的投料比,可增加HBP-HTC分子結構中季銨鹽支鏈的接枝率,見表1。分別采用4g/LHBP-NH2和不同投料比的HBP-HTC常溫處理棉織物30min,水洗后用2%活性黃3-GL無鹽染色,測試得色量,結果見圖2。
由圖2知,隨季銨鹽基團濃度的提高,HBP-HTC改性處理棉織物活性染料染色K/S值明顯升高。隨HBP-HTC中季銨鹽含量增加,HBP-HTC上的正電荷增加,易被帶負電性的棉纖維表面所吸附。另外,HBP-HTC分子量增加,與纖維的結合力增強,改性效果好,有利于提高棉織物的無鹽染色性能。當上述投料比EPTAC∶HBP-NH2=2∶1時,HBP-NH2分子中的氨基已基本接枝完全,因此,投料比選為2∶1。2.1
由圖3可知,棉織物經HBP-HTC陽離子改性后,其染色性能顯著提高。由于HBP-HTC表面具有極其豐富的季銨鹽基團,較低濃度的HBP-HTC溶液即可實現棉織物陽離子改性。當HBP-HTC濃度較高時,染色過程中吸附牢度較低的HBP-HTC反而會脫落,使染液中部分染料沉淀,造成染色后織物K/S值下降。因此,本試驗選定HBP-HTC濃度為4g/L。2.1.3 浸漬溫度對改性棉織物無鹽染色的影響將棉織物置于4g/L的HBP-HTC溶液中,分別于20、60和90℃浸漬處理30min,水洗后染色,測試其染色性能,其結果見表2。
從表2可以看出,低溫處理對改性棉織物的無鹽染色性能有利。這是因為棉織物對HBP-HTC是物理吸附,且為放熱反應,提高溫度不利于HBP-HTC在棉織物上的附著。因此,棉織物HBP-HTC的陽離子改性可選擇在常溫下進行。2.1.4 浸漬時間對改性棉織物染色性能的影響將棉織物置于4g/L的HBP-HTC溶液中,常溫下浸漬處理5~180min,水洗,染色,結果見圖4。
圖4中,延長浸漬時間,有利于HBP-HTC在棉織物表面的吸附,可提高改性棉織物的無鹽染色性能。考慮到加工效率,選擇浸漬時間為30min。在試驗過程中發現,HBP-HTC溶液的pH值對改性棉織物無鹽染色性能的影響不明顯。2.2 棉織物HBP-HTC改性前后染色性能比較采用上述最優工藝條件對棉織物進行改性處理,選擇了四種活性染料無鹽染色,測試其染色K/S值和色牢度,并與未改性棉織物傳統有鹽染色進行比較,見表3。
由表3知,HBP-HTC改性棉織物活性染料無鹽染色,與未改性棉織物傳統有鹽染色相比,有相當或更高的K/S值,且耐摩擦色牢度、耐洗色牢度均令人滿意。棉織物的陽離子改性往往會造成染后色光變暗
由圖5可以看出,HBP-HTC改性棉織物無鹽染色后的K/S值,略高于未改性棉織物傳統有鹽染色;但其波峰發生了微小的變化,說明采用HBP-HTC對棉織物陽離子改性,會對棉織物活性染料染色的色光產生一定的影響,但影響較小。3 結論(1)采用HBP-HTC對棉織物進行陽離子改性,可以實現棉織物活性染料的無鹽染色。與傳統棉織物活性染料染色相比,其K/S值、色牢度指標均令人滿意。(2)HBP-HTC中季銨鹽質量摩爾濃度越高,對棉織物的改性效果越好,其最佳改性工藝條件為:4g/LHBP-HTC溶液,常溫下浸漬處理30min。(3)如何減少處理時間,提高HBP-HTC在棉織物表面的附著量,以及解決無鹽染色后色光變化,有待進一步研究。