韓 雪, 崔 永 珠, 魏 春 艷, 王 曉

( 大連工業(yè)大學 紡織與材料工程學院, 遼寧 大連 116034 )

0 引 言

羊絨是生長在山羊外表皮層、掩在山羊粗毛根部的一層薄薄的細絨,是稀有的特種動物纖維[1]。羊絨具有優(yōu)良的品是和特性,由于羊絨是一根根細而彎曲的纖維,對外界冷空氣的隔絕性好,同時由于羊絨較羊毛更為輕柔、細膩、韌性好,因此被人們所喜愛[2]。羊絨屬于蛋白質(zhì)纖維,通常采用酸性染料進行染色,具有色澤鮮艷、色譜齊全等優(yōu)點,但同時色牢度較差、上染率不高、污水排放量大,不符合當今節(jié)能減排的政策要求。本實驗利用無染料顯色技術(shù),利用羊絨纖維自身的結(jié)構(gòu)特點,結(jié)合化學反應(yīng),最終達到無染料顯色的目的。在芬頓試劑處理羊絨鱗片的基礎(chǔ)上,在較低溫度、較短時間內(nèi)達到良好的顯色效果,對節(jié)省能源、保護環(huán)境有一定的意義。

1 芬頓試劑前處理及無染料顯色機理

1.1 芬頓試劑前處理

羊絨纖維外層有細小而緊密的鱗片,利用芬頓試劑(H2O2和Fe2+所配成的混合溶液),通過電子轉(zhuǎn)移等途徑將鱗片氧化分解,達到脆化去除鱗片的目的[3]。

1.2 無染料顯色機理

和羊毛一樣,羊絨纖維內(nèi)蛋白質(zhì)中含有一定的色氨酸,在濃酸的條件下,與苯甲醛的衍生物進行反應(yīng),由此在纖維上生成有色物質(zhì)。不同結(jié)構(gòu)的苯甲醛衍生物,其顯色反應(yīng)的顏色也不同[4]。

2 材料與方法

2.1 材料與儀器

2.1.1 主要材料和試劑

羊絨編織物,本溪永祥羊絨有限公司。

十二烷基硫酸鈉,硫酸亞鐵,35%的過氧化氫,螯合劑(EDTA),對羥基苯甲醛,濃硝酸。

2.1.2 主要儀器

電腦分光測色儀,色牢度摩擦儀,耐水洗色牢度檢測儀,電腦織物強力試驗儀。

2.2 方 法

2.2.1 羊絨芬頓前處理

稱取一定重量的羊絨織物,在十二烷基硫酸鈉質(zhì)量濃度為0.5 g/L、溫度50 ℃、浴比1∶40的條件下處理20 min,水洗、烘干；然后在硫酸亞鐵質(zhì)量濃度為0.5 g/L、溫度30 ℃、浴比1∶40、pH為3的條件下處理30 min,水洗、烘干；在過氧化氫質(zhì)量濃度為50 g/L、溫度60 ℃、浴比1∶40 的條件下處理50 min,水洗、烘干；最后用螯合劑質(zhì)量濃度為1 g/L、溫度70 ℃ 、浴比1∶40、pH為4的條件下處理10 min,水洗,烘干。

2.2.2 無染料顯色工藝

采用浸漬后整理法處理,將經(jīng)過芬頓試劑處理的羊絨布樣與未經(jīng)過芬頓試劑處理的羊絨布樣按照浴比1∶40放入溶解完全的對羥基苯甲醛溶液中,待浸漬完全后,在對羥基苯甲醛溶液中加入一定量的濃硝酸進行顯色反應(yīng)。

2.3 性能檢測

2.3.1 色差檢驗

通過分光光度儀測定顯色后布樣的色度a*,b*；確定彩度差Δa, Δb和綜合總色差ΔE。

2.3.2 顯色勻染性、色牢度及斷裂強力檢測

在顯色織物上,任意取出10個點,測定其色差ΔE,算出10個點的平均值。根據(jù)標準偏差公式計算各點ΔE。偏差越小,織物的勻染性越好。色牢度及斷裂強力檢測執(zhí)行國家相關(guān)標準。

3 結(jié)果與討論

3.1 對基苯甲醛溶液的體積分數(shù)對羊絨織物色差的影響

分別用體積分數(shù)0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的對羥基苯甲醛溶液處理羊絨織物,以色差ΔE為縱坐標作曲線,結(jié)果如圖1所示。

圖1 苯甲醛體積分數(shù)對ΔE的影響

Fig.1 Effect ofp-hydroxy benzaldehyde concentration on ΔE

由圖1可以看出,隨著對羥基苯甲醛體積分數(shù)的增加,芬頓處理與未芬頓處理的羊絨織物顯色后ΔE都增加；當對羥基苯甲醛體積分數(shù)增加到2.0%時,再提高苯甲醛體積分數(shù),其ΔE增加不明顯。由圖1可以看到,經(jīng)過芬頓處理的羊絨織物在其他處理條件相同的情況下,比未經(jīng)過芬頓處理的羊絨織物的ΔE大,在苯甲醛體積分數(shù)為2.0%時經(jīng)芬頓處理后的羊絨ΔE與未處理相比增加了4.78%,說明經(jīng)過芬頓處理后羊絨纖維表面的鱗片脆化在顯色過程中起到了促進作用。綜合考慮,本實驗采用的對羥基苯甲醛體積分數(shù)為2.0%。

3.2 濃硝酸體積分數(shù)對羊絨織物色差的影響

分別用體積分數(shù)0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的濃硝酸處理羊絨織物,以色差ΔE為縱坐標作曲線,結(jié)果如圖2所示。

圖2 濃硝酸體積分數(shù)對ΔE的影響

由圖2可以看出,隨著濃硝酸體積分數(shù)的增加,羊絨織物所顯色的ΔE增加較快；當體積分數(shù)增加到2.0%時,芬頓處理與未經(jīng)芬頓處理的羊絨織物顯色都趨于極值,這是因為羊絨纖維中的活性反應(yīng)基團已反應(yīng)完全,再增加酸的體積分數(shù)不會對顏色增深有很大的改變。濃硝酸體積分數(shù)過大,會使羊絨纖維強力下降,所以本實驗采用的濃硝酸體積分數(shù)為2.0%。

3.3 反應(yīng)溫度對羊絨織物色差的影響

分別在50、60、70、80、90 ℃的反應(yīng)溫度下處理羊絨織物,以色差ΔE為縱坐標作曲線,結(jié)果如圖3所示。

圖3 反應(yīng)溫度對ΔE的影響

由圖3可以看出羊絨織物的ΔE在50～80 ℃ 增加較快,顏色加深明顯,繼續(xù)升高溫度對織物的ΔE影響不大,說明織物顏色趨于平衡。這是因為隨著反應(yīng)溫度的升高,溶液中反應(yīng)物質(zhì)的動能增加,分子運動逐漸加劇,促進顯色反應(yīng)的進行,使得最終織物ΔE變大,顏色加深。同時,溫度的升高使得羊絨纖維的非結(jié)晶區(qū)膨脹,有利于顯色反應(yīng)的進行。

考慮較高的溫度會使羊絨的多肽鏈氧化裂解,強力下降,同時也考慮生產(chǎn)成本,本實驗采用80 ℃為反應(yīng)溫度。

3.4 反應(yīng)時間對羊絨織物色差的影響

反應(yīng)時間分別為10、20、30、40、50 min處理羊絨織物,以色差ΔE為縱坐標作曲線,結(jié)果如圖4所示。

圖4 反應(yīng)時間對ΔE的影響

由圖4可以看出隨著反應(yīng)時間的增加,羊絨織物的ΔE在40 min之前增加顯著,繼續(xù)延長反應(yīng)時間ΔE增加不明顯。這是由于隨著時間的增加,顯色反應(yīng)的物質(zhì)在逐漸減少,顯色反應(yīng)在一定時間內(nèi)反應(yīng)完全,這時再延長反應(yīng)時間不會對織物的顏色起到較大的改變。

3.5 性能測試

由表1可以看出,經(jīng)芬頓處理過的羊絨織物勻然性和斷裂強力等性能均有所提高,色牢度等均符合國家檢測標準。

表1 無染料顯色性能測試

4 結(jié) 論

芬頓法處理羊絨織物無染料顯色的最佳工藝為:對羥基苯甲醛體積分數(shù)為2.0%,濃硝酸的體積分數(shù)為2.0%,處理溫度為80 ℃,反應(yīng)時間為40 min,浴比為1∶40。

經(jīng)過芬頓處理后的羊絨織物在相同的條件下與未經(jīng)芬頓處理的羊絨織物相比,ΔE明顯增加。芬頓處理后的羊絨織物的斷裂強力由于鱗片的脆化和去除與未處理相比有所降低,但是不影響服用性能。

[1] 李紀標,史永紅. 河北山羊絨纖維結(jié)構(gòu)及氨基酸組成的研究[J]. 電子纖維學報, 1998, 17(4):335-336.

[2] 王艷萍,曾維斌,張力,等. 藏羚羊與其他羊種被毛纖維氨基酸含量的比較分析研究[J]. 中國飼料, 2010(1):39-41.

[3] 任森芳,劉文晶,崔永珠,等. 芬頓試劑法對羊毛織物防氈縮及染色性能的影響[J]. 毛紡科技, 2010, 38(3):7-11.

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[6] 李志剛. 羊絨制品染整工藝發(fā)展新思路[J]. 紡織導報, 2005(6):22-25.