徐華鳳，王雪燕

(西安工程大學紡織與材料學院，陜西西安 710048)

0 前言

活性染料憑借其良好、全面的染色性能成為棉和其它纖維類紡織品的主流染料，伴隨著纖維素新產(chǎn)品數(shù)量及產(chǎn)量的增加，對它的大量需求仍將長期持續(xù)下去。采用活性染料染織物時，由于染料結(jié)構(gòu)和染色工藝條件等因素的影響，不可避免地存在部分染料發(fā)生水解，這些水解染料能夠吸附上染織物，但并不能與纖維發(fā)生共價鍵結(jié)合，造成織物上浮色量增多［1，2］。通常織物經(jīng)染色印花后必須經(jīng)過皂洗處理以去除纖維上未固著浮色染料。但皂洗過程中解吸下來的染料，有重新吸附上染纖維的能力，造成白布沾色，影響染色牢度，尤其對于浮色較多的深濃色活性染料染色產(chǎn)品的沾色問題更為嚴重。因此開發(fā)性能良好的防沾色助劑非常重要。實際生產(chǎn)中提高活性染料的干、濕摩擦牢度，沾色牢度以及降低能耗已經(jīng)成為染整工作者的重要任務(wù)之一［3－5］。目前，印染用防沾污劑市場上品種繁多，如上海市印染技術(shù)研究所在檢測應用比較試驗中篩選出防沾污洗滌劑 PR-20、浙江省化工研究院神華材料科技公司經(jīng)過多年研制的印染防白地沾污劑S-2，上海億華化工公司開發(fā)的 YH-206防沾色劑等［6，7］，防沾色效果也各不相同。隨著生態(tài)紡織品法規(guī)和環(huán)境保護要求的提高，人們對防沾色劑的要求也越來越高，既要符合環(huán)境友好紡織品助劑的要求，又要有很好的沾色效果。本文利用價格低廉的明膠蛋白與自制的季銨型陽離子交聯(lián)改性劑WLS反應合成一種季銨型陽離子蛋白助劑，然后再與聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)進行復配，在取得良好防沾污能力的前提下，實現(xiàn)了環(huán)保無害。

1 試驗

1.1 材料、藥品及儀器

織物:純棉織物:30×36;72×69;幅寬90 cm(浙江寧波雅戈爾公司提供)。

染料:活性藏青GG(德司達染料有限公司提供)

試劑:WLS助劑(環(huán)氧乙烷反應基團類，自制)、明膠(工業(yè)用品，天津市天力化學試劑有限公司)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、氫氧化鈉(分析純)、氯化鈉(分析純)、純堿 (分析純)、皂片。

儀器:雙列四孔恒溫水浴鍋(北京科偉永興儀器有限公司)、Color i7電腦測色儀(愛色麗顏色科技有限公司)、HS型高溫電腦程控染樣機(南通宏大實驗儀器有限公司)、BS110S電子天平(北京多利斯天平有限公司)等。

1.2 實驗方法

1.2.1 明膠蛋白助劑的制備

在適當規(guī)格的燒杯中加入質(zhì)量比為1:9的明膠和水，然后在60℃下攪拌溶解60min，得到淡黃色膠體液體，完全冷卻后液體成凝膠狀固體。

1.2.2 陽離子明膠蛋白助劑的制備

在500 mL三口燒瓶上分別裝上攪拌器、溫度計、分液漏斗，然后將500mL三口燒瓶用支架支在恒溫水浴鍋上;水浴鍋升溫至一定溫度，將溶解的明膠蛋白和自制的WLS依次加入三口燒瓶中，打開攪拌器攪拌，使其均勻混合，升至一定的反應溫度后用分液漏斗滴加溶解好的NaOH溶液;恒溫攪拌反應物若干小時，即制得淡黃色透明的陽離子明膠蛋白助劑。

1.2.3 染色工藝

活性藏青GG用量4%(omf)，浴比1∶30，織物60℃入染，15min后分批加入80g/L的 NaCl，續(xù)染30min后，以2℃/min升溫至80℃，分批加入20 g/L Na2CO3，后保溫固色50 min。染色結(jié)束后，水洗、皂洗。

1.2.4 皂洗工藝

將染色布與同質(zhì)量的白布縫合(針距為2－3cm)后，放入皂洗液(皂片2g/L、NaCO32g/L)中，在95℃，浴比1:30的條件下處理20min，取出布樣，用60℃熱水沖洗一次，再用冷水洗兩次，取出晾干后拆開縫合布。測試色布的耐皂洗色牢度，測定白布的沾色情況。

1.2.5 皂洗色牢度的測試

按GB/T3921.3-1997《紡織品 色牢度試驗 耐洗色牢度:方法3》進行測試，然后采用“GB/T 250—1995評定變色用灰色樣卡”和“GB/T 251-1995評定沾色用灰色樣卡”分別評定變色與沾色牢度等級。

2 結(jié)果與討論

2.1 明膠蛋白助劑制備工藝條件正交試驗優(yōu)選

按照工藝1.2.2合成陽離子明膠蛋白助劑，設(shè)計L25(54)正交試驗。陽離子明膠蛋白防沾皂洗處理條件:將合成的陽離子明膠蛋白助劑按照工藝1.2.4應用于皂洗中，助劑用量為40g/L。皂洗后測試沾色白布K/S值和色布皂洗后K/S值，按照1.2.5測色布的耐皂洗色牢度。結(jié)果如表2所示。

表1 陽離子明膠蛋白合成條件的正交試驗因素水平表

表2 陽離子明膠蛋白合成條件正交試驗結(jié)果

由表2中的極差數(shù)據(jù)可以分析出，影響白布沾色因素的顯著順序為:明膠與WLS質(zhì)量比＞溫度＞NaOH用量＞時間。即明膠與WLS質(zhì)量比是影響白布沾色最顯著的因素，隨著明膠與WLS質(zhì)量比的減小，白布K/S值先降低后基本保持不變，明膠與WLS質(zhì)量比為1:10時白布K/S值最低，因為明膠是膠原蛋白膠解后的產(chǎn)物，是一種蛋白質(zhì)的混合物，其結(jié)構(gòu)上含有大量的－NH2、－COOH、－OH等極性基團，主鏈上還含有大量的肽鍵(－CONH－)，在適當?shù)臈l件下，能與含有環(huán)氧乙烷活性基的陽離子改性劑WLS反應，從而制備出一種陽離子蛋白衍生物助劑，利用明膠蛋白助劑分子中含有酰胺鍵和陽離子性，與活性染料形成氫鍵、范德華力和離子鍵，起到防沾污的效果;其次，溫度也是對白布沾色K/S值影響顯著的因素，在溫度為70℃時，白布K/S值最小，這可能是因為溫度高于70℃時，明膠降解增多導致分子量減小，WLS上的環(huán)氧基水解，從而所合成的助劑防沾效果下降。并且防沾助劑的應用對織物耐皂洗色牢度的提高有一定的影響。

綜上所述，以白布K/S值作為評價指標，通過正交試驗法優(yōu)化出有利于提高防沾效果的陽離子明膠蛋白助劑的合成工藝條件為:合成溫度70℃，合成反應時間 3 h，M(蛋白)∶M(WLS)=1∶10，NaOH 用量為WLS質(zhì)量的1.8%。

2.2 復配防沾助劑的制備

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)具有優(yōu)異的膠體保護性能和與染料的絡(luò)合能力，良好的抗再沉積性能。因此本文選用陽離子明膠蛋白助劑與PVP復配作為新的防沾助劑。

2.2.1 各助劑不同用量的防沾色效果

在皂洗過程中分別將不同用量的陽離子明膠蛋白助劑、PVP和復配物(PVP:陽離子明膠復配比為1:30作為防沾助劑，皂洗后測試色布K/S值、皂洗色牢度和沾色白布K/S值，結(jié)果見表3和4。

表3 各助劑不同用量對白布沾色和皂洗效果的影響

表4 各助劑不同用量對防沾色系數(shù)和色布耐皂洗色牢度的影響

由表3和表4可以看出，陽離子明膠蛋白助劑與PVP在皂洗中都具有防沾皂洗效果，并且PVP的防沾效果和皂洗效果都較好，然而PVP價格昂貴，考慮到成本問題不利于單獨使用;陽離子明膠蛋白助劑單獨使用用量太大。在相同用量下，陽離子明膠蛋白助劑與PVP復配后作為皂洗防沾劑不僅具有比陽離子明膠蛋白助劑更好的防沾效果，而且改善了單獨使用陽離子明膠蛋白助劑用量大的缺點，同時陽離子明膠蛋白助劑具有蛋白的性質(zhì)具有環(huán)保型。因此考慮到成本和防沾皂洗兩因素，可以采用陽離子明膠蛋白助劑與PVP的復配物作為活性染料染棉織物皂洗過程的防沾助劑，降低白地沾污。

2.2.2 陽離子明膠蛋白助劑與PVP復配比的優(yōu)化

將陽離子明膠蛋白助劑與PVP按一定比例復配后應用于皂洗中，用量20g/L.結(jié)果表5所示。

表5 PVP與陽離子明膠蛋白助劑復配比例對防沾效果的影響

由表5可以看出，陽離子明膠蛋白助劑與PVP復配后作為新型防沾劑有良好的防沾色效果。因為聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)分子中含有五元環(huán)和內(nèi)酰胺特殊結(jié)構(gòu)，而活性染料中的官能團(如羥基、羧基、氨基)易于和內(nèi)酰胺發(fā)生諦合作用，起到防沾污的效果，自制的陽離子明膠蛋白助劑與洗滌液中脫落下來的染料作用力有可能大于染料與纖維之間作用力，并使脫落的染料穩(wěn)定地分散于皂洗液中，防止染料重新沾污織物，進而達到有效去除織物上殘余浮色。當PVP與陽離子明膠的復配比為1:40和1:50時，在保證良好的色牢度的前提下，皂洗下來的浮色對白布沾色最小。PVP價格昂貴，考慮到成本最低，因此選擇PVP與陽離子明膠蛋白助劑復配比1:50的復配物作為活性染料染色皂洗防沾劑。

3 結(jié)論

(1)利用明膠蛋白與自制的季銨型陽離子交聯(lián)改性劑WLS反應合成一種季銨型陽離子蛋白助劑，然后再與聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)進行復配，合成一種綠色環(huán)保型防沾助劑，具有良好的防沾污能力。陽離子明膠蛋白助劑的合成工藝條件為:合成溫度70℃，合成反應時間3 h，M(蛋白):M(WLS)=1∶10，NaOH 用量為 WLS 質(zhì)量的 1.8%。PVP與陽離子明膠蛋白的復配比為1∶50。

(2)陽離子明膠蛋白助劑與聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)按適當比例復配，可以制備一種性能更好的皂洗防沾色助劑，可以減少助劑用量。但仍需進一步改進。

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