活性染料在木棉纤维上的应用研究
发表时间:2012-10-06    作者:王倩  发表评论()

  摘要:采用活性红KN-5B染料在选定的工艺下对木棉纤维染色,通过实验分析,得知染料上染率最高可达71.54 %、固色率为67.51 %、移染指数为27.46 %及染色牢度最低可达4ˉ等性能,即选定的活性红KN-5B有利于木棉纤维的染色,并具有良好的染色性能,但值得更进一步的研究。
 
  关键词:木棉;活性染料;染色性能
 
  木棉纤维被誉为“植物软黄金”,是目前天然纤维中最轻、中空度最高、最细、最保暖的纤维材料,除此之外还具有类似羊毛、羊绒的柔软、滑糯的手感。木棉纤维自身具有绿色生态、中空超轻、保暖性好、天然抗菌、吸湿导湿等优良特性。
 
  但一直以来,木棉纤维因可纺性和染色性能较差,严重制约了其在纺织服装方面的应用和发展。虽然木棉纤维经直接染料染色后与棉、聚酯混纺或交织生产出的服装有一定数量上市,但由于存在着染色可用染料品种少(仅限于直接染料)、上染率低、耐洗较差等问题[1]。因而,即便是高档的“植物软黄金”纤维也只用于做絮料或填充物,严重限制了其优势性能的利用。因此,本文通过选用色泽鲜艳、价格低廉、染色工艺简单、匀染性良好的活性染料应用于木棉纤维及其纺织品的染色,以期解决木棉纤维的染色难题,利于其在纺织服装等领域有更新、更大的发展。
 
  1 实验
 
  1.1 试验材料及药品
 
    材料:木棉(长度 18mm左右)。
 
    药品:活性红KN-5B(工业品)、元明粉、氯化钠、碳酸钠均为分析纯。
 
  1.2 染色工艺
 
  浴比1:30~1:70,活性红KN-5B 0.5~3.5 % o.w.f,元明粉10.0 ~40.0 g/L,氯化钠10.0 ~30.0 g/L,碳酸钠10.0 ~30.0 g/L。30 ℃始染,以1~2 ℃/min升温至60 ℃保温染色50~80 min,降温清洗后处理。
 
  1.3 测试方法及仪器
 
    木棉的K/S值及色度参数采用Data color 600(D65光源、10°观察角)色度仪测定;上染百分率用UV759紫外~可见分光光度计测定;固色率根据染色纤维皂洗后表观染色深度K/S值的变化率确定;移染指数根据移染纤维K/S值占染色纤维K/S值的变化率确定;耐皂洗牢度按GB/T 3921-2008测定;耐摩擦色牢度按GB/T 3920-1997测定。
 
  2 结果与讨论
 
  2.1 木棉纤维的特性
 
  木棉纤维有白、黄和黄棕色三种,纤维长约8 mm~32 mm,直径约20µm~45µm。据相关资料介绍,木棉纤维的中空率最高可达到97 %,是目前中空度最高的纤维(化学纤维的中空度为15%~40 % );木棉纤维比重小(单纤密度0. 29 g/cm3,是棉纤维的1/5),胞壁薄,接近透明;相对扭转刚度为71.5×10-4eN·em2·tex-2,回潮率10.73%,平均折射率为1.71761[2]。木棉纤维具有良好的化学性能,耐酸性好,常温下稀酸对其没有影响,并且木棉纤维耐碱性能良好,常温下NaOH对木棉没有影响[3]。木棉纤维可用直接染料染色,但由于木棉纤维含有大量木质素和半纤维素,它们和纤维素互相纠缠及分子间力作用导致了纤维素纤维部分羟基被阻止,并且互相纠缠导致了染料分子不能顺利进入,使得其上染率仅为63%[4]。故使用活性染料以期提高其染色性能。
 
  2.2 深染性和移染性
 
  从表1中可以看出,所选活性红KN-5B在木棉纤维上的表观颜色深度K/S值随染料用量的增加而有很大程度的增加,说明染料用量对织物的得色量影响较大。从木棉纤维的上染率看,在染料用量为0.5 %时上染率高达71.54 %,而上染率随着染料用量的增加而降低;综合K/S值及上染率的变化,可以知道增加染料用量有利于提高木棉纤维的深染性,但并不具有规律性。从用量0.5 %的染料移染指数看,所选用的活性红KN-5B有一定的移染性能,有利于均匀染色。
表1 染料用量对深染性和移染性的影响
染料名称
K/S
上染率/%
移染样K/S
移染指数/%
0.5 %
2.0 %
3.5 %
0.5%
2.0 %
3.5 %
0.5 %
0.5 %
活性红KN-5B
3.97
4.08
5.11
71.54
64.74
52.26
1.09
27.46
 
  2.3 颜色特性和固色率
 
  从表2可以看出,染色的木棉纤维经皂洗后,明度增加;C为正值,即皂洗后染料的彩度增加,更加鲜艳。活性红KN-5B的固色率较高,但任需进一步改善染料的匀染性和透染性。
表2 颜色特性和固色率
染料名称
皂洗前色度参数
皂洗后色度参数
K/S
固色
率/%
L*
a*
b*
c*
L*
a*
b*
c*
皂前
皂后
活性红KN-5B
50.32
41.13
28.25
49.21
52.79
42.46
28.91
51.08
3.97
2.68
67.51
2.4 颜色特性和固色率
从表3可以看出,所选活性红KN-5B染料的皂洗牢度、耐水浸牢度、干摩擦和湿摩擦牢度均很好,其坚牢度最低达到4ˉ,有利于木棉纤维的染色应用。
表3 染色坚牢度
染料名称
皂洗牢度
耐水浸
摩擦
变色
毛污
棉污
变色
毛污
棉污
湿
活性红KN-5B
4+
4+
4
4ˉ~5
4+
4~5ˉ
  3 结论
 
  通过分析木棉纤维中空度高、比重小、耐化学性能良好,但是染色存在一定难度等物理特性。本文研究了以活性染料为原料进行染色,实验表明,所选用的活性红KN-5B染料在选定的染色工艺条件下,具有较好的K/S值、上染率、固色率、色泽鲜艳度、移染性及染色牢度,能解决木棉纤维上色困难的问题,有利于木棉纤维更广泛的应用于色泽和手感良好的服装面料。

稿件来源:《中国纤检》杂志
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