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棉织物化学改性及其染色工艺研究 　　2006-10-17 摘要：本文对棉织物利用纤维素纤维改性剂PECH-amine改善其染色性能进行了探讨。优化了棉织物利用PECH-amine改性的方法和改性工艺。确定了采用浸渍法和浸轧法进行棉织物改性的最佳工艺。 关键词：棉织物；化学改性；染色 前言 随着人们日益注重穿着健康和崇尚自然，棉纤维从众多的化学纤维中又重新确立了其重要地位。然而，棉通常用活性染料和直接染料染色，由于其上染率不够高而需要应用大量的电解质（1），根据染料结构、颜色的不同，用盐量一般为30~150g/L(2)。但大量电解质的使用会造成含有大量染料和盐的废水而严重污染环境。目前对印染废水中有机化合物的处理取得了很大的成就，但对染色过程中大量加入或生成的无机盐(如氯化钠、元明粉)还不能通过简单的物理化学及生化方法加以处理（3）。高含盐量的废水的排放将直接改变江湖河水的水质，破坏水的生态环境，其次盐分的高渗透性将导致江湖及印染厂周边的土质盐碱化，降低农作物的产量。因此，很久以来许多研究工作者一直致力于探求纤维的化学改性，以提高其染色性能。本文选用东华大学研制的纤维素改性剂PECH-amine对纤维进行改性，通过改性，能提高棉纤维对染料的上染率，达到实质上的竭染，实现染色废水中基本无盐无染料的清洁染色的目的（4）。 1 实验 1.1 实验材料 1.1.1 织物 21×21，108×58丝光棉纱卡半制品（新乡印染厂提供）。 1.1.2 药品 PECH-amine改性剂（东华大学提供）；烧碱为分析纯；染料（工业品） 1.1.3 仪器 722型光栅分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；HH—S型恒温水浴（巩义市英峪仪器厂）；MSC—1多光源分光测色仪（日本须贺试验机株式会社）JA2003电子天平（上海精密仪器有限公司） 1.2 实验方法和步骤 浸渍法改性工艺过程：将织物浸入含有改性剂、烧碱的工作液中，在一定温度下浸渍一定时间后取出，然后水洗，自然凉干。 浸轧焙烘法改性工艺过程：织物在含有一定浓度的改性剂和烧碱的工作液中二浸二轧，轧余率为80%，在60~70下烘干，然后在规定温度下焙烘，水洗至中性，自然凉干。 室温堆置法：织物在含有一定浓度的改性剂和烧碱的工作液中二浸二轧，室温堆置24小时，取出水洗，自然凉干。 改性后染色：改性后染色工艺为50入染，升温至规定温度，染色40分钟取出水洗、（皂洗）、水洗。 1.3 实验测定 上染百分率：使用722型光栅分光光度计，在所选用染料的最大吸收波长处测定染色前后染液的吸光度，按下式计算： 上染百分率%=（1－ ×100 式中：m、n — 染色前、后染液稀释的倍数。 A、A0 — 染色前、后染液稀释m、n倍后的吸光度 活性染料固色率：按剥色法测定。 2 结果与讨论 2.1 改性机理 PECH-amine是一种弹性体，由环氧氯丙烷在四氯化碳中以醚合三氟化硼为催化剂先开环聚合，然后用二甲胺与氯甲基侧基进行取代反应实施胺化制备的。反应式如下： 该试剂具有良好的热稳定性，易溶于水，在水中无明显的阳离子性。分子量较低，在预处理棉时易渗透纤维，含氮量适中，留有较多氯甲基反应性基团，在碱性条件下有很好的反应性，可以和纤维素纤维发生共价键结合，有很好的牢度。同时，改性前，纤维素纤维带负电荷，改性后纤维有瞬时正电荷产生，纤维素纤维与阴离子染料的电荷斥力降低，大大提高了织物与染料的亲和力。 2.2 浸渍法改性工艺的确定 影响改性效果的主要因素有改性剂的用量、改性时烧碱的用量、浴比、改性时的温度和时间等。在这里利用染料的上染率来表征改性效果。 2.2.1 改性剂用量对改性效果的影响 固定烧碱用量为8 g/L，改性工艺为40开始，以2/分升温至95，处理50分钟，取出水洗至中性。改性棉织物用2%的活性红K-3B，活性黄K-4G，活性蓝K-R染色，染色工艺为50入染，升温至95，染色40分钟取出后处理，测定上染百分率，结果见图1： 图1 改性剂用量对改性效果的影响 从图1可以看出，改性程度随改性剂用量的增加而提高，当改性剂用量低于6g/L时，平衡上染率上升趋势较大，当改性剂用量高于6g/L时，上升趋势平缓，当改性剂用量为8g/L,上染百分率最高，超过9g/L时，上染百分率反而稍有下降。这是因为在一定浓度的碱液中，纤维素上的羟基发生离解生成一定量的Cell—O—，当Cell—O—的数量一定时，反应达到平衡时所消耗的改性剂的量也是一定的。而当改性剂用量过多时，聚合物分子大量堵塞在纤维素纤维表面，染料分子无法渗入纤维内部会使上染百分率下降，因此改性剂用量选用6~8g/L。 2.2.2 烧碱