【集萃網(wǎng)觀察】1.前言
木棉纖維具有一些其它天然纖維和合成纖維所不具備的優(yōu)點。外觀呈圓柱形，表面光滑，無轉(zhuǎn)曲，光澤好。其截面為圓形或橢圓形，中段較粗，根端鈍圓，梢端較細(xì)，兩端封閉，截面細(xì)胞未破裂時呈氣囊結(jié)構(gòu)，破裂后呈扁帶狀，細(xì)胞中充空氣。
據(jù)有關(guān)資料介紹，其中空率最高可達到97%，是目前中空度最高的纖維（化學(xué)纖維的中空度為15%～40%）。木棉纖維比重�。▎卫w密度0.29g/cm3），是棉纖維的1/5），胞壁薄，接近透明。因此它是水上救生用浮力材料的最佳纖維品種和良好保暖性能的天然材料。日本Daiwabo公司利用木棉纖維與棉、聚酯、尼龍纖維混紡或交織，用于制作女式輕大衣、連衣裙等。上述產(chǎn)品雖然有一定數(shù)量上市，但由于木棉纖維的纖維素含量明顯較少，其纖維素大分子互相糾纏和分子間力作用，導(dǎo)致了纖維素部分羥基被掩蔽，致使染料分子不能順利進入，不易上染，存在著染色可用染料品種少（僅限于直接染料）、上染率低等問題。本文通過對木棉染色性能和染色機理的研究，尋找出新的染色工藝，解決木棉染色的難題。
2.實驗
2.1實驗準(zhǔn)備
2.1.1儀器
F2004水浴鍋、分析天平、燒杯、玻璃棒、電腦測色儀。
2.1.2材料和藥品
材料：木棉（長度18mm左右）
試劑：氫氧化鈉、雙氧水、高效精煉劑、硅酸鈉、k型活性B-3RS黃、氯化鈉、硝酸鈉、硫酸鈉、氯化銨、磷酸鈉、碳酸鈉等等。
2.2實驗
2.2.1工藝流程
木棉纖維→前處理→染色
2.2.2染色處方
活性B-3RS黃/%（o.w.f.）X
鹽g/L Y
堿g/L Z
染色溫度T
染色時間t
浴比1：50-1:100
2.2.3染色工藝曲線
2.3實驗測試
2.3.1染料上染百分率的測定
用分光光度計在最大吸收波長處測定染色前后染液的吸光度，按照下列公式計算。
2.3.2牢度的測定
耐水洗色牢度按照GB/T3921.3-1997標(biāo)準(zhǔn)測定，耐摩擦色牢度按照GB3920?83方法測定。
3.染色結(jié)果及討論
3.1鹽種類對染料上染百分率的影響
改變鹽分別為硫酸鈉、硝酸鈉、氯化鈉、氯化鉀、氯化銨，其他染色工藝條件相同，分別為K型B-3RS黃4%（o.w.f）、鹽30g/L、碳酸鈉20g/L、染色溫度60℃、浴比為1：50、染色時間為75min，得到實驗結(jié)果如下：
結(jié)果可以看出，加鹽后上染率明顯提高，這可能是因為活性染料是陰離子型染料，而纖維素在水中也帶負(fù)電荷，加鹽后，鹽可以電離出正負(fù)離子，纖維對帶有異號電荷的正離子的吸引，中和了纖維所帶的部分電量，減少了染料離子與纖維間的靜電斥力，從而起到促染作用。在所選擇的不同鹽中，以氯化鈉為鹽的效果最好，氯化銨的效果最差，這可能是因為氯化銨性質(zhì)不穩(wěn)定，染色時，會分解。因此綜合考慮選用氯化鈉作為促染劑。
3.2鹽用量對染料上染百分率的影響
改變鹽的用量，其他染色工藝條件相同，分別為K型B-3RS黃4%、碳酸鈉20g/L、染色溫度60℃、浴比為1：50、染色時間為75min，得到實驗結(jié)果如下，如下表所示：
從上表中可以看出，當(dāng)增加鹽的用量，上染百分率逐漸增加，當(dāng)鹽用量增加到30g/L以后再繼續(xù)增加鹽用量，上染百分率反而呈下降趨勢，這可能是因為加鹽后起到促染作用，但用量越大，影響染料的溶解，因此上染百分率反而下降。鹽量為30g/L為最佳用量。
3.3堿劑的種類對染料上染百分率的影響
改變堿分別為：NaOH、Na3PO4、Na2SiO3、Na2CO3和NaHCO3，其他條件相同的情況下，分別為K型B-3RS黃4%、氯化鈉30g/L、堿20g/L、染色溫度60℃、浴比為1：50、染色時間為75min。
由試驗結(jié)果可以看出，加入固色劑（NaOH、Na3PO4、Na2SiO3、Na2CO3和NaHCO3），可使染料K型B-3RS黃的上染百分率進一步提高，其中，碳酸鈉的固色效果最好，依次為磷酸鈉、硅酸鈉、碳酸氫鈉，NaOH的固色效果最差。這可能是因為加入堿以后，染液pH值提高，堿性越強，越有利于纖維素的離子化，即纖維素氧負(fù)離子濃度增加，上染率增加，增加的多少與堿性的強弱有關(guān)。五種堿的堿性由強到弱依次為：NaOH＞HNa3PO4＞Na2SiO3＞Na2CO3＞NaHCO3，由于NaOH屬強堿，使用時會導(dǎo)致染料嚴(yán)重水解，因而上染率最低；NaHCO3的堿性最弱，可使木棉纖維分子電離不充分，因而上染率也不高，綜合考慮選擇碳酸鈉為堿劑。
3.4堿劑的用量對染料上染百分率的影響
改變堿的用量，其他染色工藝條件相同，分別為K型B-3RS黃4%、鹽30g/L、染色溫度60℃、浴比為1：50、染色時間為75min，得到實驗結(jié)果如下表所示：
通過試驗得到的結(jié)論是，碳酸鈉作用是固色的作用，同時也促進了染料的水解，因此它們是一個動態(tài)的平衡，當(dāng)在織物上染料達到飽和時，水解的染料就會增加，試驗可得到，固色劑的最佳用量是20g/L。
3.5溫度對染料上染百分率的影響
改變?nèi)旧珳囟龋謩e為：30℃、45℃、60℃、75℃、90℃，其他條件相同的情況下，分別為K型B-3RS黃4%、氯化鈉30g/L、堿20g/L、浴比為1：50。
可以看出，當(dāng)增加染色溫度，上染百分率增加，當(dāng)溫度增加到60℃以后，上染百分率反而下降，這可能是因為提高染色溫度，染色速率增加，但是溫度越高以后，染料在堿性條件下發(fā)生水解的速率也會增加，所以這里選擇染色溫度為60℃。
3.6浴比對染料的染色效果的影響
改變?nèi)旧”�，其他染色條件相同，得到結(jié)論見下表。由于木棉纖維比較蓬松，浴比太小，木棉纖維不能充分潤濕，從而染色不勻，浴比越高，上染率越低，而且浴比太大，浪費的染料助劑較多，同時會產(chǎn)生更多的廢水，對環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，在保證染色質(zhì)量的同時，應(yīng)該適當(dāng)?shù)目刂圃”鹊拇笮�。通過實驗表明1：50為最佳浴比。
3.7耐洗牢度
測試木棉染色后的牢度，從實驗結(jié)果看，通過最佳工藝染出來的木棉纖維耐洗牢度和摩擦牢度均較好。
4.結(jié)論
4.1當(dāng)活性染料為4%（o.w.f）最佳的染色工藝條件為：氯化鈉30g/L，碳酸鈉20g/L，浴比1：50，溫度60℃，時間75min。
4.2木棉纖維染色時，出現(xiàn)手感變硬的現(xiàn)象，應(yīng)在后整理的過程加以控制。
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