大麻织物有机硅柔软整理及染色性能研究yd11205

张俐敏 张辉  西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安710048

收稿日期：2008-10-21

基金项目：西安工程大学研究生创新基金资助(项目编号：Chx080603）

作者简介：张俐敏(1984-)，女，新疆乌鲁木齐人，硕士研究生，主要从事大麻织物性能研究。

原载：染整技术2009/5；29-32

 

    【摘要】 针对大麻纤维木质素含量高、表面粗糙、手感硬挺等缺点，采用4种不同类型有机硅3种整理工序对大麻织物进行处理，并采用正交设计法对环氧有机硅整理工艺进行优化分析，给出了大麻织物环氧有机硅最佳整理工艺配方。结果表明，先染色再有机硅整理，大麻织物色牢度好，染色均匀，织物柔软性能提高。有机硅含量对K／S值影响显著，焙烘时间次之，焙烘温度和浸渍时间影响最小。有机硅最佳整理工艺为：有机硅30g／L，渗透剂JFC 2 g／L，常温浸渍5 min，100℃预烘3 min，150℃焙烘3 min。

    【关键词】大麻织物；有机硅；染色；硬挺度

【中图分类号】TSl95.55文献标识码：B文章编号：1005-9350(2009)05-0029-03

 

    麻类面料以其“绿色”的天然本质和独特的服用性能越来越受到世人的青睐，加之服装个性化、高档化和多样化的要求日益强烈，使得高感观性、高舒适性的织物成为人们的首选。由于大麻纤维的结构、化学组分和微晶结构不同于棉、苎麻和亚麻，比较粗硬，长度和细度十分不匀，使得大麻织物表面粗糙、手感硬挺、染色性能较差。因而需要在保证大麻织物染色性能的同时改善织物的柔软性能，以降低纤维与纤维之间或纤维与人体之间的摩擦力，穿着美观舒适[1]。有机硅柔软整理剂不仅使织物具有柔软滑爽的性能，还赋予织物表面光泽、弹性、丰满、防皱、耐磨、防污和毛料感强等特色，并能提高织物的缝纫性，因此得到了广泛的应用[2-10]。日本和美国等国家已研制出有机硅抗菌剂用于织物的抗菌、防臭及保健整理，效果良好[11]。本文使用4种不同类型的有机硅采用3种整理工序对大麻织物进行整理染色，测试了织物的硬挺度和K／S值，并采用正交设计法对环氧有机硅整理工艺进行了优化分析，以期给出最佳整理工艺配方，获得染色性能、色牢度和柔软性能均佳的大麻织物。

1  实验

1.1  材料与仪器

    织物：选用平纹漂白大麻织物(浙江汇丽印染整理有限公司)，经、纬纱线线密度均为14 tex，经、纬纱密度为(54×54)根／10 cm。

    化学试剂：FR-920环氧型有机硅油(先进丰然化工有限公司)，RH-6103氨基改性有机硅油，RH-6503聚醚硅油(宁波润和化学工业有限公司)，羟基改性有机硅油(实验室自制)，渗透剂JFC(石家庄市海森化工有限公司)，氯化钠、碳酸钠等均为分析纯。Remazol活性蓝染料(德斯达西安分公司)。

仪器：PHB-3型便携式pH计(上海三信仪表厂)，SY2200-T型超声波振荡器(上海声源超声波仪器设备有限公司)，JA2003型电子天平(上海良平仪器仪表有限公司)，DK-98-1型电热恒温水浴锅、10l-1B型电热鼓风干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公司)，Datacolor SF-300型思维士电脑测色配色仪(美国Datacolor公司)，YB57l型摩擦仪(温州大荣纺织标准仪器厂)，Y57lB型摩擦色牢度仪(温州纺织仪器厂)，YC(B)14lD型数字式织物厚度仪(温州大荣纺织标准仪器厂)，LLY-01B型电子硬挺度仪(莱

州市电子仪器有限公司)。

1．2大麻织物有机硅整理

    采用三种整理工序对大麻织物进行有机硅染色处理，即先有机硅整理再染色，先染色再有机硅整理，以及有机硅染色共浴，从中筛选出最佳整理工序，使大麻织物K／S值大且柔软性能好。有机硅整理工艺为：

    浸渍(常温，x min，二浸二轧，轧余率100％)预烘(100℃，3 min)焙烘(x ℃，ymin)水洗(85℃，5min)烘干(100℃)。

    按试验设计的配方加入适量的有机硅油和JFC2 g／L，配制成有机硅整理液。选用正交分析法对有机硅整理工艺进行优化，研究有机硅含量、浸渍时间、焙烘温度与时间等因素对K／S值和硬挺度的影响，找出有机硅最优整理工艺。

1.3  大麻织物染色

    使用Remazol活性蓝染料对大麻织物进行染色，染色工艺见图l。染料用量(owf)2％，食盐40 g／L，纯碱10 g／L，渗透剂JFC 2％，浴比1:50。皂煮工艺为：皂片2 g／L，纯碱2 g／L，浴比1:30，在85℃处理10min，洗净、烘干。

    有机硅染色共浴整理，考虑到有机硅整理时间一般不超过5 min，且有机硅不可长时间处于高温环境，故选择在染色固色结束前5 min时按一定比例加入有机硅溶液，共浴处理后经预烘、焙烘、水洗、皂煮、水洗、烘干。

    

    图1  染色工艺

1.4  测试

    用Datacolor SF-300型思维士电脑测色配色仪测定染色织物K／S值。K／S值越大，表示织物染色越深。按GB/T420-1990和GB／T3921.3-1997标准测定染色织物的耐刷洗和耐摩擦色牢度，然后用评定变色用的褪色灰卡和评定沾色用的沾色灰卡，分别评定褪色牢度和沾色牢度等级。按GB／T18318-200l标准用LLY-01B型电子硬挺度仪测定大麻织物整理前、后的抗弯性能，斜面倾角为45°。

2  结果与讨论

2.1  染色性能分析

    使用4种不同类型的有机硅，采用3种整理工序对大麻织物进行处理。参考亚麻和苎麻织物有机硅整理工艺[12-16]，选用有机硅30 g／L，JFC 2 g／L，常温浸渍5 min，100℃预烘3 min，150℃焙烘2 min，K／S值测试结果见表1。可以看出，大麻织物先染色再有机硅整理，其K／S值普遍较高，织物脱色也少。环氧有机硅处理的织物K／S值普遍高于其他三种类型的有机硅，与大麻原织物K／S值相当，其次为聚醚有机硅，而氨基和羟基有机硅处理的织物最差，而且出现了不同程度的染色不匀和有机硅凝结现象，表明环氧有机硅对织物染色负面影响最小。对环氧和聚醚有机硅处理的大麻织物进行了色牢度测试，其结果见表2。可以看出，先染色再有机硅整理的大麻织物色牢度较好，有机硅染色共浴整理次之，而先有机硅整理再染色最差。环氧有机硅整理的大麻织物色牢度稍好于聚醚有机硅。结合表1和表2分析，使用环氧有机硅对大麻织物进行先染色再有机硅整理，其染色性能最佳。

2.2  硬挺度分析

对环氧有机硅整理的大麻织物进行硬挺度测试，其结果见表3。可以看出，与大麻原织物相比，3种整理工序处理的大麻织物抗弯刚度均明显减小。这是因为环氧改性硅油的分子结构中存在环氧基团，在酸性催化剂和热的作用下能与纤维素羟基发生反应，与其他助剂的官能团也能形成共价键，从而提高了柔软整理效果的耐久性，且不会泛黄。同时在纤维表面形成了一层薄膜，当纤维受到外力时，有机硅分子的柔顺特性赋予其延伸、收缩活动性能，起到了润滑作用，降低了纤维之间的动、静摩擦系数，增加了纤维的柔软平滑性，因此织物柔软性能得到改善[17]。先有机硅整理再染色虽能够使织物柔软性得到明显改善，但在纤维表面形成的薄膜不利于纤维对染料阴离子的吸附，而且薄膜不匀会造成染料吸附差异，出现轻微染花现象。有机硅染色共浴整理在保证有机硅整理剂大分子活性基团与纤维素发生交联反应的同时，也不会妨碍纤维对染料阴离子的吸附，可以利用染色和有机硅整理时间上的偏差，降低有机硅对染色的影响，既保证了织物的染色性能，又能在一定程度上改善织物的柔软性能。先染色再有机硅整理虽然在改善织物柔软性能方面没有上述两种工序成效显著，但保证了织物的染色性能，脱色最少。因此，就节约成本。减少纤维损伤而言，推荐使用有机硅染色共浴工序：就提高染色性能而言，推荐使用先染色再有机硅整理工序。

表1  大麻织物染色K／S值

有机硅类型

不同整理工序大麻织物K／S值

先柔后染

先染后柔

柔染同浴

大麻原织物

氨基有机硅

2.60（不匀）

3.00

2.33（凝胶）

3.02

聚醚有机硅

2.80（不匀）

3.19

3.06

 

环氧有机硅

3.07（不匀）

3.25

3．03

 

羟基有机硅

2.40（不匀）

2.66

2.52（凝胶）

 

表2  大麻织物色牢度测试结果

整理工序

环氧有机硅

聚醚有机硅

摩擦色牢度/级

刷洗色牢度/级

摩擦色牢度/级

刷洗色牢度/级

干摩擦

湿摩擦

干摩擦

湿摩擦

先柔后染

4-8

2

1

4

1-2

1

先染后柔

5

3

2

5

2-3

2

柔染同浴

4-5

2-3

1-2

4

2

1-2

注：大麻原织物的色牢度为干摩擦5级，湿摩擦3级，刷洗色牢度1～2级

表3   大麻织物硬挺度测试结果

整理工序

弯曲长度/cm

抗弯刚度/mg·cm

抗弯弹性模量/N/cm2

经向

纬向

经向

纬向

总

经向

纬向

大麻原织物

3.59

3.30

842.48

654.36

742.48

2762.6

2145.6

先柔后染

2.45

2.59

267.78

316.35

291.05

457.8

540.9

先染后柔

2.65

2.89

338.85

439.51

385.91

632.9

809.3

柔染同浴

2.86

2.62

425.96

327.47

373.49

677.5

520.9

2.3  有机硅整理工艺分析

    本文以提高大麻织物染色深度为目标，选用环氧有机硅先染色再整理工序进行实验，采用4因素、3水平L9(34)进行正交试验。具体参数见表4，研究有机硅用量、浸渍时间、焙烘温度和时间对染色织物K／S值和硬挺度的影响，正交试验测试结果见表5。可以看出，影响染色织物K／S值的排列顺序为A>C>B>D，即有机硅含量影响最大，焙烘时间次之，而焙烘温度和浸渍时间影响最小。影响织物硬挺度的排列顺序为D>C>B>A，即浸渍时间影响最大，焙烘时间次之，焙烘温度和有机硅含量影响最小。方差分析结果可得[18-19]，仅有机硅用量对K／S值影响显著。综合分析可以得出，以染色性能为考核指标时，有机硅整理工艺为：有机硅含量30g/L，JFC 2g／L,常温浸渍5 min，100℃下预烘3 min，170℃下焙烘3 min。但考虑到有机硅与染料的配伍性，避免发生脱色现象，同时尽可能地减少纤维的损伤，兼顾柔软效果，焙烘温度不易过高，因此焙烘温度调整为150℃。

3  结论

    (1)大麻织物经环氧有机硅整理之后，其柔软性能明显得到提高，织物不会泛黄，耐久性好。

    (2)采用先染色再有机硅整理工序，可有效避免有机硅对染色性能的影响，织物脱色少，色牢度好，织物柔软性也在一定程度上得到改善。织物染色、有机硅整理都需要进行高温处理，势必对纤维造成较大损伤，加工成本也相对较高，为减小纤维损伤、降低生产成本，可选用有机硅染色共浴整理工序。

    (3)有机硅用量对染色织物K／S值影响显著，焙烘时间次之，焙烘温度和浸渍时间影响最小。环氧有机硅最佳整理工艺：有机硅30g/L，JFC 2g/L，常温浸渍5 min，100℃预烘3 min，150℃焙烘3 min，

表4有机硅整理工艺正交实验及结果

试验号

因素A：

有机硅g /L

因素B：

焙烘/℃

因素C：

焙烘/min

因素D：

浸渍/min

K/S值

总抗弯刚度/mg·cm

1#

15

130

1

2

2.38

387.92

2#

15

150

2

5

2.89

541.98

3#

15

170

3

8

2.89

284.97

4#

30

130

2

8

3.19

349.26

5#

30

150

3

2

3.34

433.77

6#

30

170

1

5

3.22

334.97

7#

45

130

3

5

3.14

539.13

8#

45

150

1

8

2.98

320.59

9#

45

170

2

2

3.16

421.86

 

 

K/S值

总抗弯刚度

K1J

8.16

8.71

8.58

8.88

1214.87

1276.31

1043.48

1243.55

K2J

9.75

9.21

9.24

9.25

1118.00

1296.34

1313.10

1416.08

K3J

9.28

9.27

9.37

9.06

1281.58

1041.8

1257.87

954.82

K1J’

2.72

2.90

2.86

2.96

404.96

425.44

347.83

141.52

K2J’

3.25

3.07

3.08

3.08

372.67

432.11

437.70

472.03

K3J’

3.09

3.09

3.12

3.02

427.19

347.27

419.29

318.27

RJ

0.53

0.19

0.26

0.12

54.52

84.84

89.87

153.76

方差

6.65

0.3

0.66

0.11

0.21

0.74

0.75

3.46

F值

显著

不显著

不显著

不显著

不显著

不显著

不显著

不显著

注：Ku,Ku’表示以K／S值、总抗弯刚度为评价指标的统一水平的总和、平均值；RJ表示各因素的极差。F0.05(2，6)=5.14

4  参考文献

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