研究报告

电晕处理对棉织物活性染色的影响 rz-081207-3

胡玉琴, 徐卫林, 钟安华, 马丕波  武汉科技学院,湖北武汉430073

  收稿日期: 2008-06-14

作者简介: 胡玉琴(1983-) ,硕士研究生,主要研究方向为服装材料与舒适性加工。

  原载：印染2008/17；1-3

  网上来稿：zhanyizhen，2008/12/7

 

【摘要】对棉织物进行电晕处理,测试了电晕处理前后织物上官能团和染色性能的变化。结果表明,织物经

电晕处理后亲水基团增加较多,染色后的上染率和色牢度普遍达到或高于未经处理的试样。

【关键词】 染色; 活性染料; 电晕处理; 染色性能; 棉织物

【中图分类号】 TS1931632　文献标识码: A　文章编号: 1000-4017(2008)17-0001-03

 

0　前言

电晕处理法处理材料的范围广、时间短、速度快,且操作简单、易于控制,无废液排放,目前已广泛应用于薄膜印刷、涂布,以及复合材料加工前的表面处理等领域[1,2]。电晕放电产生的等离子体,可在纤维表面引入亲水基团或接枝产生对染料具有亲水性的基团(如丙烯酸类单体)[3,4]。

活性染料用于棉织物染色,上染率和固色率较低,染料利用率偏低,难以染得深浓色泽[5]。本试验对棉织物进行电晕处理,分析其对棉织物活性染色性能的影响,以探寻提高活性染料染色性能的新途径。

1　试验

1. 1　材料和试剂

织物　7cm×25 cm经过煮练、漂白和丝光的棉织物(电晕长度范围为18cm)。

试剂　活性红K22G,食盐,无水碳酸钠(均为分析纯),皂片公司) 。

1. 2　仪器设备

SDCD1622210电晕放电仪(大连无线电九厂),TENSOR27傅里叶红外光谱仪(德国布鲁克光谱仪器公司), YG(B)871型毛细管效应测定仪(温州大荣纺织机械仪器厂), UV2550型紫外分光光度计(日本岛津公司),Y(B)571B型染色牢度摩擦仪(温州市大荣纺织仪器有限公司), SW212型耐洗色牢度试验机(无锡纺织仪器厂) , LC189型灯箱(天津华谱合力科技有限公司) ,国家标准比色卡。

1. 3　试验方法

1. 3. 1　电晕处理

将试样分为四组,每组10份, 9份分别在8、10、12 kV下电晕处理15、30、45s, 1份为空白对照样。

1. 3. 2　红外分析

采用TENSOR27傅里叶全反射红外光谱仪,分析试样中羟基和其它亲水性基团的变化情况。

1. 3. 3　润湿性能测试

将棉试样一端放入毛细效应测定仪的水槽中,使用张力夹(3.0±0.5) g夹住布条浸入水中3 mm,张力夹平面与水面平行, 30 min后测量布条吸水高度。

1. 3. 4　失重率测试

将电晕处理前后的棉试样迅速称重,按式(1)计算失重率(K):

K /% =

m1 - m2

×100                    (1)

m2

式中: m1 ———电晕处理前棉织物重量, g;

m2 ———电晕处理后棉织物重量, g。

1. 3. 5　染色试验

(1)染色处方/ ( g/L)

活性红K22G/% (owf) 　　　1

食盐                     40

碳酸钠                   10

浴比        1∶50

(2)工艺流程          

                             90 ℃↓碳酸钠30min

1～2℃/min

60℃↓入染15min↓食盐15min                               降温

                                                   水洗、皂煮、水洗      →烘干

                                                     

(3)上染百分率测定

用分光光度计测定染料的最大吸收波长(λmax),在λmax处测定染色残液的吸光度An。按常规染色处方配制8份相同的染液,并按常规工艺进行染色和固色。染5、10、20、30 min后,分别取出1、2、3、4号三角瓶;固色5、10、20、30 min,分别取出5、6、7、8号三角瓶。将染色残液用蒸馏水稀释至200mL,测定吸光度。按式(2)计算上染百分率(E):

E/ % = [1-(An/A0)]×100                  (2)

式中: An ———染液残液吸光度;

A0 ———空白染液吸光度。

(4) 固色率测定

试样固色后进行皂煮(皂片2g/L,碳酸钠2g/L,95℃固色10 min,浴比1∶30) ,然后水洗。将染色残液、皂煮液及水洗液混合,在相同体积下分别测定皂煮混合液和空白对照液的吸光度A1 和A2。按式(3)计算固色率(F):

F/% = (1-A1/A2)×100                      (3)

(5)摩擦牢度测定

按照GB/T 3920-1997《纺织品色牢度试验耐摩擦牢度》测定摩擦牢度,用灰色样卡进行沾色评级。

(6)皂洗牢度测定

按照GB/T 3921. 1-1997《纺织品色牢度试验耐洗色牢度:试验1》测定耐洗色牢度,用灰色样卡评定试样的变色牢度和贴衬织物的沾色牢度。

2　结果与讨论

2. 1　红外分析

图1是试样经不同电晕电压处理15s后的红外谱图。

图1　棉织物电晕处理前后红外光谱图

由图1可见,试样经不同电压处理15 s后,其光谱图波形无较大变化, 说明新基团的生成不明显, 但-OH(3500～3100 cm-1)、C-H键伸缩振动(2 917cm-1 左右)、COO-基团不对称伸缩振动(1617cm-1左右)和C-H键变形振动(1316cm-1左右)的强度明显增大,说明棉纤维中这些官能团的含量增加较多[6]。结果表明,棉织物经电晕处理后,在纤维表面产生的部分自由基离子,通过碎片化和异构化作用而引入大量亲水基团,使各种亲水基团的含量明显增加;处理电压为10 kV 时,-OH、C-H、COO- 等含量达到最大。

2. 2　润湿性

图2是棉织物经不同电压电晕处理后的毛细效应图。

图2　电晕对棉织物润湿性影响

由图2可见,未经电晕处理棉织物的润湿高度仅4.1cm左右;电晕处理后,棉织物的润湿性明显改善。随着处理电压增大,棉织物吸水高度也随之增加;随着处理时间延长,棉织物的吸水高度先增大后微弱减小,15 s时达到最大。这主要是因为电晕处理在棉纤维表面产生了大量自由基,并引入了一些极性亲水基团,如-OH、-CO、-COOH等,使纤维表面的吸湿性增强[7]。当处理时间超过一定范围后,棉纤维表面产生了一些小分子物质和一弱界面层,使棉纤维的吸湿性受到一定影响,但不明显。

2. 3　失重率

经电晕处理后,棉纤维自身刻蚀及水分散失量相对较少。因而,织物的失重率可认为是电晕处理引起棉织物内某些基团氧化、降解成小分子,进而消失的直接反映。

图3　棉织物电晕处理的失重率

由图3可见,试样经电晕处理后均有一定程度失重,且随着处理时间的延长,棉织物的失重率呈规律性增长。经电晕处理10 s后,棉织物失重率增速明显大于未处理试样,这与电晕处理对试样的刻蚀与氧化作用有关。随着处理时间的延长,刻蚀与氧化作用增强,失重率增大;处理电压增大,失重明显。

2. 4　上染率

图4为电晕处理后试样的上染率。

图4　电晕处理对上染率的影响

图4中,未经电晕处理的棉织物,活性染料上染率为67.3%,而经电晕处理的上染率基本高于74.7%(8kV,电晕处理15 s)。由此可见,电晕处理对棉织物活性K22G染色有显著影响。当电晕电压由8 kV升至12 kV,同一处理时间下,上染率均有上升;当处理时间为30、45s时, 10kV以下的上染率高于12kV,这与红外分析和润湿性分析结果一致。由于羟基等亲水性基团的增加有助于活性染料的上染;而不同电压下处理15、30和45s,上染率均呈上升趋势。值得注意的是,当电晕处理时间由30s延长至45s时,上染率变化不再显著。可以推断,若延长电晕时间,织物上染率将基本保持恒定。这可能是因为随处理时间延长,在刻蚀与氧化作用下,织物表面某些基团被氧化降解成小分子,对织物上染起阻碍作用。

2. 5　固色率

染色试样经电晕处理后的固色率变化见图5。

图5　不同电晕处理下固色率变化

图5中,电晕处理和未电晕处理棉织物的固色率都保持在52. 8%～54.8% ,可见电晕处理对棉织物活性染料固色率的影响较小。

2. 6　色牢度

色牢度的测定结果见表1。经电晕处理的棉织物试样,其色牢度与未处理的棉织物差别不大。这说明电晕处理对棉织物色牢度性能的改善效果不显著。

表1　电晕处理对色牢度性能的影响

电晕电压/kV

处理时间/s

摩擦牢度/级

皂洗牢度/级

干摩

湿摩

沾色

变色

8

15

4～5

3～4

3

3

30

4～5

4

3

3

45

4～5

3～4

3～4

3～4

10

15

4～5

3～4

3

3

30

4

3

3～4

3～4

45

4～5

3～4

3

3

12

15

4～5

3

3

3

30

4～5

4

3～4

3～4

45

4～5

4

3～4

3～4

未电晕处理

4

3

3

3

3　结论

电晕处理对棉织物表面有刻蚀作用,增加了织物比表面积,同时产生大量亲水性基团,能显著提高棉织物活性染料K22G的染色性能。将电晕电压和电晕时间控制在一定范围内,可达到最佳染色效果。另外,电晕处理对棉织物的色牢度性能有一定的影响,但不显著。

参考文献:

[1]张建春,郭玉海. 电晕辐照技术[M]北京，中国纺织出版社,2003.

[2]石零. 我国脉冲电晕法处理烟气技术研究概述[J]江汉大学学报(自然科学版),2003(9):22-24

[3]展义臻,朱平,赵雪,等. 低温等离子体技术在纺织品染色中的应用[J].染料与染色,2007(8):33-35

[4]郭玉海,张建春,施楣梧. 棉织物在电晕处理下接枝丙烯酸[J]上海纺织科技,1999(2):42-44

[5]徐洁,朱泉. 活性染料深浓色染色棉织物的湿摩擦牢度增进剂[J]纺织科技进展,2006(6):25-27

[6]朱为宏,杨雪艳,李晶. 有机波谱及性能分析法[M]北京:化学工业出版社,2007:64.

[7]迟克栋,江红,罗欣,等. 纺织品的电晕处理与表面润湿性研究[J]纺织科学研究,2005(6):42-43