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锡利系列染料对雄蚕丝染色性能研究

陈玉梅1，蔡再生1，丁志用2 1.生态纺织教育部重点实验室；2.江苏民星茧丝绸股份有限公司

原载: 上海印染新技术交流研讨会论文集（2009年度）；146-149

稿件来源：sh9-146

【摘要】探讨了中性盐、温度、染料用量对雄蚕丝锡利系列直接染料染色性能的影响，比较了棉和

雄蚕丝的染色性能。实验结果表明：中性盐对染色起到促染作用；随着温度的升高，上染百分率增加；

上染百分率随着染料浓度的增加而降低。雄蚕丝的上染速度和上染率明显高于普通蚕丝和棉纤维。

现行蚕茧在烘茧、煮茧、缫丝时都是雌雄混合，只能缫制雌雄复合丝，很难批量生产出6A级高品位生丝[1]。雄蚕丝是一种新型的家蚕丝，跟雌蚕丝相比它具有茧丝及解舒丝长，出丝率高，茧丝纤度细，净度优，丝色亮丽的优点，是目前国内外唯一具备缫制6A级高品位生丝的条件的蚕丝[2]。传统生产雄蚕丝的蚕品种有：温敏致死效应蚕品种、性连锁平衡致死蚕品种、家蚕限性品种，这些品种存在着：成活率低、缫制生丝难度高、蚕农的劳动强度大、茧丝质量差等问题，因此很难大批量得到纯正的雄蚕丝[3]。近年来，我国通过基因工程的方法将普通的菁松×皓月蚕品种转育成荧光茧色判性蚕品种，在保持现行蚕品种优良性能的基础上，利用雌雄茧在紫外线灯光下所发射出来颜色的不同而实现雌雄茧分离，鉴别的成功率已高达100%，进而可以做到雌雄茧分开缫丝，极具市场前景[4-5]。目前对雄蚕丝的报道不多，对它的染色性能还没有专门的报道，本文利用直接染料对雄蚕丝进行染色，探讨了染色工艺条件对雄蚕丝染色性能的影响。

1 实验材料和方法

1.1 实验材料

脱胶后的雄蚕丝（荧苏×荧晓），脱胶后的普通蚕丝（菁松×皓月）由江苏民星茧丝绸股份有限公司提供；棉纤维（南通鑫棉纤维有限公司）。

染料：锡利蓝K-BE、锡利红K-BE、锡利黑VSF、锡利黄S-2G，由德斯达公司提供。

1.2 实验方法

1.2.1 染色方法

将染料、电解质和水按配方配制成染液1%(owf，加入试样30℃ 始染，以1℃/min的升温速率升温至某一特定温度保温一定时间，降温至70℃，水洗烘干。

1.2.2 测试方法

上染百分率（E%）采用残液比色法测定，染液的吸光度在UV2000紫外可见光分光光度仪上测定，采用1cm的比色皿，E%按下式计算：

E%=(1-	A1	)×100%
	A0

式中，A0和A1分别为染色前后染液的吸光度。

1.2.3 K/S值的测定

染色试样的表观色深度K/S值在美国Hunterlab公司的UItrascan XE测色仪上测定，测色光源为D65光源，10°视角。每个试样用红外压片机压8片，取8点的平均值。

2 结果与讨论

2.1 中性电解质的影响

在阴离子染料染色过程中，通常要加入中性电解质促染，但对于直接染料上染蚕丝来说，中性电解质的用量要适量。用量过低，起不到促染作用；用量过高会影响匀染性同时也会产生“灰霜”[ 6 ]。选用不同颜色的染料对雄蚕丝进行染色，根据1.2.1中的染色方法，探讨中性电解质对上染百分率的影响，结果见图1。

图1 电解质浓度对上染百分率的影响

由图1可见，中性盐的加入对染色起促染作用，这是因为直接染料的磺酸基团较多，分子量较大，无机性较强，在染浴中加入中性电解质能够对纤维与染料分子的电荷起到很好的屏蔽作用，降低染料上染纤维的库伦斥力，从而上染百分率提高。其中锡利红K-BE受电解质的影响较大，其他染料在当电解质的浓度超过40g/L时，上染百分率变化不大。

2.2 温度的影响

根据1.2.1中的染色方法，让雄蚕丝分别在50、60、70、80、90℃的条件下染60min，染色完毕后测上染百分率，结果见图2。

图2 温度对上染百分率的影响

由图2 可见，随着温度的升高上染百分率增加。其中锡利蓝K-BE和锡利黑VSF受温度的影响更大一些。一般染色过程是放热反应，即上染百分率随着温度的升高而降低，但这里却出现了相反的情况，这种吸热效应和直接染料的分子结构特征有关[7]。由于直接染料的分子结构和分子量比较大，因而在染液中和在结构疏松的纤维内易发生聚集，染料的聚集体在纤维内较难发生进一步的扩散。染料聚集体为了向纤维内部很好地扩散，势必要吸收热量解聚成染料单分子。当染色温度提高时，染料聚集体容易解聚，因而染料容易在纤维内扩散，上染百分率提高。

2.3 染色时间

在蚕丝染色过程中，保温时间会对染色效果会产生一定的影响。保温时间过短，染料不能充分和蚕丝结合；保温时间过长，在高温下丝素蛋白容易发生损伤。所以，选择适当的保温时间十分必要。根据1.2.1中的染色方法，让雄蚕丝分别在90℃的条件下染30、45、60、75、90min，染色完毕后测上染百分率，结果见图3。

图3染色时间对上染百分率的影响

由图3可见，在染色的初始阶段，随着染色时间的延长，上染百分率增加，当染色时间超过60min时，上染百分率变化不大，因此选择染色时间为60min。

2.4 染料用量对上染百分率的影响

分别配置电解质浓度为40g/L，染料浓度为1、2、3、4、5% o.w.f 的染液，将雄蚕丝和普通蚕丝根据1.2.1中的染色方法进行染色，染色完毕后测上染百分率，结果见图4。

图4染料浓度对上染百分率的影响

由图4可见，染料浓度越低，上染百分率越高，且能较早的达到上染平衡。这可能是因为雄蚕丝与直接染料之间是离子键结合发生定位吸附，染料浓度低时，染料可以充分上染即占据染座；当染料浓度较高时相对而言纤维上可吸附的位置减少，上染百分率和上染速率就会降低。

2.5 染料用量对K/S的影响

分别配置电解质浓度为40g/L，染料浓度为1、2、3、4、5% o.w.f 的染液，将雄蚕丝和普通蚕丝根据1.2.1中的染色方法进行染色，水洗烘干后测样品的K/S值，结果见图5。


(a)雄蚕丝	(b)菁松皓月	(c)两种蚕丝K/S值比较
图5 染料浓度对K/S值的影响

由图5K/S值与染料浓度的关系曲线可以看出，雄蚕丝的提升性能要高于普通蚕丝，锡利蓝K-BE在浓度超过2%时，普通蚕丝的K/S值就趋于平衡，而雄蚕丝仍然有较大的提升。锡利蓝K-BE的浓度在低于5%时，雄蚕丝的K/S值和染料浓度呈直线关系，而普通蚕丝在染料浓度超过3%时提升缓慢。但对于同一种染料，在相同的浓度下，雄蚕丝的K/S值始终低于普通蚕丝。这是因为雄蚕丝的结晶度高于普通蚕丝，丝素大分子上的羟基和氨基在结晶区形成分子间的交键，使得使分子排列更为紧密，因此染料分子不能进入结晶区，所以无定形区大的纤维可容纳的染料分子多，K/S值较高 [8]。

2.6 上染速率曲线

配置电解质浓度为40g/L，染料浓度为1% owf 的锡利黑VSF染液，将雄蚕丝和普通蚕丝以及棉纤维在90℃条件下，根据1.2.1中的染色方法进行染色，每隔一段时间测样品的上染百分率，结果见图6。

图6 三种纤维的上染速率曲线

由图6可见，上染速率是雄蚕丝大于普通蚕丝，这说明雄蚕丝染色过程中要注意控制升温速率和和始染温度，以避免染花现象的出现[9]。由图6还可知，两蚕丝的上染百分率都大于棉，作者认为两种纤维的染色性能存在如此大差别的原因可能是它们对染料的吸附机理不同。直接染料在棉上的吸附属于Freundlich型多分子层吸附。根据文献报道，甲壳胺纤维上的氨基是阴离子染料的吸附位置，阴离子染料在其上的吸附行为是一种介于多分子层和单分子吸附的模型属于Redlich-Peterson型吸附，且这种吸附速度很快，而吸附量决定于基质中的阳离子数（-NH3+）[10-11]。由此作者推测，直接染料在蚕丝上可能不仅仅发生多分子层吸附，吸附行为可能也吻合Redlich-Peterson型吸附。事实上，这种推测已由作者的吸附等温线所证实。

3 结论

（1）直接染料上染雄蚕丝过程中，中性电解质起促染作用。且染色过程是一个吸热反应，上染百分率随着温度的升高而升高。

（2）锡利系列直接染料在雄蚕丝上由很好的提升性能，K/S值随着染料浓度的增加而增加，但上染百分率随着染料浓度的增加而降低。

（3）由于吸附机理的不同，在同一染色条件下，直接染料上染蚕丝的性能要好于棉纤维。

参考文献：

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