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交联胺化改性剂TETS改性棉纤维染色性能的研究

来源:印染在线 发布时间:2013年10月10日

用有机胺对纤维素纤维进行胺化改性,可以改善纤维的染色性能.改性是在纤维分子中引人氨基,赋予纤维阳离子性,并使活性染料的上染率和固色率达85%以上.典型的胺化改性剂有缩水甘油三甲基氯化铵、3一氯一2一羟丙基三烷基氯化铵、N,N一二甲基氮杂环丁烷氯化物等.但这些传统胺化剂只是与纤维形成单键结合,使氨基接枝到纤维分子上,与纤维没有交联作用.含多官能团的胺化改性剂,如双活性基氯三嗪型季铵化合物、聚环氧氯丙烷一二甲胺等分子中除氨基之外,还含有2个或2个以上的反应性基团,可与纤维分子形成共价键交联.因此,在提高染色性能的同时还能提高织物的其他性能,如抗皱性、抗菌性等,使织物具有更多的功能.

本实验研制了一种新型多官能团交联胺化改性剂TETS,其分子结构中含有1个叔氨基和3个反应性基团,碱性条件下可与纤维素分子上的羟基发生交联反应,并将叔胺基团引人到纤维上,发生交联胺化改性.反应式如下:

用自制的交联胺化改性剂TETS对纯棉织物进行改生处理,并对处理前后的织物进行折皱回复角、断裂强度、撕破强度、织物平服度等指标进行测试,结果表明,TETS处理后的织物具有优良的免烫性能,染色性能也得到了极大的改善.本实验仅讨论TETS改性后棉织物染色性能的变化.

1实验

1.1材料及仪器

材料:纯棉纱卡半成品布;药品:交联胺化改性剂TETS(自制),活性红M一3BE,活性黄ME—RL’活性蓝STE.

仪器:JFY—PS型色彩分析仪(天津市纺织工业研究所),9—18型凯氏定氮仪(石家庄市京九玻璃仪器厂),721型分光光度计.

1.2纯棉织物TE改性处理

浸轧TETS溶液(pH为9.0~9.5,轧余率80%)一预烘(100℃,5mjn)一焙烘(170℃)一热水洗(60℃,5min)一冷水洗一晾干.

1.3染色

1.3.1活性染料酸性无盐染色

室温人染(浴比20:1,以36%的乙酸和结晶乙酸钠组成的缓冲溶液控制染液pH值为5.0)一

升温染色至100℃(升温速度3~4℃/min)一保温染色(100℃,1h)一冷水洗一热水洗一皂洗(皂片2g/L,纯碱2g/L,95℃,10min,浴比1:30)一热水洗一冷水洗一晾干.留存染色后的残液,以备测定染料吸尽率.

1.3.2活性染料常规染色

60℃人染(浴比20:1,元明粉60g/L)一恒温染色30min一加入纯碱20g,L一保温染色45min一冷水洗一热水洗一皂洗(皂片2g/L,纯碱2g/L,95oC,10min,浴比1:30)一热水洗一冷水洗一晾干.

1.4测试

纤维含氮量:按GB12091—89中水质凯氏定氮法测试,比较纤维改性程度;K/S值:预热30min后进行白板和黑板较机,用色彩分析仪直接测定并记录K/S值;上染率:参照GB2391—80标准用分光光度计在被测染料的最大吸收波长A一下分别测定染色残液和对照染液(未经织物染色的相同染液)的吸光度值,计算上染率;水洗色牢度、摩擦色牢度、El晒牢度:分别参照GB/T3921.1—1997标准、GB/T3920—1997标准、GB/T8427—1998标准测定;移染性能:将染色后的试样和白布各1块同时投入空白染液中(不加染料),在100℃下沸染1h.染毕取出并进行皂煮,烘干后用灰色标准样卡比较染色布样的褪色程度,用沾色标准样卡比较白布的沾色程度;固色率:通过染色皂洗前后织物的K/S值变化来间接表示与纤维发生共价键结合的染料量,并按下式计算出染色固色率.

2结果与讨论

2.1改性前后棉纤维的染色性能

从表1看出,未处理织物的上染率非常低,颜色很浅;经TETS处理后,纤维的染色上染率和固色率明显提高,分别比处理前提高了3.9倍和3.3倍,得色量明显加深.原因是:f1)纤维素分子中引入了交联胺化改性剂的叔氨基后,经质子化使纤维素带上了正电荷,可通过库仑引力结合染料阴离子,并在纤维表面富集,提高了染料对纤维的直接性;(2)纤维上的叔

氨基在酸性、中性和碱性溶液中都可与卤代杂环活性基的活性染料f如X型、K型和M型活性染料)上的杂环发生亲核取代反应,形成的季铵取代基可提高染料与纤维素的反应性,有自催化作用.例如,M型活性染料和TETS的叔氨基可发生自催化反应;(3)TETS分子的硫代硫酸酯基部分水解生成伯羟基,并暴露在纤维素分子外,空间阻碍作用较小,容易与活性染料分子发生亲核反应.另外,由于TETS分子中质子化铵的诱导作用,使羟基的酸性变强,容易电离成羟基阴离子,其亲核性比纤维素分子中的羟基强.因此,TETS水解后形成的羟基也可以和活性染料反应,使固色率进一步提高.

综述之,改性后纤维上叔氨基是造成活性染料上染率或固色率显著提高的主要因素,酸性(或中性)环境有利于叔氨基吸附氢质子成季铵盐后更利于上述作用的发生.其次,TETS改性的棉纤维带正电荷,使电解质对染料上染过程的影响发生变化,起促染作用,也起缓染作用,可用低盐或无盐染色.酸性无盐染色可解决传统活性染料染色的环境污染问题.

2.2.TETS用量对上染率和K/S值的影响

从表2看出,TETS用量增加,改性织物上染率和K/S值也增加,高于100L(临界用量)后不再增加.因此,选定交联剂的用量为100g/L.

2.2.2焙烘时间对织物含氦量的影响

由表3看出,焙烘3min前织物上的含氮量随时间的延长而增加,表明TETS与纤维的交联程度增加;但超过3min后,织物含氮量降低,不仅会降低纤维的染色性能,且纤维泛黄.因此,焙烘3min为宜.

2.3TETS改性对棉织物活性染料染色牢度的影响

从表4知,TETS处理后织物的摩擦牢度明显提高,其中干摩提高2级,湿摩提高1~2级,耐洗牢度也提高了0~1级.原因是TETS改性织物与活性染料发生共价键结合较充分,纤维的季铵阳离子也可以通过库仑引力与染料的阴离子结合,抑制水解染料从纤维上解吸或摩擦掉色.但日晒牢度降低1~2级,这与众多改性纤

维日晒牢度的变化相同.原因是含氮改性剂特别是含游离氨基的化合物会加速染料的光褪色[9],所用的改性剂为自制叔胺类化合物,其分子中的叔氨基可能与染料发生作用而降低染料的日晒牢度.

2.4TETS改性对棉织物活性染料染色移染性影响

由表5可知,改性织物染色布的移染性差(褪色级数4级,沾色级数4级),表明染料不易解吸移染率低.原因是染料与纤维生成了共价键结合,固色率高,牢度好,从纤维上解吸困难,移染就难.


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