从图1 可知,3 种织物采用不同的染料染色,其上染率有一定的规律性,即:粘胶纤维>竹浆纤维>棉纤维。直接染料是通过分子间作用力和氢键作用与纤维相结合的;活性染料是通过共价键与纤维相结合的。染料与纤维反应主要发生在纤维的无定型区和晶区的表面。上染率的大小与纤维的结晶度有关。一般情况下,结晶度高,纤维的上染率相对就低。竹浆纤维是将竹片做成浆,然后将浆做成浆粕再湿法纺丝制成的纤维,其制作加工过程基本与粘胶相似,在加工过程中,晶区被破坏,其结晶度要比原竹纤维降低很多,大概为 30%左右,与粘胶比较接近,比棉的结晶度要低很多。由上述分析可知竹浆纤维与直接染料、活性染料的亲和性还是比较好的,其上染率要高于棉低于粘胶。
3.2 竹浆纤维的上染速率
采用以上工艺,染色过程中,分别于5 分、10 分、20 分、40 分、80 分准确吸取染色残液,测量染液吸光度,并计算了不同时间段的上染率,绘制相应的上染速率曲线。图2、图3、图4、图5分别为直接桃红2B、直接耐晒黄RS、活性红X-2BF、活性黄M-3RE在竹浆纤维、棉和粘胶上的上染速率曲线。从中可以看出各染料在3种织物上的上染性能,如上染速度(染料上染纤维趋于平衡的速度)、上染速率(单位时间的上染量)、最初上染速率、上染平衡时间等,并且从这些因素中可以推出染料在这3 种纤维中的扩散性能的差异,从而了解这3种织物的染色亲和性。染料在纤维中的扩散跟纤维的微细结构有关,纤维结晶度高,染料在纤维内部的扩散速度相对就缓慢。从理论上来说,竹浆纤维和粘胶纤维的无定形区的含量和取向度都是比较相近,则染料对它们的扩散性能也会比较接近。而棉织物的结晶度和取向度都比竹浆纤维和粘胶纤维高,所以染料对棉纤维的扩散性能会不如前两者。图2 和图3 反应了直接染料在3 种织物的上染速率情况,对于这2 只直接染料,竹浆纤维和粘胶的上染速度、上染速率、初染速率及上染平衡时间基本相近,而棉的性能都较前两者稍低,从图4 和图5 中也可以发现活性染料在3 种织物中的上染规律与用直接染料的基本一致,而且竹浆纤维和粘胶的上染速率曲线更为相近,它们的初染速率几乎相同,这与理论分析是相符合的。从图中我们还可以看出活性染料与直接染料对这3 种纤维染色的不同点。如直接染料,对竹浆纤维和粘胶的上染平衡时间几乎一样,约20 分钟左右,而对棉来说,在40分钟才能达到平衡。这是由于直接染料是通过分子间力和氢键与纤维结合,其染料分子较大,因此在无定型区相对较多的竹浆纤维和粘胶中的扩散速度远大于棉上的扩散速度,图中棉的曲线斜率是最小的,直接染料在棉中的上染速率最小;另外活性染料染色,竹浆和粘胶的染色平衡时间是在40 分钟后,而对棉织物,在20分钟左右就已接近平衡,但棉的上染百分率比前两者小。这与活性染料本身结构,与纤维素结合方式有关,活性染料通过反应而结合,染料的直接性相对直接染料小。比较三者上染性能,棉的结晶度较高,上染速率相对较低,而竹浆和粘胶的上染速率基本一致,相差不大。综上所述,竹浆纤维用直接染料和活性染料染色,其上染速率比较高。