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羊绒纤维染料应用现状及展望

来源:印染在线 发布时间:2015年02月06日

 

山羊绒属特种动物纤维,是纺织材料中的高级原料。2008年,世界羊绒年产量达21 860万t,我国产量达17 058多吨,占世界总量的近75%[1],是世界上山羊绒最大的生产国,其主要产区在我国的西南、西北和华北等地区。羊绒的天然颜色为白、青、紫,白绒较少,紫绒较多。山羊绒的绒、毛纤维需经分梳后才能分离得到纯羊绒。纯羊绒的纤维结构与羊毛相似,由鳞片层和皮质层组成,无髓质层,其外形接近于椭圆形的柱状体,表面的鳞片很薄,鳞片边缘光滑呈钝齿形,环状包覆于纤维的柱体,覆盖间距比羊毛大。羊绒纤维属蛋白质纤维,其主要成分为角蛋白质(即角朊或角质),它是由多种α-氨基酸缩聚而成的链状大分子,其基本组成单位为α-氨基酸,其氨基酸的组成和氨基酸单元沿聚合物链的序列决定蛋白质分子结构的特性,其中的碳、氢、氧、氮、硫等各种元素的含量因山羊的品种、生存条件、羊体的部位不同而具有一定的差异[2—3]。羊绒具有质地轻薄、柔软、保暖性好,成衣华丽而被人喜爱,并在国际高档纺织品中占有广阔的市场。

1·羊绒纤维的染色

染料是能将纤维或其他基质上染并且获得鲜明而坚牢颜色的有色物质,它们大多可溶于水,有的可在染色时转变成可溶状态。染料按其应用性能可分为直接染料、活性染料、还原染料、可溶性还原染料、硫化染料、不溶性偶氮染料、酸性染料、酸性媒染染料、酸性含媒染料、阳离子染料、分散染料、荧光增白染料等12类,不同的纤维应使用不同的染料[4—5]。羊绒与羊毛同为蛋白质纤维,纤维大分子中均含有大量的氨基和羧基基团,其纤维上染过程正是这些基团与染料发生作用的过程。因此,羊绒羊毛的染色性能接近,二者染色的染料一般也相同,目前应用的染料有酸性染料、酸性媒介染料、金属络合染料、活性染料等。本文就羊绒纤维染色常用染料进行介绍。

1.1酸性染料

酸性染料是在酸性介质中进行染色,结构上带酸性基团的水溶性染料,绝大多数酸性染料含有磺酸基,极少数的含有羧酸基,它们分别以磺酸钠盐和羧酸钠盐的形式存在。酸性染料色谱齐全、色泽鲜艳,可用于染羊绒、羊毛、蚕丝等蛋白质纤维以及锦纶等合成纤维,在整个染料份额中所占比重较大。其包括一般酸性染料(强酸浴染料)、弱酸性染料(弱酸浴染料)和酸性络合染料(中性浴染料)[6]。

强酸浴酸性染料需在pH值为2.5~4.0的强酸浴中进行,色泽鲜艳,匀染性好,湿处理牢度较差,但日晒牢度较好。而弱酸浴染料与中性浴染料对羊绒羊毛纤维亲和力较高,湿处理牢度较好,但其匀染性较差。弱酸性染料在酸性条件下染色时,上染百分率与蛋白质纤维中碱性和羟基氨基酸(主要是酪氨酸)含量有关,弱酸性染料在蛋白质纤维上染色深度由深到浅的顺序为:羊绒>羊毛>蚕丝。在生产中,强酸性浴染色的酸性染料主要用来染羊绒羊毛,而弱酸性浴和中性浴染色的酸性染料,除了染羊绒羊毛,还可用于蚕丝和锦纶的染色。1.2酸性媒介染料

酸性媒介染料具有酸性染料的基本结构,含有磺酸基等水溶性基团,可溶于水,能在强酸性染浴中上染蛋白质纤维,其本身不能与纤维牢固结合,染色前、染色过程中或上染到纤维上后必须用媒染剂使其在纤维上和金属媒染剂(重铬酸盐等)作用生成络合物才能获得良好的染色牢度和预期的色泽。酸性媒介染料具有酸性染料的上染性能,匀染性良好,媒染后具有较高的日晒、皂洗、水洗牢度,并且具有良好的耐缩绒性,成本低,色泽丰满,是羊绒羊毛染色的重要染料,但色泽不如酸性染料鲜艳,由于媒染后显色,所以较难控制色光的重现性。酸性媒介染料用不同的金属盐作媒染剂,可以获得不同的色泽,如铬盐、铜盐、钴盐等。实际生产中由于铬盐的价格相对较低常使用铬盐(重铬酸钠),由于通常用重铬酸盐做媒染剂进行铬媒处理,因此又将这类染料称为铬媒染料。染色时染料在酸性溶液中被纤维吸附,并进一步扩散进入纤维内部,然后用媒染剂(重铬酸钠)处理。在铬媒处理时,纤维、染料与三价铬反应生成结构复杂的络合物,从而完成染色过程[7—8]。铬媒染料以其深浓丰满的色泽,优良的染色牢色和低廉的价格而成为羊绒羊毛染色中一种很重要的染料,尤其在染中深色,如黑色和深藏青色时,它更是具有不可替代的作用。

1.3金属络合染料

金属络合染料是含有水溶性基团的偶氮染料,大多数的金属络合染料都是酸性染料,类似酸性媒介染料,在分子中含有水杨酸基团或在偶氮基两侧邻位上具有可以与金属形成络合物的羟基、氨基母体染料,通过与铬、铜等金属离子形成稳定性比较高的染料金属络合物。在染色过程中,借助络离子分别与染料、纤维通过共价键、配位键相结合在一起,使染色织物具有优良的各项牢度。根据染料和金属的络合比例及络合工艺不同,金属络合染料可分为1∶1型和1∶2型2类。1∶1型金属络合染料必须在强酸浴中染色,虽然染色日晒、水洗、汗渍等牢度都较好,但由于染色时需用大量的浓硫酸,不但使羊绒纤维受到损伤,还会影响织物手感、光泽和强度,设备也易被腐蚀,因此现已较少应用。1∶2型金属络合染料在弱酸或中性介质中染色,所以又称为中性染料。用金属络合染料染色,工艺大为简化,仿色较方便,色泽较酸性媒染染料鲜艳,染品的日晒牢度也很好,耐洗牢度比强酸性染料好,但不及酸性媒介染料。目前此类常用的商品染料有Ciba公司开发的由1∶2型金属络合酸性染料和活性染料组成的新型酸性染料Lanaset染料;我国杭州恒升化工有限公司开发的1∶2型金属络合酸性染料Levasol染料等。

1.4活性染料

活性染料是一种在分子结构上具有反应性活性基团的水溶性染料,这些活性基团可以和蛋白质纤维上的羟基、氨基、亚氨基等发生化学反应而形成共价键结合,活性染料也称之为反应性染料,其染色牢度较高且不含金属离子,是一种较安全的染料。在羊绒羊毛染鲜亮颜色方面,活性染料一直占据大约5%的份额,虽然份额较小但却很稳定。活性染料的活性基团的种类很多,常见的毛用活性染料活性基团有乙烯砜、β-乙基砜硫酸酯、甲基牛磺酸乙基砜、α-溴代丙烯酰胺、二氟一氯嘧啶等,其与纤维的反应均为亲核加成反应和亲核取代反应。在碱性条件下,羟基、氨基都会形成负离子,其亲核性提高,利于上染,但羊绒由于它的特殊结构,在碱性条件下,鳞片易受损伤。双活性基活性染料可用来取代铬媒染染料来获得深浓颜色以及在相同浓度下得到同等程度的坚牢性等。但在使用这些新型染料染色时为了获得高坚牢度需进行反复多次的碱洗,这会使羊绒受损,因此需要有优异的羊绒保护剂配套使用。此外,由于活性染料与纤维形成共价健,增加了大分子之间的交联程度,对羊绒起到了一定的保护作用,但固色后不能通过移染来达到匀染,因此它的匀染性不易控制,使用时需注意。目前市场上比较重要的羊绒用环保型活性染料商品有Lanasol染料,Lanasol CE染料,Realan染料,Realan WN染料,Sumifix WF染料等。

 

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