羊毛蠶絲混紡織物浴法染色同色性研究.doc

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文學(xué)校代碼： 10128學(xué) 號： 201121803054 本科畢業(yè)論文題 目：羊毛/蠶絲混紡織物一浴法染色同色性研究學(xué)生姓名：劉廣增學(xué) 院：輕工與紡織學(xué)院系 別：紡織工程系專 業(yè)：紡織工程班 級：紡織工程11-2指導(dǎo)教師：王利平 教授二 一五 年 六 月II摘 要本文的目的是研討羊絨/蠶絲混紡織物同浴染色后同色性的效果。在羊絨/蠶絲同浴染色過程中的困難在于羊絨和蠶絲在形態(tài)結(jié)構(gòu)、物理特性和化學(xué)組成上差異非常大，這些差異一定會使這兩種纖維在染色過程中有鮮明的差異。經(jīng)過對羊絨、蠶絲的外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性狀能力開始剖析，對染料品種的選用、助劑的用量及染色工藝條件等幾個方面對羊絨/蠶絲的染色工藝進行了探究，并且初步認為：（1）對羊絨/蠶絲染色前的處理過程中，不管是纖維化學(xué)分子發(fā)生交鏈鍵合，還是其內(nèi)部構(gòu)造產(chǎn)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，纖維的疏水水平都相應(yīng)的增加了，所以染色時應(yīng)該選用元明粉做膨化劑，阿白格做勻染劑，以提高這兩種纖維的同色性；（2）選用30g/L左右的滲透劑，1%左右的勻染劑對于羊絨/蠶絲染深顏色以及提高纖維的同色性也非常重要；（3）采用疏水性能比較強、分子量相對較大的活性染料，這樣不但能可以效地提高纖維的同色性，還能使纖維的色牢度相應(yīng)上升。針對羊絨/蠶絲同浴染色過程中這兩種纖維存在色差的原因，參照羊絨/蠶絲混紡紗線同色性的色差標(biāo)準(zhǔn)，在染色工藝條件方面做了一定的實驗，而且確定了羊絨/蠶絲混紡紗線同浴染色過程中相對較好的染色工藝條件。關(guān)鍵詞：同浴染色；同色性；染色工藝AbstractIn this paper, cashmere / silk blend fabric dyeing bath after problems with the same color. Difficulty in cashmere / silk bath dyeing process is cashmere and silk in the form of structure, physical properties and chemical composition are very different, these differences will make these two fibers have a distinct difference in the dyeing process. By cashmere, silk appearance, internal structure and physical and chemical properties were analyzed several aspects of the choice of the type of dye, the amount of aid and conditions on dyeing cashmere / silk dyeing were studied, and the preliminary view that: (1) for the processing of cashmere / silk before dyeing, whether it is fiber chemical molecules cross-linked bond, or its internal structure and structure transformation, hydrophobicity of the fibers increases correspondingly, so it should be the choice of the Yuan and Ming staining Powder of bulking agent, A white cells do leveler to improve both the fibers of the same color; (2) use penetrant 30g / L or so, about 1% of leveling agent for cashmere / silk dyed dark color and increase fiber of the same color is also very important; (3) the use of relatively strong hydrophobic property, a relatively large molecular weight reactive dyes, so not only can effectively improve the fiber of the same color, but also to a corresponding increase in fiber color fastness.For these two reasons for the presence of fibers color cashmere / silk bath dyeing process, the same color standard color in the dyeing process conditions made some experiments with reference cashmere / silk blended yarn, and determines the cashmere / silk blends line with the bath dyeing process better dyeing process conditions.Keywords: bath dyeing; same color; dyeing目 錄引 言1第一章 活性染料染色原理及展望21.1 活性染料21.2活性染料的染色原理21.3 活性染料染羊絨纖維31.4 活性染料染蠶絲纖維31.5研究現(xiàn)狀41.6創(chuàng)新型研究5第二章 羊絨/蠶絲的結(jié)構(gòu)與性能62.1羊絨的組成與結(jié)構(gòu)62.1.1組成62.1.2結(jié)構(gòu)62.2羊絨的物理化學(xué)特性72.2.1物理特性72.2.2化學(xué)特性82.3蠶絲的特點82.4蠶絲的結(jié)構(gòu)92.4.1蠶絲的組成92.4.2蠶絲的結(jié)構(gòu)102.5蠶絲的性能102.5.1物理性能102.5.2化學(xué)性能11第三章 羊絨蠶絲混紡織物同浴染色133.1實驗材料及藥品133.2實驗儀器133.3評定標(biāo)準(zhǔn)143.4染色工藝143.4.1染色工藝流程143.4.2元明粉143.4.3PH值153.4.4浴比173.4.5溫度183.4.6保溫時間203.4.7染料濃度233.5正交實驗243.5.1正交試驗簡介243.5.2正交試驗步驟253.5.3正交試驗設(shè)計26結(jié)論33參考文獻34致謝36引 言雖然大部分的羊絨制品都被加工成了高檔的消費產(chǎn)品，但是現(xiàn)代的消費觀念還是驅(qū)使人們購買這類產(chǎn)品。所以，我國的羊絨制品行業(yè)在我國的消費份額中占很大的比例，對于研發(fā)新的羊絨產(chǎn)品尤為重要。由于羊絨纖維細度細、強力低，紡高支紗困難，從而使得羊絨制品難以向輕薄化發(fā)展，同時，純羊絨制品的原料成本較高，難以被更廣大的消費者所接受1。從羊絨產(chǎn)品自身的實用方面來考慮，并不是像大多數(shù)人們所認知的羊絨的含量較高時質(zhì)量就會較好，而是應(yīng)該適當(dāng)添加一些性能較好的纖維進行混紡，從而使羊絨產(chǎn)品避免容易磨擦起球或損壞、容易受力改變形狀等不足。綜上所述，開發(fā)羊絨的替代纖維和羊絨混紡產(chǎn)品有著重要意義2。這樣能夠縮小羊絨的使用量，從而達到環(huán)保、降低成本的效果，也可使羊絨制品穿起來更加舒適。隨著社會觀念的不斷變化，紡織產(chǎn)品的發(fā)展趨勢越來向高檔、輕薄型傾斜。為了符合人們對現(xiàn)代紡織產(chǎn)品觀念的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)今被研發(fā)出的最新羊絨與其他纖維紡制出的產(chǎn)品大多數(shù)是在款式設(shè)計方面的創(chuàng)新意識，融入時尚元素。國際服裝市場上，純天然纖維的高支、高密輕薄化的產(chǎn)品成為當(dāng)前的潮流，順應(yīng)這一趨勢而產(chǎn)生了蠶絲與羊絨混紡的紡織品。這對滿足消費者使用舒適性能以及人類對保護生態(tài)環(huán)境的健康理念有著具大的現(xiàn)實意義。蠶絲織物具有好看的光澤，絲綢做成的衣服穿起來舒服、美麗、雅致，對人體具有非常好的保健性能，抗霉菌性好。純羊絨纖維與生俱來的高貴特性是其它纖維無法達到的，純羊絨纖維具有較細的細度、柔軟的質(zhì)地、柔和的光澤、滑糯的手感，產(chǎn)品具備較好的服用特性，是現(xiàn)代社會都認可的高檔織物，廣大消費者的都非常喜愛。羊絨蠶絲混紡制品是兩種最好的蛋白質(zhì)天然纖維的較好結(jié)合，集蠶絲、羊絨的特性于一體。不但具備蠶絲的飄順、爽滑，而且具有羊絨的滑糯、柔軟，強度較好，清洗較容易的性質(zhì)，對于夏天的羊絨蠶絲混紡制品，輕巧、單薄、滑爽，有拉伸恢復(fù)比較好，縮水率大大降低，抗皺性明顯提高，是其他服裝沒有辦法達到的高檔制品。第一章 活性染料染色原理及展望1.1 活性染料活性染料不但具備較好的濕熱牢度和染料均勻的性能，并且顏色比較亮麗，應(yīng)用便捷，顏色種類完備，成本較低。活性染料雖在上染反應(yīng)時活性染料在水中丟失了和纖維的發(fā)生化學(xué)結(jié)合的性能會，從而達到減少染料的使用率。因為活性染料具備上面所說的好處，它變成了纖維、紗線、織物染色和印花的一種性能非常優(yōu)良的染料，同時還有專供羊毛染色的活性染料?；钚匀玖吓c其它染料不同之處在于分子中具有能和纖維的某些基團反應(yīng)形成共價結(jié)合的活性基3。活性染料的結(jié)構(gòu)用通式表示為：圖中：D表示發(fā)色體系或母體染料；W表示能夠與水反應(yīng)強烈的基團；A表示連接基；R表示活性基，基本上所有的活性基團是經(jīng)過能夠相互連接的基團和活性染劑本身芳香基相互連接。其中母體染料的要求是：不但具備鮮艷的色澤和較好的牢度，這樣可以讓活性染料具備優(yōu)良的而且均勻上染和滲透特征，漂浮在液體中的染料也非常容易被清洗除去。1.2活性染料的染色原理羊絨和蠶絲纖維都包含-NH2和-COOH這兩種活性化學(xué)成分，具有兩性性質(zhì)。由于在弱酸星的染浴中，纖維的羧基不會被電離，但是氨基會因為H+的存在而電離，最后讓纖維中帶有正電荷?；钚匀玖夏軌蚝脱蛎械?OH、-SH，蠶絲中-OH進行化學(xué)結(jié)合生成共價鍵。所以就反應(yīng)原理來說，活性染料染羊絨和蠶絲纖維時，活性染劑與蠶絲和羊絨間存在兩種不同的吸引力?；钚匀緞ρ蚪q纖維和蠶絲素纖維上染原理是相似的，基本是經(jīng)過親核原理進行改變纖維顏色的?；钚匀玖系姆磻?yīng)分類，可以將其分為親核取代以及親核加成兩種。應(yīng)用于蛋白質(zhì)纖維親核取代的活性基一般是2，4一二氟嘧啶型和氯乙酰型3；親核消除加成的活性染料品種較多，他們主要是丙稀酰胺或乙基砜系衍生物3。因此專供羊毛染色用活性染料的結(jié)構(gòu)有-溴代丙烯酰胺型、N-取代-氨基乙砜型、一氯二氟嘧啶型等。1.3 活性染料染羊絨纖維活性染料在染染蛋白質(zhì)纖維的的時候，它的勻染性能要比纖維素纖維的勻染性差一些，控制工藝條件要更嚴格。為了提高染色均勻性可加適當(dāng)?shù)募尤胍恍┢饻p慢上染效果的勻染劑。染色后要充分水洗，因為未鍵合的染料通過鹽式鍵吸附在纖維上較不易洗去。羊毛對堿非常敏感，很容易被堿溶解4。濃色品種可用2-4%氨水（25%），在60-80處理去除未固著的染料。毛用活性染料的優(yōu)點具有固色效果較好，染色較均勻及顏色比較亮麗等方面。羊絨專用用活性染劑在pH6時纖維上固著的染料較多，差不多全部附著纖維內(nèi)部，但染料進入纖維最多的時候，卻以pH56時最高。反之，pH高于羊毛等電點后，纖維分子不帶正電荷，染料吸附量低，固色率也不高3。1.4 活性染料染蠶絲纖維目前蠶絲專用的活性染劑還有待以后繼續(xù)開發(fā)研制。在實際的實驗生產(chǎn)中，不管是毛用的活性染料還是纖維素纖維的染料都可對蠶絲纖維進行染色。采用一氯均三嗪染料對蠶絲纖維染色時，染料、堿劑和鹽可加在一浴中。一氯均三嗪/乙烯砜異染料在pH=8-9的條件下染蠶絲可獲得很高的上染料和固色率，其原因主要是在于它能使蠶絲上兩大類親核基團均充分發(fā)揮作用，從而使染料的固著率和染色的重現(xiàn)性均得以提高。如果再加適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，效果更好，加有催化劑的固色pH以7.3-7.6時最好，pH過高，解吸嚴重；pH過低，固色反應(yīng)太慢，而且染料容易遭到水解。由于蠶絲纖維結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和蠶絲上親核基團的多元性，由于染色條件的變化，可以改變蠶絲親核基團的存在狀態(tài)，使它們的反應(yīng)能力發(fā)生改變。在染色中，當(dāng)工藝條件出現(xiàn)偏差時，蠶絲上實際參與反應(yīng)的親核基團尤其是酚羥基的數(shù)量也發(fā)生變化，因而蠶絲活性染料染色的重現(xiàn)效果較差，需要經(jīng)過多次的實驗才能達到正確的結(jié)果。理論研究和實踐應(yīng)用均表明，在常規(guī)浸染時，蠶絲的活性染料染色擬控制pH=8-9，該范圍是蠶絲上兩類重要的親核基團酚羥基和氨基共同的活性區(qū)間，可確保兩類親核基團均能與絲素充分反應(yīng)，同時，該pH值范圍，活性染料的水解也相對較少，因而在纖維上附著的程度好，染色效果比較好，并且較弱的堿性對蠶絲光澤和機械性能的損傷較小。1.5研究現(xiàn)狀孫戒等3針對低溫染色中蠶絲/羊絨的色差現(xiàn)象，對超聲波在絲絨同浴染色中的應(yīng)用進行了研究。通過做兩次染色實驗進行對比，一組實驗中不用超聲波去干擾，試驗完成后，畫出上染曲線圖，另一組實驗中，在染色過程中加入超聲波干擾，試驗完成后再畫出上染速率曲線圖，對比兩種方法的上染曲線，得出一定的結(jié)論。結(jié)果表明，超聲波對羊絨上染速率影響比較大，超聲波對蠶絲的上染速率幾乎沒有什么影響。確定了最完美的染色工藝，經(jīng)過利用完美參數(shù)進行染色后，蠶絲/羊絨同浴染色的色差等級能夠達到45級3。劉建薪等5通過研究棉/絲/羊絨混紡簡紗活性一浴染色工藝，分析前處理工藝中液堿和純堿的使用量以及染色工藝中羊毛緩染劑、染料的選用和活性染色時純堿的用量對染色效果的影響5。朱善長6詳細分析探討了如何掌握多種纖維混紡交織物的染色，提出保溫染色時間要比單一纖維的長，染料的也應(yīng)合理選擇并增加用量，同樣，前處理和整個加工的水質(zhì)不可忽視等問題，需要嚴格把關(guān)。吳薇18在對羊絨、蠶絲的結(jié)構(gòu)和性能進行分析的基礎(chǔ)上，從染料的選擇、染色工藝條件及助劑等幾個方面對絲絨同浴染色工藝進行了研究。通過實驗得出絲絨同浴染色最佳染色工藝，指出選用適當(dāng)?shù)臐B透劑、中性鹽、勻染劑對于絲染深色以及提高同色性都很重要；同時選用疏水性較強、分子量較大的酸性染料，不僅能有效地提高同色性，還能提高色牢度18。張璟等7通過實驗分析，要實現(xiàn)真絲、羊絨一浴一步法視覺同色效應(yīng)，必須從染料的選擇、染色溫度、$%值、元明粉用量、混紡比例等方面考慮7。而且指明了哪些染料可以使羊絨和蠶絲同色性接近。戚秀麗8經(jīng)過試驗分析出羊絨/蠶絲同浴染色同色性接近的最好工藝，并且應(yīng)用到了實際的生產(chǎn)過程當(dāng)中。綜上所述，要達到絲/絨同色的關(guān)鍵是要篩選出適4%時，絲/絨同色效果良好。于絲/絨同色的染料，選擇合適的染色助劑，并且采用較低的染色溫度8。經(jīng)過一段時間的不斷摸索和生產(chǎn)實3工藝條件對同色性的影響踐，我們已制定出了一套較理想的生產(chǎn)工藝且同色敬31溫度果良好，但中等深度的顏色仍不能達到完全同色，還有低溫有利于染料對蠶絲的上染高溫有利于染料待于進一步研究和探討8。張海燕等9查閱了古今文獻，歷時很長時間，對羊絨及其混紡織物同一浴缸、同一染料、同一參數(shù)染色做了大量的實驗，分析了大量的實驗數(shù)據(jù)分析，尤其對上染速率進行了深入徹底的研究，終于得到了一種既科學(xué)又簡潔摸的測定上染速率的方法，那就是721型分光光度計測速法9。吳贊敏等10通過改變羊絨/蠶絲同浴染色的染色牢度，并利用了溶膠凝膠染色方法的基本原理，對其染色牢度進行了研究，主要研究正硅酸乙酯溶膠和鈦酸丁酯溶膠對染色牢度的影響和固色效果的好壞，并且還對溶膠凝膠和固色劑一起加入染缸進行了實驗，分析其染色牢度10。1.6創(chuàng)新型研究（1）低溫等離子體作為當(dāng)今綠色處理的前沿技術(shù)對紡織品染色整理領(lǐng)域的影響越來越大，所帶來的低溫環(huán)保的效果也越來越凸顯，因此試用低溫等離子體作為前處理工序?qū)ρ蚪q鱗片及蠶絲進行處理，期望達到降低羊絨鱗片對染料上染過程中的阻礙作用，從而增加上染速率。（2）酶處理同樣作為低溫處理方式能夠更好的符合環(huán)保降耗的要求，其高效專一性能夠更好的為處理目標(biāo)服務(wù)，因此試用角質(zhì)酶單獨對羊絨鱗片進行處理達到簡單剝蝕效果，從而試探羊絨與蠶絲同浴活性染料染色的可能性。第二章 羊絨/蠶絲的結(jié)構(gòu)與性能2.1羊絨的組成與結(jié)構(gòu)2.1.1組成羊絨的構(gòu)成為角蛋白質(zhì)，角蛋白質(zhì)又包括高硫蛋白質(zhì)和低硫蛋白質(zhì)。高硫蛋白質(zhì)構(gòu)成了基質(zhì)的大部分物質(zhì)，它的分子鏈呈現(xiàn)定形卷曲的狀態(tài)；具有螺旋結(jié)構(gòu)的低硫蛋白質(zhì)的分子鏈，在皮質(zhì)細胞中，組成基本原纖12。基本原纖再組成微原纖，微原纖則進一步組成原纖12。2.1.2結(jié)構(gòu)羊絨的橫向切面與大部分動物纖維的橫向切面類似，有的是圓形也有些呈橢圓形。通過顯微鏡觀察羊絨的橫截面可以看出有的是明顯二片區(qū)域，但是有的也會偶爾出現(xiàn)三片區(qū)域，這三片區(qū)域從外到內(nèi)依次為：鱗片層、皮質(zhì)層和髓質(zhì)層。當(dāng)毛絨纖維比較細小的時候，通過觀察它的橫截面只有兩片區(qū)域，即鱗片層和皮質(zhì)層。羊絨鱗片結(jié)構(gòu)特征：（1）羊絨纖維的軀干包裹著鱗片，基本上一到兩個鱗片就可以環(huán)繞住纖維軀干。（2）通過電鏡觀察，鱗片繞纖維組成的圓環(huán)比較清晰，而且鱗片與纖維軀干的夾角比較小。（3）羊絨鱗片就像薄膜，平整柔順，基本看不到紋路（4）鱗片與鱗片交錯時，重合的部分較少，大部分都會覆蓋在纖維表面，所以鱗片的密度比一般的羊毛要小很多。羊絨鱗片結(jié)構(gòu)圖，如圖2-1所示。圖2-1 羊絨的鱗片結(jié)構(gòu)2.2羊絨的物理化學(xué)特性2.2.1物理特性（1) 吸濕性：羊毛的公定回潮率為2025，最高可達55，但羊絨比羊毛的吸濕性還好在這里我們把羊絨的吸濕性與羊毛通過實驗進行比較。把相同情況下的的羊絨與羊毛一起置于能夠調(diào)控濕度，溫度恒定的儀器里，使箱內(nèi)的濕度逐漸升高，每過2小時測一次它們的回潮率，可以畫出羊絨和羊毛相對濕度與回潮率的曲線，如圖2-2所示。由2-2圖可以得出，不論何種潮濕的情況下。羊絨的吸水的能力總是要比羊毛的強。圖2-2 羊絨以及羊毛的相對濕度與回潮率曲線（2) 摩擦性：羊絨的外覆鱗片，使其逆摩擦（滑動方向從毛尖到毛根）系數(shù)順摩擦（滑動方向從毛根到毛尖）系數(shù)，通常用摩擦效應(yīng)和鱗片度來表示該摩擦特性。（3) 氈縮性：羊毛纖維及其織品在濕熱條件下，經(jīng)機械力作用，使羊毛集合體逐漸收縮緊密，并相互穿插糾纏、交編氈化，這種性質(zhì)稱羊毛的縮絨性12。羊絨纖維的細度越細，它的氈縮性就會越強。（4) 強伸性：羊毛的斷裂強度為0.9CN/dtex -1.5CN/dtex，在天然纖維中比較低，但斷裂伸長率可達30%35%，但是羊絨的拉伸斷裂性能、彈性都比羊毛好。2.2.2化學(xué)特性（1）酸的作用同羊毛纖維一樣，羊絨纖維不易在酸性條件下反應(yīng)，所以在酸性條件下蛋白質(zhì)纖維不易分解。但酸對羊絨不是完全沒有破壞作用的。在酸性條件下，由于H+的大量存在，可以減少-COOH的電離，并且可以和-NH2反應(yīng)，這樣一來纖維發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，使纖維強度降低。隨著H+濃度不斷的提高，羊絨纖維中的-CO-NH-也會逐漸的與H+反應(yīng)。當(dāng)H+濃度處在一個低水平的時候，羊絨纖維的幾乎不會與H+反應(yīng)，物理性質(zhì)也不會下降。若在80的酸液中不加熱、短時間處理，強度只損失0.2。酸對羊絨纖維的破壞程度與溶液的pH值有關(guān)15。當(dāng)pH4時，羊絨纖維開始受到明顯的破壞，當(dāng)pH10時，羊絨纖維基本都被破壞，物理性質(zhì)極劇下降。羊絨受到堿的損傷后，纖維由原先的白色逐漸變成黃色，纖維發(fā)脆容易被拉斷，手感粗糙。碳酸鈉對羊絨的破壞作用雖不如苛性堿強烈，但在加工過程中，也需控制其用量和溫度，否則，也會對纖維產(chǎn)生破壞作用。（3）氧化劑的作用氧化劑主要是用于羊絨纖維的漂白，和其他化學(xué)作用一樣，氧化作用也改變了纖維為內(nèi)部的化學(xué)分子式。光對毛纖維的氧化作用極為重要，因此陽光照射的時間和位置的變化引起了毛纖維的漂白和發(fā)黃的結(jié)果。2.3蠶絲的特點蠶成熟后會自己分泌絲液等絲液凝固后將自己包裹住，這條連續(xù)的長長的絲線就是蠶絲，人們也把它叫做天然絲，是一種天然纖維。天然蠶絲在古代就早已被人們利用，我國是桑蠶絲的發(fā)源地，早在6000多年前的中國就已經(jīng)有運用天然蠶絲制造絲線、絲帶，以及制作簡便的紡織品。蠶絲很久很久就被人們熟知，是一種大自然純天然的纖維，也是有資料可查的最早被人類所使用的天然動物纖維。蠶絲是一種重要的自然的動物蛋白質(zhì)纖維，是高級的紡織原材料，具有細膩的手感、色澤艷麗、光澤柔和、外觀華美、優(yōu)良的彈力性能、吸水性強，由于其溫和的性能和獨有的爽滑手感。運用不一樣組織構(gòu)造，絲棉混紡織物可以變得更輕薄，也可以變得挺實。近年來，天然蠶絲以其優(yōu)異的力學(xué)性能、出色的外觀以及一定的保健性能受到越來越多人的關(guān)注，脫膠后的桑蠶絲制得的再生絲素纖維擁有獨特的分子結(jié)構(gòu)，具有許多獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，特別是良好的生物相容性，對機體無毒性，無致敏和刺激作用，另外還具有優(yōu)良的物理機械性能、降解性能，并且降解產(chǎn)物不會引起炎癥反應(yīng)14。2.4蠶絲的結(jié)構(gòu)2.4.1蠶絲的組成蠶絲纖維是由絲素（fibrion）和絲膠（sericin）兩種構(gòu)成，在絲膠的包裹下兩根長長的絲素相互粘連在一起構(gòu)成了一條蠶絲纖維。在微觀條件下，兩根絲素通過絲膠相互粘連子一起組成了蠶絲，其橫截面形態(tài)如下圖2-3所示。圖2-3 蠶絲的截面形態(tài)在蠶絲的組成中，除了絲素和絲膠兩種蛋白質(zhì)物質(zhì)外，還含有少量蠟質(zhì)物、無機物質(zhì)和色素等15。蠶絲的組成如表2-1所示。表2-1 蠶絲的組成（%）品種絲素%絲膠%灰分%蠟質(zhì)%蠶絲70-7520-300.5-0.80.7柞蠶絲80-8512-162.5-3.20.3-0.52.4.2蠶絲的結(jié)構(gòu)在絲膠的包裹下兩根長長的絲素相互粘連在一起構(gòu)成了一條蠶絲纖維。單絲的橫向切面成三角形，經(jīng)過處理后的蠶絲縱向為光滑表面。絲膠的分布圖如圖2-4所示： 圖2-42.5蠶絲的性能2.5.1物理性能蠶絲本身的強度和伸長率在眾多的天然纖維中是相對來說相對優(yōu)異的，但是蠶絲的各項性能也會因其他因素使其存在著區(qū)別，影響蠶絲的力學(xué)性質(zhì)的因素，有蠶的品種、產(chǎn)地、飼養(yǎng)方法、蠶繭的舒解和蠶繭的絲纖度等。蠶繭部位的不同，使蠶絲得各種性質(zhì)也相應(yīng)的有所改變。絲素是蠶絲的主要部分，不與水相容，而且具備優(yōu)異的物理化學(xué)特性，是構(gòu)成蠶絲的基本物質(zhì)。純潔且沒有雜質(zhì)的絲素色白而通透，具備和珍珠一樣的光澤度。絲織品之所以具有靚麗的光澤也就是絲素所具有的光澤所顯現(xiàn)出來的。蠶絲中另一種物質(zhì)就是絲膠，絲膠的性質(zhì)和動物膠的基本相同，在一定溫度條件下的水中可以被溶解。蠶絲的對水的吸濕作用也比敏感。用拼色、補色的工藝辦法就可以染得色澤漂亮，鮮艷奪目的絲綢織品。而且蠶絲的保溫性能也不錯，同時耐熱性與其他纖維相比也比較好。在110時，表面無變化，到達了170時強力才逐步開始下降。2.5.2化學(xué)性能（1）與水的作用在有機溶劑中蠶絲不會發(fā)生溶解現(xiàn)象。但蠶絲如果被放置在水中，一旦絲膠和水接觸其就會迅速膨脹，與此同時一部分絲膠還會被溶解。蠶絲中的另一種物質(zhì)就死絲素，絲素自身內(nèi)在的夠著，使得它不能向絲膠那樣發(fā)生那么劇烈的迅速膨化，其只能發(fā)生緩慢的有限膨化，同絲素不能在水中發(fā)生溶解。要想使得絲膠的膨化更加徹底，我們就要在放入水中之前先將絲膠放入水中，這樣絲膠在水中會隨著溫度的不斷提升，而膨化的更劇烈和徹底。60將是絲膠溶解速率明顯不同的一個節(jié)點，在這個節(jié)點之下絲膠的溶解，絲膠的溶解度非常緩慢，但在這個節(jié)點之上，溶解的速率會逐步的加快。即使速率加快，但是如果想使得絲膠全部溶解也是一個漫長的過程，至少要十個小時的時間才能完成，并且要保證在煮沸的情況下；如果想降低脫膠的工作時間，那么不得不做的一點就是，必須把溫度提升上去，這樣才能使得在短時間內(nèi)能完成脫膠工作。絲素最重要的特點就是它的光澤，這也是蠶絲之所以能受到人們所喜愛的原因之一，所以在絲素的加工處理中我們要注意到這一點，短時間的高溫處理并不會影響絲素的光澤，但如果處理時間較長，就是使得絲素內(nèi)部構(gòu)造遭到破壞，這樣絲素的靚麗光澤就不復(fù)存在，也就失去了我們的使用意義。所以，在大批量的生產(chǎn)中，我們要借助化學(xué)試劑來進行對蠶絲的脫膠。天然蠶絲對水非常容易吸收，在常溫環(huán)境里，蠶絲的吸濕性大約在8%9%，柞蠶絲一般在12%以上，吸濕達到極限值時吸濕率高達38%，而且散濕的效果和散濕的速度非常的快。（2）兩性性質(zhì)因為蠶絲分子中既包含有酸性羧基基團，又包括有堿性氨基基團，蠶絲纖維在不同酸堿條件下的溶液中，既可以與堿發(fā)生反應(yīng)，又可以與酸發(fā)生反應(yīng)。在絲素和絲膠分子中，大部分都是酸性基團占據(jù)優(yōu)勢，當(dāng)所在溶液的pH值分別在3.65.3和3.94.3范圍內(nèi)的時候，絲素、絲膠自身的酸堿性不會顯現(xiàn)出來，也就是處于中性等電位的狀態(tài)。在當(dāng)前這種條件之下，如果要是進行蠶絲的脫膠，脫膠的品質(zhì)就很不理想，要使染料與纖維產(chǎn)生化學(xué)鍵的聯(lián)合，也很有難度。蠶絲纖維在酸堿條件高于等電位點的中性溶液以及堿性溶液中攜帶負電位，這個時候若選擇陰離子染料對其進行纖維的上染，便不可以發(fā)生化學(xué)鍵結(jié)合。與此同時，在漂洗加工時的堿性染液里面，由于蠶絲纖維攜帶上了負電位，應(yīng)該盡量不選擇用陽離子的活性劑作為為它的助劑，要不就會發(fā)生電位的吸附。（3）酸、堿、酶的作用酸、堿和酶都可以和絲纖素之間發(fā)生反應(yīng)，使得絲纖素的內(nèi)部構(gòu)造發(fā)生改變，導(dǎo)致纖維的強度下降。但出于絲素和絲膠的分子構(gòu)造存在著差異，即便是絲素結(jié)晶度高，分子結(jié)構(gòu)致密，而絲膠構(gòu)造疏松，所以絲素比絲膠對水解作用的抵抗能力要大很多。堿對絲素的作用是非常明顯的，其中作用最強烈的的就是NaOH。在15%的NaOH溶液中，六分鐘內(nèi)就可以讓桑蠶絲完全溶解掉，但是柞蠶絲因為自身在結(jié)構(gòu)上和桑蠶絲的差異和不同則需要一個小時以上才可以溶解，即使在是在的NaOH稀溶液中，部分的絲素也會遭到破壞。對于日常生產(chǎn)中經(jīng)常用到的Na2CO3、NH2H2O以及皂液、堿性鹽，絲素和這些作用還是非常穩(wěn)定的。酸對絲素的作用和堿比較算是比較弱的，無機酸（亞硫酸、磷酸）和有機酸（醋酸、草酸）的稀溶液對絲素幾沒有無影響。所以，在完成絲膠的脫離和染料上染以后，再用一些機酸來對蠶絲進行處理是很有必要的，可以使得蠶絲的色澤有所提高，并且使得光澤更加靚麗。隨然液酸堿條件的變化其對蠶絲纖維作用的程度也在發(fā)生著變化，絲素和絲膠在等電位點小幅范圍內(nèi)的弱酸性染液和中性染液里面都是很穩(wěn)定的，不發(fā)反應(yīng)。在酸堿條件為1.659.8的范圍內(nèi)染液中，溶液幾乎不會對溶液產(chǎn)生傷害，而酸堿條件如果小于3以及酸堿條件大于9.5的染液中絲膠可以被溶解和水解。所以在大批量工業(yè)生產(chǎn)中都是把酸堿條件控制在910.5的范圍內(nèi)進行脫膠工作。第三章 羊絨蠶絲混紡織物同浴染色3.1實驗材料及藥品實驗儀器及藥品見表1表1實驗材料及藥品材料廠家羊絨散纖維內(nèi)蒙古鄂爾多斯羊絨制品股份有限公司蠶絲散纖維內(nèi)蒙古鄂爾多斯羊絨制品股份有限公司蘭納素上海瑞貝貿(mào)易有限公司阿白格FFA瑞士汽巴公司無水硫酸鈉(分析純)天津永大試劑無水碳酸鈉（分析純）天津永大試劑冰醋酸（分析純）北京市化工廠PH試紙部分實驗使用的材料由實驗室自制3.2實驗儀器所使用的所有實驗儀器見表2表2 實驗儀器名稱廠家HGTC100B常溫振蕩染色機佛山市順德區(qū)亞諾精密機械制造有限公司KQ250TDV型數(shù)控超聲波清洗儀昆山超聲儀器有限公司JA5003電子天平上海天平儀器廠電熱鼓風(fēng)干箱上海博訊實業(yè)有限公司302A型調(diào)溫調(diào)濕箱上海試驗儀器總廠SC80A型色差儀北京康光有限公司3.3評定標(biāo)準(zhǔn)實驗樣品通過用SC-80A自動色差計測定的表觀色深K/S值。由于蠶絲纖維與羊絨纖維的線密度、表面情況及對光的吸收、反射的性能有差異。因此，這兩種纖維染同色時深淺是否一致，難以用上染百分率或單位重量纖維上的染料來說明，而只能用K/S值才能加以說明，K/S值越大，顏色越深；K/S值越小，顏色越淺16。同色性用同色平衡值表示：染料的同色性評定標(biāo)準(zhǔn)如下：當(dāng)同色性平衡值K=1時，則羊絨/蠶絲兩種纖維顏色相同；當(dāng)K1時，羊絨的顏色要比蠶絲的顏色深；當(dāng)值K絨絲絨絨絲絨絲圖3-1元明粉濃度不同時的升溫曲線實驗分析：隨著元明粉用量的提高，羊絨的顏色逐漸加深，而蠶絲則是發(fā)生了由淺到深再由深到淺的過程。由表可以看出當(dāng)元明粉用量在30g/ml35g/ml的區(qū)間時，K值由小于1變?yōu)榇笥?，所以該區(qū)間內(nèi)的同色性達到最好。3.4.3PH值pH值對染料和纖維的反應(yīng)具有較大的影響。由于不同染料對纖維的親和力有著不同的效果，染色過程中所調(diào)節(jié)的pH值也有所差別。當(dāng)染液pH值較低時，羊絨纖維提供的染座較多，因此降低pH值可促使羊絨的染色。采用醋酸和碳酸氫鈉調(diào)節(jié)PH。實驗二：研究PH值對同色性的研究原料：蠶絲/羊絨各1g染料：活性染料（蘭納素）染色配方：蘭納素藍 2% 阿白格1% 元明粉 30g/L 浴比 1：50PH值的變化見表3-2升溫曲線見圖3-2表3-2 PH的影響PH4567（K/S）絨8.23013.07611.52010.158（K/S）絲5.46311.5209.5866.968K1.511.141.201.46同色性較差最好好較差圖3-2 PH值不同時的升溫曲線實驗分析：PH值對羊絨和蠶絲的上染影響比較大，從表中可以看出PH值在47的區(qū)間內(nèi)，它們都是經(jīng)歷了上染顏色由淺到深再由深到淺過程，但是在該區(qū)間內(nèi)蠶絲的變化大于羊絨。當(dāng)PH=5時，兩種纖維的上染效果最好且K值接近于1，所以PH=5時同色性達到最好。3.4.4浴比隨著減少加入水的用量，可以使活性染劑的濃度有所上升，這樣可以使顏色固著的速度和效果有所變好，從而達到節(jié)約染料的效果。染液的浴比大小與染色的色澤有較為密切的關(guān)聯(lián)。浴比較大時，剩余染液中的染料剩下的比較多，染物的色澤淺。浴比小，染料上色多，染物的色澤深。一般浴比控制在1：301：70左右?？刂坪萌疚锷?，尤其是生產(chǎn)批差，嚴格控制染色浴比是相當(dāng)重要的。實驗三：浴比對同色性的研究原料：蠶絲/羊絨各1g染料：活性染料（蘭納素）染色配方：蘭納素藍 2% 阿白格1% 元明粉 30g/L 浴比 見表3-3升溫曲線見圖3-3表3-3 浴比的影響浴比1:301:401:501:60（K/S）絨18.72814.97411.9608.067（K/S）絲15.05613.73212.2849.954K1.241.090.970.81同色性一般好好一般圖3-3 浴比不同時的升溫曲線實驗分析：浴比對纖維上色的深度影響最大，浴比較小時浴液中染劑的濃度相對較高。由3-3表可以看出，羊絨與蠶絲的染色深度是逐漸變小的，當(dāng)浴比在1:40和1:50時K值是最接近于1的，在此區(qū)間的浴比，使同色性達到最好。3.4.5溫度溫度是影響染色過程的重要因素之一，它不但對染料的聚集形態(tài)有所影響，而且也對染料向纖維內(nèi)部分散有一定的影響。溫度變化還會引起纖維內(nèi)外相溶液中離子濃度分配的變化，對纖維溶脹性能也有影響17。羊絨纖維外層是緊密地鱗片層，染料難以擴散通過，因此羊絨染色需要較高的溫度和較長的時間，才能達到染色要求。但是，當(dāng)在溫度較高的環(huán)境下，長時間處理羊毛會破壞羊絨的結(jié)構(gòu)，所以工藝上通常采用緩慢提高溫度，讓溫度上升的速度與染料進入纖維內(nèi)部的速度相統(tǒng)一，一般溫度在8090左右。實驗四：溫度對同色性的研究原料：蠶絲/羊絨各1g染料：活性染料（蘭納素）染色配方：蘭納素藍 2% 阿白格1% 元明粉 30g/L 浴比 1：50溫度的影響結(jié)果見表3-4升溫曲線見圖3-4表3-4 溫度的影響溫度（）60708090（K/S）絨3.2425.4677.57610.676（K/S）絲5.5139.41111.5419.830K0.590.580.661.09同色性較差較差一般好60（1）溫度6070（2）溫度7080（3）溫度8090（4）溫度90圖3-4 溫度不同時的升溫曲線實驗分析：當(dāng)溫度較低時，羊絨的上染比較差，溫度越高羊絨的上染越好，但是蠶絲卻是溫度在80左右時上染最好，溫度升高它的上染效果就會下降。由表3-4可以看出，當(dāng)溫度在8090時，羊絨與蠶絲的同色性比較接近。3.4.6保溫時間保溫時間越長，上染的效果越好，但是由于羊毛在濕熱的環(huán)境下容易損傷，所以一定要控制好保溫時間。實驗五：保溫時間對同色性的研究原料：蠶絲/羊絨各1g染料：活性染料（蘭納素）染色配方：蘭納素藍 2% 阿白格1% 元明粉 30g/L 浴比 1：70保溫時間的影響結(jié)果見表3-5升溫曲線見圖3-5表3-5 保溫時間的影響結(jié)果保溫時間（min）30405060（K/S）絨10.63310.86410.79111.079（K/S）絲5.6956.9049.0179.126K1.871.571.201.21同色性較差一般較好較好30min（1） 保溫時間30min（2）保溫時間40min50min（3）保溫時間50min60min（4） 保溫時間60min圖3-5 保溫時間不同時的升溫曲線實驗分析：根據(jù)表3-4可以看出，保溫時間對羊絨的影響不是很大，但對蠶絲的上染效果影響較大，保溫時間月長它們的上染效果越好，當(dāng)溫度達到50min時上染效果就達到較好程度，再持續(xù)保溫時間，會造成對時間的浪費。所以當(dāng)保溫時間為50min時，羊絨蠶絲的同色性達到最好。3.4.7染料濃度實驗五：染料濃度對同色性的研究原料：蠶絲/羊絨各1g染料：活性染料（蘭納素）染色配方：蘭納素藍 見表3-6 阿白格1% 元明粉 30g/L 浴比 1：50升溫曲線見圖3-6表3-6 染料濃度的影響結(jié)果染料濃度（wof）1%2%3%4%（K/S）絨4.7808.6978.99814.047（K/S）絲2.3735.4907.56216.829K2.011.581.1190.83同色性較差一般較好較好圖3-6 染料濃度不同時的升溫曲線實驗分析：染料濃度也是影響同色性的一個重要因素，當(dāng)染淺顏色是采用低濃度，深顏色時采用高濃度。由表3-6可以看出，由于羊絨和蠶絲對染料的親和力不同，濃度較低時羊絨的上染效果較好，濃度較高時蠶絲的上染效果又要高于羊絨。當(dāng)濃度在3%4%時這兩種纖維的上染效果較好，K值接近于1，同色性較好。3.5正交實驗3.5.1正交試驗簡介正交試驗法是一種安排實驗和分析實驗的方法。在正交試驗法中，為了便于試驗結(jié)果的分析與解決，要對定性指標(biāo)進行量化處理，即按評定結(jié)果將定性指標(biāo)打出分數(shù)評出等級，用數(shù)量表示。在進行試驗之前首先要明確試驗的目的和試驗指標(biāo)。在正交試驗法中對試驗指標(biāo)有影響的部分稱為因素，在試驗中可以人為地調(diào)節(jié)和控制的因素叫做可控制因素，而由于自然、技術(shù)和設(shè)備等條件的限制，暫時還不能人為調(diào)節(jié)的因素叫做不可控因素。經(jīng)過長期生產(chǎn)實踐積累的經(jīng)驗，人們對某些因素對試驗指標(biāo)影響的規(guī)律已經(jīng)掌握的比較清楚，這就不必在試驗中再考察了。 在試驗中因素的狀態(tài)變化，指標(biāo)也會相應(yīng)變化，變化的因素會有各種狀態(tài)，這些狀態(tài)因素的水平。一般我們把不能用數(shù)量來表示水平的因素，叫做定性因素。在多因素試驗中經(jīng)常會遇到定性因素，為了與通常的定量因素一樣對待，就要對每個水平規(guī)定具體含義。 用正交試驗法安排試驗，需要用一類事先已設(shè)計好的表格，也就是正交表。每個正交表都有一個代號，例如代號是L9（34），“9”代表正交表的橫行數(shù)，“4”代表正交表的縱列數(shù)，表頭上面寫著4個列號，表的左邊寫著9個行號。3.5.2正交試驗步驟實驗方案設(shè)計流程如圖3-7圖3-7 實驗方案設(shè)計流程實驗結(jié)果分析流程如圖3-8圖3-7 實驗結(jié)果分析流程3.5.3正交試驗設(shè)計本實驗就是為了探究羊絨/蠶絲在同浴染色過程中同色性的問題，找出最優(yōu)工藝，試驗指標(biāo)就是K值。根據(jù)已有的生產(chǎn)經(jīng)驗，結(jié)合前面單因素的實驗結(jié)果，選擇溫度、濃度、浴比及元明粉用量這四個因素來考察，分別記為A、B、C、D。正交實驗的因素水平表如表3-6所示，正交表如表3-7所示。表3-7 L9(34)正交實驗的因素水平表因素水平A溫度（）B染料濃度（%）C浴比D元明粉（g/ml）123808590353.541：401：451：50303540因為這是4因素、3水平的實驗，所以可以選用L9（34）來進行試驗。如表3-8所示。該表有9個橫行和4個縱列組成，每一縱列“1”、“2”、“3”都出現(xiàn)3次，任意兩個縱列，其橫方向出現(xiàn)的9個數(shù)字對中，（1，1）、（1，2）、（1，3）、（2，1）、（2，2）、（2，3）、（3，1）、（3，2）、（3，3）都出現(xiàn)1次，也就是說，任意兩列的字碼“1”、“2”、“3”是均衡搭配的。表3-8正交表L9(34) 列號試驗號 12341 1111 21 2 2 2 31 3 3 3 42 1 3 3 52 2 1 1 62 3 2 2 73 1 3 2 83 2 1 3 93 3 2 1把各個因素分別放在所選用的正交表表頭的適當(dāng)列上，這里把A(溫度)、B （染料濃度)、 C(浴比)和D(元明粉用量)這四個因子分別放在L9（34）的4個列上。按照表4-6，把A、B、C、D對應(yīng)4列上的1、2、3譯成具體的水平。例如，A（溫度）在第一列，就在第一列的“1”的地方寫上80，“2”的地方寫上85,這樣依次下去，就得到正交實驗方案表，如表3-9所示。表3-9正交實驗方案表實驗組號溫度（）染料濃度（%）浴比元明粉用量（g/ml）實驗結(jié)果11（80）1（3）1（1:40）1（30）21（80）2（3.5）2（1:45）2（35）31（80）3（4）3（1:50）3（40）42（85）1