殼聚糖 乙二醛交聯(lián)體系對(duì)超細(xì)纖維合成革染色性能的影響

1、.4陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)Aug.2010JOURNALOFSHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGYVol.28523文章編號(hào):100025811(2010)0420052204殼聚糖/乙二醛交聯(lián)體系對(duì)超細(xì)纖維合成革染色性能的影響黃玲,成松濤,符曉蘭(陜西科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,陜西710021)摘要:糖/、皂洗牢度等參數(shù)檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)殼聚糖/.:;固色:文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A0前言超細(xì)纖維合成革是近年來開發(fā)的由一類高科技新型超細(xì)纖維先制成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高密度無紡布,再以開式微孔結(jié)構(gòu)的聚氨酯浸漬,經(jīng)特殊加工制成的酷似天然皮革的高仿真人工皮革.由于具有普通纖維無法比

2、擬的優(yōu)點(diǎn),第三代功能性超細(xì)纖維的出現(xiàn)為合成革行業(yè)的迅猛發(fā)展提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力.目前皮革加工后整飾技術(shù)正在不斷應(yīng)用到超細(xì)纖維合成革加工中,但一個(gè)實(shí)際問題就是超細(xì)纖維基布大多數(shù)是白色的,在對(duì)合成革進(jìn)行仿真皮涂飾前必須進(jìn)行著色處理,以達(dá)到超仿真效果.由于超細(xì)纖維具有特殊的結(jié)構(gòu)1,其表面積大,對(duì)光的反射和散射強(qiáng),因此使纖維表面染色深,深染性差,此外其纖維上的活性基團(tuán)很少,在分子鏈的中間存在大量碳鏈和酰胺基,無側(cè)鏈,僅分子鏈末端具有羧基和氨基,其特殊結(jié)構(gòu)也帶來了染色中勻染性差、染深性差、染色牢度低等世界性的難題.天然提取物甲殼素脫乙酰產(chǎn)物殼聚糖與纖維在結(jié)構(gòu)上相似,有一定的生物相容性,且其氨根正離子的存在

3、可降低纖維電位,為陰離子型染料提供更多“染座”,從而增大酸性染料的上染率.但單純用殼聚糖溶液來處理織物往往不能獲得理想的結(jié)果,存在柔軟度下降、易泛黃、不耐洗滌、織物牢度無明顯提高等問題.本研究通過殼聚糖和乙二醛共交聯(lián)體系來解決超細(xì)纖維合成革酸性染料的上染問題.1實(shí)驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)材料超細(xì)錦綸合成革(廈門泓信超細(xì)纖維材料有限公司),冰乙酸(AR),乙二醛(AR),凈洗劑(工業(yè)品),殼聚糖(AR),過氧化氫(AR),酸性染料等.1.2實(shí)驗(yàn)步驟1.2.1殼聚糖降解3收稿日期:2010206225作者簡(jiǎn)介:黃玲(1963-),女,陜西省涇陽縣人,副教授,碩士,研究方向:紡織品功能整理、新型紡織化學(xué)品(H2

4、0080021)基金項(xiàng)目:浙江省溫州市科技局“新型生態(tài)增深固色劑的研究及應(yīng)用”第4期黃玲等:殼聚糖/乙二醛交聯(lián)體系對(duì)超細(xì)纖維合成革染色性能的影響53將殼聚糖和冰醋酸在60下溶脹一定時(shí)間,控制反應(yīng)溫度,邊攪拌邊滴加一定量的H2O2,降解一段時(shí)間后用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至中性,最后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器除去溶液中大部分水,加3倍體積丙酮析出沉淀,抽濾并在50真空干燥,得水溶性產(chǎn)品.1.2.2前處理保持溫度為80,用0.75%的殼聚糖溶液處理1h,接著在60用0.25g/L的乙二醛溶液處理1h,再染色.1.2.3染色40始染,并以1/min的速率升溫至95,保溫60min,4/70,染色結(jié)束.1.2.4性能測(cè)試摩擦

5、牢度:用Y571L;:12A型耐皂洗牢度試驗(yàn)機(jī)檢測(cè);E:用WS2SDd/o.22.1殼聚糖/乙二醛交聯(lián)體系的作用機(jī)理殼聚糖分子的基本單元是帶有胺基的葡萄糖,分子中同時(shí)含有氨基和羥基,性質(zhì)比較活潑,可以進(jìn)行多種反應(yīng).用醋酸溶解后的殼聚糖大分子由于-NH3+的存在可以降低被染纖維的電位負(fù)值,從而減小或克服染色過程中纖維上的負(fù)電荷對(duì)染料陰離子的庫侖斥力,同時(shí)為陰離子染料提供了大量的"染座",因此可加快染料上染,提高上染百分率.特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)使得乙二表1不同酸性染料染色性能的差異試樣1#2#3#4#E012.097.1510.45摩擦牢度干摩34454545濕摩23343434醛有

6、利于被親核試劑攻擊,而殼聚糖的氨基和羥基具有親核性,注:1#-未處理的;2#-酸性橙W2RXL;3#-因此乙二醛與殼聚糖可以發(fā)生交聯(lián)反應(yīng).東華大學(xué)研究組基于Dystar天龍黃A3R;4#-蘭納灑脫黃PA.對(duì)交聯(lián)體系紅外光譜和核磁共振圖譜的分析,對(duì)乙二醛和殼聚糖的交聯(lián)反應(yīng)機(jī)理給出了這樣的解釋2:殼聚糖的C3和C6羥基由于電荷的極化使氧原子帶有負(fù)電,而殼聚糖的C2氨基由于其氮原子中的未共用電子對(duì)也具有親核性,因此這些羥基和氨基很容易與帶有正電荷的羰基碳發(fā)生反應(yīng).2.2酸性染料的選擇酸性染料種類很多,在使用前要對(duì)不同的染料進(jìn)行對(duì)比,挑選染色性能俱佳的染料.由表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,酸性橙W2RXL和天龍黃

7、A3R都有著明顯的上染效果,牢度也有一定程度的提高,而蘭納灑脫黃PA在增深與牢度兩方面綜合性能最表2不同殼聚糖分子量染色性能的差異試樣1#2#3#4#E04.685.375.54摩擦牢度干摩334344濕摩23333皂洗牢度沾色34434褪色434344佳,因此蘭納灑脫P(yáng)A用于超纖革染色時(shí)可得到較好的綜合效果.2.3殼聚糖相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)超纖革染色性能的影響注:1#-未處理的;2#-60min;3#-120min;4#-降解時(shí)間不同,殼聚糖的相對(duì)分子質(zhì)量也不同3.采240min;5#-360min.用不同降解時(shí)間的殼聚糖處理超纖革,然后染色、皂煮,檢測(cè)結(jié)果見表2.從表2可以看出,用殼聚糖預(yù)處理可

8、以提高染色超纖革的色差值,這是因?yàn)闅ぞ厶菍?duì)染料的親和力大54陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)第28卷于對(duì)超纖革的親和力,用殼聚糖處理的纖維表面有殼聚糖存在,染料易在纖維表面富集,因此上染率提高.殼聚糖相對(duì)分子質(zhì)量不同,處理織物后效果也不同.降解時(shí)間在360min左右的殼聚糖處理織物效果最佳,這是因?yàn)槭惺蹥ぞ厶窍鄬?duì)分子質(zhì)量較大,溶液粘度大,殼聚糖分子很難滲入纖維內(nèi)部,只停留在織物表面,阻礙了染料向織物纖維內(nèi)部的遷移,而在皂洗過程中由于其與纖維親和力較大不易脫落,因此可得到較高的皂洗牢度.筆者認(rèn)為,如果降解的殼聚糖相對(duì)分子質(zhì)量太小,盡管殼聚糖能進(jìn)入織物內(nèi)部,但是在染色過程中,已進(jìn)入到織物上的殼聚糖容易從織物上脫落

9、到染液中,因此增深效率不高,同時(shí)在皂洗時(shí)由于與纖維結(jié)合松弛,容易掉色,造成皂洗牢度較差.2.4殼聚糖濃度對(duì)超纖革染色性能的影響首先將殼聚糖(降解時(shí)間為360min)溶于2%,再用乙二醛進(jìn)行交聯(lián),然后染色、皂煮,測(cè)得其色差值如表表3,用不同濃度的殼聚糖處理.在開始階段,隨殼聚糖濃E試樣度的增加,織物的色差值逐漸增加,這是因?yàn)闅ぞ厶?3234341#對(duì)染料的親和力比超細(xì)纖維對(duì)染料的親和力大,隨2#3#4.785.684.913.20344443423334334434333434343434#5#6#注:1#-未處理的;2#-0.25%;3#-0.5%;4#-0.75%;織物的表面,形成了一層殼聚

10、糖薄膜,阻礙了染料向5#-1.00%;6#-1.25%.著殼聚糖濃度的增加,集聚到織物上的殼聚糖增多,染料容易在織物表面富集,所以上染率提高;當(dāng)濃度達(dá)到0.75%時(shí),織物的色差值達(dá)到最大.此后,濃度再增加,織物的色差值反而下降,這是因?yàn)闅ぞ厶菨舛冗^高,溶液粘度大,在處理織物時(shí)殼聚糖只停留在織物纖維的內(nèi)部遷移,因此濃度再增加織物的色差值反而下降.2.5不同pH值下殼聚糖處理對(duì)超纖革染色性能的影響固定其他條件不變,采用0.75%的殼聚糖在不同pH值下對(duì)超纖革進(jìn)行處理4,再用乙二醛交聯(lián)處理后進(jìn)行染色,檢測(cè)結(jié)果如表4所示.表4不同pH下殼聚糖處理染色由表4可以看出,用殼聚糖處理時(shí)pH不同,對(duì)其染色性能

11、的差異性能影響較大.pH低于等電點(diǎn)時(shí),錦綸纖維帶正電,殼聚糖在酸性條件下氨基離子化也帶正電,二者電荷相同,存在試樣12#3#4#E06沾色34443褪色3433434注:1#-未處理的;2#-pH為4.0;3#-pH為5.5;4#-pH為6.5;5#-pH為7.0.斥力,殼聚糖難以與纖維發(fā)生離子鍵的結(jié)合,但是此時(shí)殼聚糖具有良好的擴(kuò)散性,可以充分滲透到纖維內(nèi)部,與纖維發(fā)生氫鍵和范德華力的結(jié)合,因此各項(xiàng)牢度良好;當(dāng)pH介于等電點(diǎn)時(shí)(pH=5.5),纖維上的正負(fù)電荷數(shù)相等,殼聚糖在纖維上的結(jié)合既有離子鍵,也有氫鍵和范德華力,殼聚糖擴(kuò)散性不如低pH時(shí)優(yōu)良;當(dāng)pH大于等電點(diǎn)(pH=

12、6.5)而仍在酸性時(shí),錦綸與殼聚糖電荷相反,易發(fā)生離子鍵結(jié)合,影響殼聚糖向纖維內(nèi)部擴(kuò)散,聚集在纖維表面,而染色時(shí)阻礙染料上染,造成白芯現(xiàn)象;在中性條件下,殼聚糖是弱陽離子型,在水中帶正電.因此,為了獲得良好的染色效果,必須嚴(yán)格控制染色的pH在4左右5.2.6乙二醛濃度對(duì)超纖革染色性能的影響固定其他條件,改變乙二醛濃度對(duì)超纖革處理并染色6,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5.第4期黃玲等:殼聚糖/乙二醛交聯(lián)體系對(duì)超細(xì)纖維合成革染色性能的影響55從表5可以看出,隨著乙二醛濃度的增加,超纖革的色差值先增加然后下降,摩擦牢度則逐漸提高,乙二醛處理超纖革主要反應(yīng)是醛基與超纖革上的氨基形成氨基醇,同時(shí)乙二醛還可以和殼聚糖分子

13、上的氨基及羥基發(fā)生反應(yīng),將纖維與殼聚糖連接的更加緊密,提高了處理效果.但乙二醛濃度過高時(shí),交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生較多,各項(xiàng)牢度在一定程度上有很大提高,同時(shí)占據(jù)纖維與殼聚糖上的染座數(shù)目增加,導(dǎo)致染料的上染量有明顯降低.色差值在乙二醛濃度較低時(shí)有很大程度的提高,但是當(dāng)乙二醛濃度達(dá)到一定程度后,色差值便有所下降,而皂洗牢度一直在提高,所以綜合考慮乙二醛濃度以0.25g/L為宜.表5不同乙二醛濃度下超纖革3結(jié)論(1)多因素對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明,0.25g/L乙二醛交聯(lián)體系能很好的改善超細(xì)PA6/PU1#23#4#E酸性染料的染色性能.在較佳的染色工藝條件下,度可提高至4級(jí),皂洗牢度提高至34,E有不同程度的提高.(2)

14、,0.75%時(shí),超細(xì)PA6/PU.03.4015.218.4233444濕摩233334注:1#-未處理的;2#-0.15g/L;3#-0.25g/L;4#-0.5g/L;5#-0.75g/L.參考文獻(xiàn)1潘笑娟.超細(xì)PA/PU合成革用酸性染料的染色性能研究J.染料與染色,2006,43(4):27232.2楊慶.以乙二醛為交聯(lián)劑的殼聚糖纖維交聯(lián)機(jī)理探索J.纖維素科學(xué)與技術(shù),2005,13(4):13219.3楊輝,毛志平.不同分子質(zhì)量的殼聚糖對(duì)棉織物染色性能的影響J.印染助劑,2002,49(9):41243.4郭生偉,袁繼新.海島型錦綸超細(xì)纖維PU合成革的染色J.印染,2006,34(16)

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