淺談木質(zhì)素分散劑的顏色于對(duì)纖維的沾污

1、淺談木質(zhì)素分散劑的顏色與對(duì)纖維的沾污作用木質(zhì)素分散劑由于綠色、低碳、環(huán)保已經(jīng)成為分散染料、還原染料必不可少的加工助劑，無(wú)論是染料的研磨加工，耐熱保護(hù)，高溫染浴都發(fā)揮重要作用。木質(zhì)素分散劑對(duì)分散和還原染料體系有三種主要作用，一是分散作用，即研磨過(guò)程中使染料顆粒減小到一定的細(xì)度；二是分散穩(wěn)定作用，即研磨后的細(xì)小染料顆粒在木質(zhì)素分散劑的保護(hù)下得以順利的進(jìn)行噴霧干燥，高溫染色，長(zhǎng)期存儲(chǔ)；三是稀釋作用，即根據(jù)商品染料的力份要求不同，在染料體系中加入低價(jià)木質(zhì)素做填充劑降低成本。木質(zhì)素分散劑在染料體系中發(fā)揮以上三個(gè)作用的同時(shí)，要有以下六種性能做保障，他們是：1.較好的助磨效果（簡(jiǎn)稱(chēng)磨效）；2.較高的耐熱穩(wěn)定

2、性；3.良好的高溫分散穩(wěn)定性；4極輕的對(duì)纖維沾污性；5.很小的對(duì)偶氮染料還原性；6.較低的粘度和發(fā)泡性。木質(zhì)素分散劑上述六種性能之一的“對(duì)纖維沾污性”越來(lái)越受到業(yè)界的關(guān)注，比如，一只分散劑沾污嚴(yán)重，染色后它可以改變?nèi)玖仙?，降低織物的鮮艷度，可能造成染色失敗。本文就有關(guān)文獻(xiàn)資料和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)木質(zhì)素分散劑對(duì)纖維的沾污問(wèn)題談?wù)剛€(gè)人體會(huì)，僅供參考。一 木質(zhì)素分散劑的顏色產(chǎn)生天然木質(zhì)素是無(wú)色的，木質(zhì)素的顏色是由于紫外線(xiàn)的作用，使木質(zhì)素上的某些基團(tuán)發(fā)生改變而成為發(fā)色基。工業(yè)木質(zhì)素的顏色是由于木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中的某些基團(tuán)受到氧化，酸，堿，高溫，高壓的作用而產(chǎn)生大量的發(fā)色基團(tuán)， 氧化越激烈木質(zhì)素的顏色越深，酸法制漿

3、和堿法制漿得到的木質(zhì)素的顏色不同可以得到證明。酸法制漿的木質(zhì)素顏色比堿法制漿的木質(zhì)素顏色淺。木質(zhì)素從無(wú)色到有色的過(guò)程，結(jié)構(gòu)中的鄰苯二酚基被氧化成醌型結(jié)構(gòu)時(shí)產(chǎn)生顏色的原因之一。如下式：根據(jù)染料的發(fā)色理論，除了上述鄰苯二酚基團(tuán)被氧化成醌型結(jié)構(gòu)外，支鏈上的雙鍵、羧基、羰基，羥基都可能成為發(fā)色基或助色基。工業(yè)木質(zhì)素為深棕色，其形成機(jī)理不是十分清楚。但是，有人提出與其相似的結(jié)構(gòu)，如鄰，對(duì)-二甲苯醌乙烯,對(duì)，對(duì)-二醌乙烯,鄰-苯醌,對(duì)-亞甲基醌等可能有發(fā)色基團(tuán)結(jié)構(gòu).除上述結(jié)構(gòu)所示的外,苯環(huán)側(cè)鏈上的雙健和其它一些連接體,也是發(fā)色團(tuán)。有人估計(jì), 云杉松磨木木質(zhì)素中大約 0.7%的對(duì)-醌結(jié)構(gòu),并且醌構(gòu)數(shù)量幾乎占

4、木質(zhì)素在457nm光吸收的35-60%,經(jīng)過(guò)氧化和還原使醌構(gòu)變成芳香酸或破壞雙健和苯環(huán)形成的共軛，減少木質(zhì)素的顏色已經(jīng)被證實(shí)。顯然，木質(zhì)素如無(wú)顏色和顏色極淺,即使沾污纖維也不至于達(dá)到令人討厭的地步。以上各種基團(tuán)的發(fā)色現(xiàn)象，通過(guò)改性后的木質(zhì)素顏色的變化得以證實(shí)。例如，木質(zhì)素磺化后顏色變淺；經(jīng)過(guò)金屬離子螯合多數(shù)木質(zhì)素顏色加深；分子量增大時(shí)顏色變深，小分子的顏色變淺?；瘜W(xué)改性的通常采用磺化、氯化、酯化、螯合、縮合、氧化、接枝、交聯(lián)，上述方法度可以改變木質(zhì)素的顏色，多數(shù)情況下，顏色改變不影響應(yīng)用效果。木質(zhì)素的溶液的顏色受到溶液中PH值的影響，例如，木質(zhì)素溶液在不同的PH值下木質(zhì)素溶液顏色是不同的，請(qǐng)看

5、下圖： 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象是由于木質(zhì)素中羥基的離子化產(chǎn)生的，隨著溶液PH值的升高，羥基離子的誘導(dǎo)作用增強(qiáng)，使木質(zhì)素顏色逐漸加深。試驗(yàn)中觀察到，這種溶液PH值的影響，在一定范圍內(nèi)是可逆的。超出范圍就變成不可逆的了。顏色隨溶液PH值而變化，可用下圖來(lái)表述：二 木質(zhì)素分散劑對(duì)纖維的粘污實(shí)驗(yàn)證明，沾色過(guò)程有三個(gè)主要因素，它們是所用纖維材料的種類(lèi)，木質(zhì)素分散劑的品種類(lèi)型，染色時(shí)染浴條件等。1. 沾色過(guò)程的第一個(gè)因素纖維紡織用纖維包括天然纖維（棉，麻，絲，毛）、再生纖維（粘膠纖維，大豆纖維等）和合成纖維（滌綸，錦綸，腈綸等）。纖維的種類(lèi)不同，化學(xué)組成不同，行態(tài)結(jié)構(gòu)不同，表現(xiàn)出的特性不同。我們選用了錦綸，

6、滌綸，棉，毛四種纖維材料，做木質(zhì)素分散劑的沾色試驗(yàn)，錦綸和滌綸代表合成纖維，棉和毛代表天然纖維。它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)各有不同，下面是它們的紅外光譜圖。圖一 滌綸纖維的紅外譜圖圖二 錦綸纖維的紅外譜圖圖三 羊毛纖維的紅外譜圖圖四 棉纖維的紅外譜圖棉纖維主要組成物質(zhì)是纖維素，其余為纖維素伴生物。棉纖維素及其伴生物的含量取決于棉纖維的成熟程度。完全成熟的棉纖維其纖維素的含量約占棉纖維總重的94%;左右，伴生物含量較少。羊毛的主要成分為角蛋白,它由多種-氨基酸剩基構(gòu)成,后者可聯(lián)結(jié)成呈螺旋形的長(zhǎng)鏈分子,其上含有羧基、胺基和羥基等，在分子間形成鹽式鍵和氫鍵等。長(zhǎng)鏈之間由胱氨酸的二硫鍵形成的交鍵相聯(lián)結(jié)。上述化學(xué)結(jié)

7、構(gòu)決定羊毛的特性。錦綸-聚酰胺纖維俗稱(chēng)尼龍（Nylon），英文名稱(chēng)Polyamide（簡(jiǎn)稱(chēng)PA），是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團(tuán)NHCO的熱塑性樹(shù)脂總稱(chēng)。包括脂肪族PA，脂肪芳香族PA和芳香族PA。其中，脂肪族PA品種多，產(chǎn)量大，應(yīng)用廣泛，其命名由合成單體具體的碳原子數(shù)而定。是美國(guó)著名化學(xué)家卡羅瑟斯和他的科研小組發(fā)明的。尼龍,是聚酰胺纖維（錦綸）是一種說(shuō)法. 可制成長(zhǎng)纖或短纖。滌綸是合成纖維中的一個(gè)重要品種，是我國(guó)聚酯纖維的商品名稱(chēng)。它是以對(duì)精苯二甲酸（PTA）或?qū)Ρ蕉姿岫字―MT）和乙二醇（EG）為原料經(jīng)酯化或酯交換和縮聚反應(yīng)而制得的成纖高聚物聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET），經(jīng)紡絲和后處

8、理制成的纖維。結(jié)構(gòu)中含有大量的羧基基團(tuán)。含氮纖維沾污較重，如羊毛、錦綸，棉和滌綸雖有沾污，但是很輕。木質(zhì)素對(duì)纖維的沾污機(jī)理主要是氫鍵理論，氫鍵由木質(zhì)素和纖維上的含電負(fù)性基團(tuán)和氫基提供的，沾污作用隨纖維電負(fù)性基團(tuán)的多少而增減。上面四種纖維都分別含有酰氨基、羰基和羥基結(jié)構(gòu)。木質(zhì)素分散劑對(duì)四種纖維的沾污情況2.沾色過(guò)程的第二個(gè)因素木質(zhì)素市售木質(zhì)素分散劑主要由兩種類(lèi)型，既黑液原料生產(chǎn)的成為“磺化堿木素”；而紅液原料生產(chǎn)的成為“木質(zhì)素磺酸鹽”， 可以統(tǒng)稱(chēng)為“木質(zhì)素衍生物”。就顏色和沾污而言，磺化堿木素分散劑比木質(zhì)素磺酸鹽沾污嚴(yán)重。一是前者本身的顏色也比后者深，二是前者分子結(jié)構(gòu)中吸附基團(tuán)也比后者多，三是前

9、者平均分子量小于后者在多種作用下，所以表現(xiàn)出對(duì)纖維沾污嚴(yán)重。朱德仁將木質(zhì)素顏色和對(duì)纖維沾污的關(guān)系描述如下：深顏色木質(zhì)素+重沾污 表現(xiàn)為嚴(yán)重沾污 淺顏色木質(zhì)素+重沾污 表現(xiàn)為較輕沾污 深顏色木質(zhì)素+輕沾污 表現(xiàn)為輕微沾污 淺顏色木質(zhì)素+輕沾污 表現(xiàn)為更輕沾污其中第三條，已經(jīng)被現(xiàn)在的木質(zhì)素改性實(shí)踐得以證明了。原本木質(zhì)素顏色很深的磺化堿木素分散劑，經(jīng)過(guò)改變吸附基團(tuán)，使得很深顏色的木質(zhì)素，對(duì)纖維基本不沾污。例如美國(guó)的磺化堿木素Reax-85A分散劑。3.沾色過(guò)程的第三個(gè)因素染色條件 染色條件也是造成木質(zhì)素對(duì)纖維沾污的原因之一，例如，染色溫度，壓力，時(shí)間，溶液PH值，染液濃度等等。三 減輕木質(zhì)素顏色的方

10、法木質(zhì)素的顏色令人生畏，在多各領(lǐng)域的使用受到限制。特別是染料行業(yè)關(guān)注度更高，它不僅使染料的外觀加深，更有甚者對(duì)纖維沾污改變?nèi)玖仙狻６鄶?shù)只能在深顏色染料上應(yīng)用。 減輕木質(zhì)素顏色方法很多，如用雙氧水溫和氧化，二氧化氯氧化，過(guò)硫酸銨氧化，過(guò)碳酸鈉氧化等等，氧化條件各不相同，減輕木質(zhì)素顏色的效果各異。下表中的T-1和T-2就是由RM-9通過(guò)雙氧水的溫和氧化的產(chǎn)品，T-1比RM-9的溶液顏色減輕30.15%，T-2RM-9的溶液顏色減輕60.63%。分散劑外觀*D450公司T-1淺顏色0.22T-2米黃色0.124Lignosl FTA深棕色0.36挪威Reax 85A深棕色0.725美國(guó)M-9深棕色0.315中國(guó)四 減輕木質(zhì)素分散劑對(duì)纖維沾污如上所述，木質(zhì)素分散劑的顏色深只是對(duì)纖維沾污的部分原因，更關(guān)鍵的因素是結(jié)構(gòu)中的某些基團(tuán)，與纖維上的化學(xué)基團(tuán)形成氫鍵所致，根據(jù)氫鍵理論，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中的游離酚羥基，羧基，羰基容易與纖維上的氧原子形成氫鍵。根據(jù)上述分析，最理想的方法是封閉這些基團(tuán)，封閉劑包括：含鹵素的烷烴，氯甲烷，氯乙烷；含烷基的酯化物，硫酸酯，磷酸酯，含氧的烷烴，環(huán)氧乙烷，環(huán)氧丙烷，含羧酸的烴類(lèi)，丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸酯，甲酸，乙酸，順丁烯二酸，檸檬酸，酒石酸等等，封閉劑種類(lèi)的不同，封閉效果不盡相同，減輕