HBP-NH2改性桑蠶絲織物酸性染料染色性能研究

劉 艷，程友剛，華琰蓉，陳宇岳

(1.鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 紡織工程系，江蘇 鹽城 224005；2.蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021)

HBP-NH2改性桑蠶絲織物酸性染料染色性能研究

劉 艷1，2，程友剛1，華琰蓉2，陳宇岳2

(1.鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 紡織工程系，江蘇 鹽城 224005；2.蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021)

利用端氨基超支化合物(HBP-NH2)對桑蠶絲進行改性處理，以實現(xiàn)桑蠶絲織物酸性染料低溫中性染色，研究了改性桑蠶絲酸性染料染色性能。結(jié)果表明：經(jīng)改性的桑蠶絲織物對于酸性染料的染色性能有所提高，能夠?qū)崿F(xiàn)酸性染料在中性、較低溫度下的染色，并對弱酸性染料和強酸性染料均具適用性；改性處理對酸性染料染色的勻染性和色牢度基本沒有影響。

HBP-NH2；桑蠶絲織物；酸性染料；勻染性；色牢度

桑蠶絲織物具有質(zhì)地輕柔、外觀華麗、透氣吸濕、滑爽舒適等特性，備受人們的青睞，并享有“纖維皇后”的美譽[1]。在傳統(tǒng)的桑蠶絲織物酸性染料染色過程中，為了促使染料的上染，往往要求在酸性高溫條件下染色。這不僅消耗了大量能源，加重了印染廢水處理的負擔(dān)，惡化了生產(chǎn)環(huán)境，還對桑蠶絲織物的手感、外觀和內(nèi)在質(zhì)量造成一定破壞。因此，實現(xiàn)桑蠶絲織物酸性染料中性低溫染色，符合節(jié)能、環(huán)保、健康、生態(tài)的發(fā)展趨勢[2]。

樹狀大分子和超支化合物是一類具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的聚合物[3-4]，其中超支化合物因其合成簡便，價格低廉，更具實用價值。前期研究中，本課題組已成功自制了表面富含大量氨基和亞氨基的端氨基超支化合物(HBP-NH2)[5]，本研究利用HBP-NH2對桑蠶絲織物進行改性處理，探討改性后桑蠶絲織物酸性染料的染色性能。

1 試 驗

1.1 材料與藥劑

織物：桑蠶電力紡(64 g/m2)

染料：弱酸性桃紅BS(C.I. Weak Acid Pink B)，酸性橙Ⅱ(C.I. Acid Orange 7)，酸性青蓮4BNS(C.I. Acid Brilliant Violet E-4BNS)，酸性棕B(C.I.Acid Red 75)。

其他藥劑：冰乙酸，乙酸銨，硫酸鈉，以上試劑均為分析純；固色劑3A；HBP-NH2(自制)[5]。

1.2 儀 器

Ultrascan XE測色儀(美國HunterLab公司)，HD500型水浴振蕩器(南通宏大實驗儀器有限公司)，雷磁PHS-3C精密pH計(上海楚柏實驗設(shè)備有限公司)，SW-12A型耐洗色牢度試驗機(無錫紡織儀器廠)，Y571B型摩擦色牢度儀(南通宏大實驗儀器有限公司)。

1.3 試驗方法

1.3.1 桑蠶絲織物改性處理

采用5 g/L HBP-NH2溶液對桑蠶絲織物進行改性處理，pH10.5，溫度100 ℃，3 min，二浸二軋，控制軋余率100 %，水洗后待染。1.3.2 酸性染料染色工藝

染液配方：酸性染料X質(zhì)量分數(shù)2.0 %；Na2SO41 g/L，浴比1∶100，pH3～7。

染色工藝：室溫入染→10 min后加入Na2SO4→10 min后開始升溫至所需染色溫度(升溫速率1 ℃/min)→保溫40 min→水洗→固色→烘干→皂煮→水洗→晾干。

固色工藝處方：固色劑3A質(zhì)量分數(shù)為2.0 %，浴比1∶20，60 ℃處理20 min。

皂煮工藝處方：2 g/L皂片，浴比1∶50，60 ℃下皂煮10 min。

1.4 測試方法

1.4.1 織物表面色深(K/S)測試

樣品表面色深(K/S)值采用Ultrascan XE測色儀測量，10°視角，D65光源，試樣折疊4層。1.4.2 織物勻染性能測試

在測色儀上對染色樣品按均勻取樣原則，在各部位隨機測定20個點的K/S值，計算其標(biāo)準偏差：

1.4.3 染色牢度測試

耐摩擦色牢度，按GB/T 3920―1997《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》標(biāo)準測試；耐洗色牢度，按GB/T 3921.1―1997《紡織品 色牢度試驗?zāi)拖瓷味?試驗1》標(biāo)準測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 染色工藝對改性桑蠶絲織物上染性能的影響

圖1為HBP-NH2改性桑蠶絲織物和未改性桑蠶絲織物用弱酸性桃紅BS在不同染色工藝下染色后的色深比較。由圖1可見，經(jīng)改性桑蠶絲織物均獲得了較未改性桑蠶絲織物更高的K/S值。這是由于桑蠶絲織物經(jīng)HBP-NH2改性處理后，表面引入大量的氨基和亞胺基，改變纖維在染色過程中的表面電荷分布，它能與酸性染料中的陰離子基團形成鹽式鍵合，有效促進了陰離子染料的上染。未改性桑蠶絲織物在酸性、無Na2SO4或中性、有Na2SO4條件下，均獲得了較中性、無Na2SO4條件下染色更高的K/S值，說明對于酸性染料染色來說，酸性條件和Na2SO4對桑蠶絲織物的促染作用。未改性桑蠶絲織物在酸性、無Na2SO4條件下，獲得了較中性、有Na2SO4條件下，更高的K/S值，和酸性、有Na2SO4條件下色深相當(dāng)，說明酸性染料的染色主要依靠酸性條件對染料的促染。經(jīng)改性的桑蠶絲織物在酸性和中性條件下，加入Na2SO4，K/S值略都有降低。這主要是由于桑蠶絲織物經(jīng)HBP-NH2改性后，其表面帶有大量氨基和亞胺基，加入Na2SO4起緩染作用[6]。當(dāng)染浴pH值接近真絲等電點時，真絲負電性減弱，部分吸附在真絲表面的HBP-NH2會從真絲上脫落下來，吸附染浴中的染料，阻止了染料的上染，所以在pH3.0時，改性桑蠶絲織物染色K/S值下降。因此，改性桑蠶絲織物能夠有效促進酸性染料的上染，適合在中性條件下染色。

圖1 染色工藝對HBP-NH2改性桑蠶絲織物上染性能的影響Fig.1 Effects of dyeing process on the dyeing capacity of mulberry silk fabric modi fi ed by HBP-NH2

2.2 溫度對改性桑蠶絲織物上染性能的影響

在不同溫度下用弱酸性桃紅BS對改性桑蠶絲織物進行中性染色(pH7)，對未改性桑蠶絲織物進行酸性染色(pH3.0)，染色后織物K/S值變化見圖2。由圖2可見，在不同溫度下染色，改性桑蠶絲織物K/S值均高于未改性桑蠶絲織物。未改性桑蠶絲織物隨著染色溫度的升高，織物K/S值增加，說明高溫染色對于酸性染料染色的重要性。改性桑蠶絲織物在溫度較低時，隨著溫度的升高，織物K/S值增加，但當(dāng)溫度升高到70 ℃時，再提高溫度，織物K/S值增加緩慢，并且在70 ℃時改性桑蠶絲織物中性染色K/S值已遠高于未改性桑蠶絲織物90 ℃時酸性染色K/S值，說明HBP-NH2改性桑蠶絲織物完全可以實現(xiàn)酸性染料中性低溫染色。

為進一步驗證HBP-NH2處理桑蠶絲織物的酸性染料低溫中性染色的適應(yīng)性，采用4種酸性染料進行染色(圖3)。從圖3可以看出，對處理后桑蠶絲在染色溫度70 ℃和染液中性(pH7)條件下的染色色深度與未處理桑蠶絲在染色溫度90 ℃和染液酸性(pH3)條件下的染色色深相當(dāng)，可見HBP-NH2處理桑蠶絲對于酸性染料是具有適用性的。

圖2 染色溫度對染色性能的影響Fig.2 Effects of dyeing temperature on the dyeing capacity

圖3 處理前后桑蠶絲的酸性染料染色性能Fig.3 Dyeing capacity of different acid dyes for mulberry silk fabric before and after modi fi ed with HBP-NH2

綜上所述，經(jīng)HBP-NH2處理桑蠶絲的酸性染料染色可以在較低的染色溫度和中性染液(pH7)條件下進行，這樣有助于減輕環(huán)境污染和節(jié)約能源。

2.3 改性桑蠶絲織物酸性染料染色色牢度

表1為HBP-NH2處理前后桑蠶絲酸性染料的染色牢度測試結(jié)果，可以看出：對于酸性青蓮4BNS，處理前后桑蠶絲的耐摩擦和耐水洗牢度沒有變化，其他3種染料的染色牢度低半級?？傮w上看，HBP-NH2處理桑蠶絲的染色牢度變化不大。

表1 處理前后桑蠶絲織物染色牢度測試結(jié)果Tab.1 Color fastness testing of mulberry silk fabric before and after modi fi ed with HBP-NH2

2.4 改性桑蠶絲織物勻染性

表2為HBP-NH2處理前后桑蠶絲酸性染料的勻染性能測試結(jié)果，可以看出：改性桑蠶絲酸性的染料染色可獲得與未改性桑蠶絲相當(dāng)或更佳的勻染性能。

表2 處理前后桑蠶絲的勻染性測試結(jié)果Tab.2 Dyeing uniformity testing of mulberry silk fabric beforeand after modi fi ed with HBP-NH2

3 結(jié) 語

1)經(jīng)HBP-NH2預(yù)處理后的桑蠶絲酸性染料的染色性能有所提高，并且可實現(xiàn)酸性染料在中性、較低溫度下的染色，有助于減緩環(huán)境污染、節(jié)約能源及減少對絲的損傷。

2)經(jīng)HBP-NH2預(yù)處理后的桑蠶絲對酸性青蓮4BNS的摩擦色牢度和水洗色牢度沒有影響，并且勻染性良好。

[1]陳宇岳.絲綢及纖維技術(shù)的研究進展及未來發(fā)展趨勢[J].蘇南科技開發(fā)，2004(2)：9-12.

[2]陳松.柞絲綢低溫染色工藝的試驗[J].絲綢，1999(6)：15-17.

[3]張惠芳，沈勇，王黎明，等.陽離子改性苧麻纖維酸性染料染色性能[J].印染，2007，33(23)：9-12.

[4]GAO C, YAN D. Hyperbranched polymers: from synthesis to applications [J]. Progress in Polymer Science, 2004, 29:183-275.

[5]ZHANG F, CHEN Y, LIN H, et al. Synthesis of an aminoterminated hyperbranched polymer and its application in reactive dyeing on cotton as a salt-free dyeing auxiliary [J].Coloration Technology, 2007, 123: 351-357.

[6]梅潔，李丹華，唐人成，等.牛奶絲酸性和中性染料的染色性能[J].印染，2007(15)：4-8.

Research on acid dyeing of mulberry silk fabric modi fi ed with HBP-NH2

LIU Yan1,2, CHEN You-gang1, HUA Yan-rong2, CHEN Yu-yue2

(1.Department of Textile Engineering, Yancheng Textile Vocational and Technical College, Yancheng 224005, China; 2. College of Textile and Clothing Engineering, Soochow University, Suzhou 215021, China)

In order to achieve dyeing in neutral condition at low-temperature, mulberry silk fabric was treated with the amino-terminated hyperbranched polymer (HBP-NH2) and dyeability of the modified mulberry silk fabric was investigated. The results showed that the modified silk fabric improved the dyeability, which was possible to dye in neutral condition at low temperature with both weak acid dyes and leveling acid dyes. The modified dyeing had similar level-dyeing property and color fastness compared to the conventional dyeing.

HBP-NH2; Silk fabric; Acid dyes; Dyeing levelness; Color fastness

TS193.4

A

1001-7003(2011)09-0006-03

2011-06-02；

2011-06-25

江蘇省高校重大基礎(chǔ)研究項目(08KJA540001)

劉艷(1985－ )，女，助教，主要從事紡織材料的研究和開發(fā)。通訊作者：陳宇岳，教授，博導(dǎo)，chenyy@suda.edu.cn。