等离子体联合狗毛蛋白改性的毛粘混纺纱的染色性能

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1、等离子体联合狗毛蛋白改性的毛-粘混纺纱的染色性能西安工程科技学院journalofXianUniversityofEngineeringScienceandTechnology第21卷第2期(总84期)2007年4月Vo1.21,No.2(SumNo.84)文章编号:1671-850X(2007)02-0203-04等离子体联合狗毛蛋白改性的毛/粘混纺纱的染色性能陈碧,王雪燕(西安工程大学纺织与材料学院.陕西西安710048)摘要:采用3因素3水平正交实验,以上染百分率为指标,优选出有利于改善毛/粘混纺纱线活性染料染色性能的最佳空气等离子体处理条件,即压力120Pa,功率120W,时间5min

2、.并研究经此等离子体联合狗毛蛋白助剂改性的毛/粘混纺纱线的染色性能.结果表明,二者联合处理的混纺纱线的染色性能进一步提高.关键词:等离子体;狗毛蛋白助剂;改性;染色性能;毛/粘混纺纱中图分类号:TS190.925文献标识码:A狗毛是蛋白资源,如果作为废弃物被抛弃,不仅浪费资源,而且造成环境污染.狗毛属于角蛋白,与人体皮肤的化学组成相似,与皮肤有很好的亲和性,经其整理的织物有望改善服用性能.溶解的狗毛助剂含有大量的一NH,一COOH,一OH等极性基团,主链上还含有大量的肽键(一CONH一),形态上为无定形的松散胶团,通过交联剂的交联作用,可固着在纤维上,增加纤维上的极性基团,提高染料吸附速率,增

3、强纤维与活性染料之间的反应能力,因此可改善染色性能1.为了进一步狗毛蛋白与纤维的吸附固着能力,考虑到绿色等离子体加工技术的特点,即等离子体可使纤维表面发生物理形态和化学组成的改性,利用等离子放电体系中产生的高能活性粒子与纤维表面作用,发生刻蚀,交联,接枝,聚合等一系列反应【3.经等离子体改性后,纤维表面上引入了新的高活性基团,从而可能促进狗毛蛋白助剂与纤维之间发生交联反应或有利于狗毛蛋白助剂在纤维上的吸附固着.因此若将等离子体联合狗毛蛋白助剂改性毛/粘混纺纱线,其染色性能有可能进一步提高.清洁生产,环境保护,资源综合利用是工业生产非常关心的问题.本文采用空气低温等离子体与狗毛蛋白助剂联合处理毛

4、/粘混纺纱线,探讨改性纱线用活性染料染色的染色性能.评价经不同改性工艺改性纱线的各项性能,以期获得清洁,多功能的整理效果.1实验1.1材料与仪器50/50毛粘纱线(13s);活性红B一4BD;氯化钠,无水碳酸钠,冰乙酸等,均为分析纯;狗毛蛋白助剂(自制).等离子体放电装置(自组装);722型分光光度计(上海第三分析仪器有限公司);GKC一11-CR2电子恒温水浴锅(上海金桥科析仪器厂).收稿日期:200701-12基金项目:陕西省教育厅专项科学研究计划项目(05JK203)通讯作者:王雪燕(1963-),女,陕西省西安市人,西安工程大学副教授.E-mail:wangxueyan815126.c

5、orn204西安工程科技学院第21卷1.2实验方法1.2.1正交实验设计影响等离子体处理的因素很多,根据数理统计学的原理,从大量的实验点中挑选合适的具有代表性的实验点,应用标准化的正交表合理安排多因素实验.本实验固定放电气体为空气,选择等离子体处理的影响因素有压力,功率和放电时间.根据以往实验,每一个影响因素选出3个水平值,以上染百分率为评价指标.所选因素水平见表1,并按照正交表(L9(3).)表2进行实验.1.2.2狗毛蛋白助剂的制备及其用于纱线的改性表1等离子处理因素水平表(1)狗毛蛋白助剂制备工艺:狗毛洗净晾干,称取一定量,用烧碱,尿素处理一定时间,溶解后,调节pH值至中性,定容(配置狗

6、毛蛋白助剂浓度为20g/L),待用.(2)狗毛蛋白助剂改性纱线工艺:一定温度下,纱线在1O(owf)(按照纱线质量百分比)的狗毛蛋白中处理一段时间,加交联剂EH,一定时间后,用热水充分洗净,再用凉水充分水洗.1.2.3染色工艺处方:活性红B一4BD2/00(owf);NaC120g/LHAC1.5mL/L;Na2CO38g/L;浴比l:4O.升温工艺曲线见图1.纱线染料醋酸碳酸钠75C40min1.3测试1.3.1上染百分率按残液法计算染色试样上染百分率,计算公式为E=1一A/(mA.)100.(1)式中E为上染百分率;A为染色残液稀释倍时残液的吸光度;A为染色空白液稀释倍时的吸光度.1.3.

7、2固色率染色后的纱线用2g/表2等离子体处理正交实验表及实验结果L皂粉(浴比1:25)在9395下皂煮15min,用少量水洗多次,直至不掉色为准,收集残液,然后利用分光光度计测定残液的吸光度,按(2)式计算固色率.F_-E一6A6/(mA.)100.(2)式中A为剥色液稀释b倍的吸光度,A.同(1)式.2结果与讨论2.1等离子条件的优选按照正交实验表设定的实验条件,对毛/粘混纺纱线进行等离子体预处理,然后按1.2.3染色工艺染色,测定上染百分率,结果见表2,极差分析见表3.由表3看出,影响上染百分率的显着因素的主次顺序为压力>功率>时间.此外还可看出,获得最高上染百分率的最佳等离子

8、体处理条件是A.B.C3.在此条件下进行重复实验,上染百分率稳定在62.464.89,5之间.故认为A.B.C.为最佳工艺条件,即在放电压力200Pa,功率120W,放电时间为5min时毛/粘混纺纱线的上染第2期等离子体联合狗毛蛋白改性的毛/粘混纺纱的染色性能205百分率达到最高.因此等离子体优先条件确定为200Pa,120W,5min.2.2狗毛蛋白助剂用量对上染百分率和固色率的影响随着狗毛蛋白助剂用量的增加,未经等离子预处理的毛/粘纱线的上染百分率呈上升状态,但上升幅度不是很大(见图2).经等离子预处理后的纱线随狗毛蛋白助剂用量的变化,其上染百分率呈折线变化,当狗毛蛋白助剂的用量为6(ow

9、f)时,上染百分率为69左右;当用量达12(owf)时,上染百分率为73,达到了最佳水平;用量再增加时,上染百分率反而下降.未经等离子体预处理的纱线的上染百分率总是低于经等离子体处理的纱线.这可能是因为经等离子处理后的纱线,其表面性能产生了变化,等离子体的刻蚀作用使纱线的比表面积增大,润湿性提高5,使纱线有利于狗毛蛋白助剂的吸附,因而在纱线上引入更多的一NHz,一OH等基团,进一步增大染料与纤维之间的吸附作用力,使上染百分率进一步提高.但是如果等离子体的刻蚀作用太大,则会大量刻蚀纤维的无定形区,反而会使上染百分率降低.另外,狗毛蛋白助剂上的一NHz,粘胶纤维上的一OH,羊毛上的一NHz等与EH

10、交联剂上的两个反应性很强的活性环氧乙烷基团发生交联反应,使狗毛蛋白助剂固着在纱线上,从而增加了纤维与染料之间的吸附作用力,有利于染料的吸附上染,使上染百分率提高.由图3看出,狗毛蛋白助剂对毛/粘混纺纱线的固色率也有一定程度的提高.不经等离子体预处理的纱线,固色率随狗毛蛋白助剂用量的增加而增加,但提高程度不大.经等离子体预处理过的纱线,随狗毛蛋白助剂用量的增加呈先升后降趋势,当狗毛蛋白助剂用量为6(owf)时,固色率比未经等离子体预处理的纱线提高了大约1O(即5O),而当狗毛蛋白助剂的用量为12(owf)时,固色率为47左右.这可能是由I皿0468101214l6狗毛蛋白用t/%(ow0图2上染

11、百分率对比一经等离子体处理;一未经等离子体处理0468lOl2l4l6狗毛蛋白用t:/%(ow0图3固色率对比一经等离子体处理;一未经等离子体处理于等离子体联合狗毛蛋白助剂改性的纱线,其纤维上的极性基团一NH:,一OH等增加了,提高了纤维与活性染料的反应性,从而进一步提高了固色率.因为狗毛蛋白助剂与纤维结合的量是一定的,再增加狗毛蛋白助剂的量,不但不能提高固色率,反而会使残液中残留的助剂增多,使测得的吸光度值增大,从而固色率降低.综合图2,3,可以得出活性染料上染百分率和固色率不一定呈完全一致的关系.这是由于染料的固色率与固色条件,染料结构及纤维性能等众多因素有关,另外,上染的活性染料并没有完

12、全与纤维反应,在水洗的过程中又从纤维上掉下来.实验选定狗毛蛋白助剂的用量为6(owf)时,毛/粘混纺纱线的上染百分率和固色率均达到较佳水平.2.3不同改性工艺的改性效果表4不同工艺处理的改性效果选不同工艺处理的毛/粘试样,分别是未经任何处理,经优选的等离子工艺处理,优选出的等离子联合狗毛蛋白处理及优选的狗毛蛋白处理,然后按1.2.3染色工艺染色,染色后测定上染百分率,固色率,润湿时间,结果见表4.从表4可看出,等离子体处理纱线后,纱线的上染百分率与未处理的上染百分率相比提高不大,固色率几乎没有提高,但纤维的润湿时间缩短.这可能是由于低温等离子体一方面使羊毛表面鳞片层中的胱氨酸中的二硫键破坏,打

13、破了羊毛的染色壁障,同时它的刻蚀作用还使纤维的比表面积增大,有利于染料吸附上染3.另一方面,等离子体的刻蚀作用,使纤维的无定形区减少,结晶区增大,阻碍染料的上染.此外,等离子体的改性具有表面性,而纤维的染色涉及的不仅仅是表层,因此,这种改性的作用十分有限,致使上染百分率不能大幅度地提高,但这些作用可使纤维具有亲水的特点.206西安工程科技学院第21卷狗毛蛋白直接接枝在纱线上后,纱线上的极性基团增多,易于吸附大量的染料,但是只有很少一部分狗毛蛋白与纤维发生化学反应,大部分以范德华力,静电引力,氢键等吸附在纤维上,在染色的过程中,这些以物理作用力吸附在纤维上的狗毛蛋白分子极易掉下来,因而不能大幅提

14、高上染百分率,固色率相应的也没有多大提高,但是其润湿时间缩短了,这是由于含有大量亲水基团的狗毛蛋白接枝,吸附在纤维上,使纤维含有大量的亲水基.等离子体联合狗毛蛋白助剂处理的纱线,由于等离子体的作用【3增强了狗毛蛋白助剂交联,固着到毛/粘混纺纱线上的能力,增加了纱线上一NH,一COOH,一OH等极性基团,有利于染料吸附在纤维上,提高了染料与纤维之间的反应性,从而上染百分率,固色率,润湿性进一步提高.3结论(1)空气等离子体对毛/粘混纺纱线的染色性能有一定影响,要获得较好的染色性能,必须选择适宜的等离子体放电条件.即在放电压力200Pa,功率120W,放电时间为5min时毛/粘混纺纱线的上染百分率

15、达到最高.(2)等离子体对毛/粘混纺纱线的上染百分率和固色率均有提高,但基于等离子体处理的特点,上染百分率和固色率的提高程度有限,但纱线的润湿性明显提高.(2)狗毛蛋白助剂对毛/粘混纺纱线的上染百分率和固色率有一定提高,润湿性也明显提高,其最佳用量为6(owf).(3)等离子体与狗毛蛋白联合处理后纱线的上染百分率和固色率显着提高,纤维的润湿时间大大缩短,可见二者联合处理有利于染料吸附并渗透到毛/粘混纺纱线内部,提高其染色性能.参考文献:/1昝大鑫,陈莹,许莉,等.羊毛角蛋白膜的制备及其气体分离性能的研究J.科学与技术,2005,25(5):3.2徐寿昌.有机化学I-M.北京:高等教育出版社,2

16、000:450461./3王雪燕,陈杰珞.低温等离子体处理对苎麻织物的深染性研究l-J.印染,1997,23(4):5-9.4NVBhat,YNBenjamin.SurfaceresistivitybehaviorofplasmatreatedandplasmagraftedcottonandpolyesterfabricsJ.TextileResJ,1999,69(1):3842.一5阮久福,孟月东,舒兴胜.等离子体表面改性与大气压辉光放电的产生/J.印染,2006(9):3941./6高等纺织院校教材.染整工艺实验I-M.北京:中国纺织出版社,1986:218./7AVanlandegbm

17、.Growingpotentialofplasmatechnology/J.InterDyer,2003(5):1518.DyeingpropertiesofwoolandviscoseblendyarnsmodifiedbyplasmacombinedwithdoghairproteinagentCHENBi,WANGXueyan(SchoolofTextileandMaterials,XianPolytechnicUniversity,Xian710048.China)Abstract:Theoptimalplasmatreatingconditionsinfavorofenhancing

18、thedyeingpropertiesofwoolandviscoseblendyarnswithreactivedyesbyorthogonaltestdesignofthreefactorswiththreelevelsweredetermined.Theoptimalplasmatreatingconditionsare120Pa,120Wand5min.Andthedyeingpropertiesofwoolandviscoseblendyarnsmodifiedbyplasmacombinedwithdoghairproteinagentwerestudied.Theresultsshowthatthedyeingpropertiesofthecombinedtreatingblendyarnsisimprovedfurther.Keywords:plasma;doghairproteinagent;modification;dyeingproperties;woolandviscoseblendyarns编辑,校对:武晖