徐華鳳，王雪燕

(西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安 710048)

0 前言

活性染料憑借其良好、全面的染色性能成為棉和其它纖維類紡織品的主流染料，伴隨著纖維素新產(chǎn)品數(shù)量及產(chǎn)量的增加，對(duì)它的大量需求仍將長(zhǎng)期持續(xù)下去。采用活性染料染織物時(shí)，由于染料結(jié)構(gòu)和染色工藝條件等因素的影響，不可避免地存在部分染料發(fā)生水解，這些水解染料能夠吸附上染織物，但并不能與纖維發(fā)生共價(jià)鍵結(jié)合，造成織物上浮色量增多［1，2］。通常織物經(jīng)染色印花后必須經(jīng)過皂洗處理以去除纖維上未固著浮色染料。但皂洗過程中解吸下來(lái)的染料，有重新吸附上染纖維的能力，造成白布沾色，影響染色牢度，尤其對(duì)于浮色較多的深濃色活性染料染色產(chǎn)品的沾色問題更為嚴(yán)重。因此開發(fā)性能良好的防沾色助劑非常重要。實(shí)際生產(chǎn)中提高活性染料的干、濕摩擦牢度，沾色牢度以及降低能耗已經(jīng)成為染整工作者的重要任務(wù)之一［3－5］。目前，印染用防沾污劑市場(chǎng)上品種繁多，如上海市印染技術(shù)研究所在檢測(cè)應(yīng)用比較試驗(yàn)中篩選出防沾污洗滌劑 PR-20、浙江省化工研究院神華材料科技公司經(jīng)過多年研制的印染防白地沾污劑S-2，上海億華化工公司開發(fā)的 YH-206防沾色劑等［6，7］，防沾色效果也各不相同。隨著生態(tài)紡織品法規(guī)和環(huán)境保護(hù)要求的提高，人們對(duì)防沾色劑的要求也越來(lái)越高，既要符合環(huán)境友好紡織品助劑的要求，又要有很好的沾色效果。本文利用價(jià)格低廉的明膠蛋白與自制的季銨型陽(yáng)離子交聯(lián)改性劑WLS反應(yīng)合成一種季銨型陽(yáng)離子蛋白助劑，然后再與聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)進(jìn)行復(fù)配，在取得良好防沾污能力的前提下，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保無(wú)害。

1 試驗(yàn)

1.1 材料、藥品及儀器

織物:純棉織物:30×36;72×69;幅寬90 cm(浙江寧波雅戈?duì)柟咎峁?。

染料:活性藏青GG(德司達(dá)染料有限公司提供)

試劑:WLS助劑(環(huán)氧乙烷反應(yīng)基團(tuán)類，自制)、明膠(工業(yè)用品，天津市天力化學(xué)試劑有限公司)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、氫氧化鈉(分析純)、氯化鈉(分析純)、純堿 (分析純)、皂片。

儀器:雙列四孔恒溫水浴鍋(北京科偉永興儀器有限公司)、Color i7電腦測(cè)色儀(愛色麗顏色科技有限公司)、HS型高溫電腦程控染樣機(jī)(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)、BS110S電子天平(北京多利斯天平有限公司)等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 明膠蛋白助劑的制備

在適當(dāng)規(guī)格的燒杯中加入質(zhì)量比為1:9的明膠和水，然后在60℃下攪拌溶解60min，得到淡黃色膠體液體，完全冷卻后液體成凝膠狀固體。

1.2.2 陽(yáng)離子明膠蛋白助劑的制備

在500 mL三口燒瓶上分別裝上攪拌器、溫度計(jì)、分液漏斗，然后將500mL三口燒瓶用支架支在恒溫水浴鍋上;水浴鍋升溫至一定溫度，將溶解的明膠蛋白和自制的WLS依次加入三口燒瓶中，打開攪拌器攪拌，使其均勻混合，升至一定的反應(yīng)溫度后用分液漏斗滴加溶解好的NaOH溶液;恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)物若干小時(shí)，即制得淡黃色透明的陽(yáng)離子明膠蛋白助劑。

1.2.3 染色工藝

活性藏青GG用量4%(omf)，浴比1∶30，織物60℃入染，15min后分批加入80g/L的 NaCl，續(xù)染30min后，以2℃/min升溫至80℃，分批加入20 g/L Na2CO3，后保溫固色50 min。染色結(jié)束后，水洗、皂洗。

1.2.4 皂洗工藝

將染色布與同質(zhì)量的白布縫合(針距為2－3cm)后，放入皂洗液(皂片2g/L、NaCO32g/L)中，在95℃，浴比1:30的條件下處理20min，取出布樣，用60℃熱水沖洗一次，再用冷水洗兩次，取出晾干后拆開縫合布。測(cè)試色布的耐皂洗色牢度，測(cè)定白布的沾色情況。

1.2.5 皂洗色牢度的測(cè)試

按GB/T3921.3-1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐洗色牢度:方法3》進(jìn)行測(cè)試，然后采用“GB/T 250—1995評(píng)定變色用灰色樣卡”和“GB/T 251-1995評(píng)定沾色用灰色樣卡”分別評(píng)定變色與沾色牢度等級(jí)。

2 結(jié)果與討論

2.1 明膠蛋白助劑制備工藝條件正交試驗(yàn)優(yōu)選

按照工藝1.2.2合成陽(yáng)離子明膠蛋白助劑，設(shè)計(jì)L25(54)正交試驗(yàn)。陽(yáng)離子明膠蛋白防沾皂洗處理?xiàng)l件:將合成的陽(yáng)離子明膠蛋白助劑按照工藝1.2.4應(yīng)用于皂洗中，助劑用量為40g/L。皂洗后測(cè)試沾色白布K/S值和色布皂洗后K/S值，按照1.2.5測(cè)色布的耐皂洗色牢度。結(jié)果如表2所示。

表1 陽(yáng)離子明膠蛋白合成條件的正交試驗(yàn)因素水平表

表2 陽(yáng)離子明膠蛋白合成條件正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2中的極差數(shù)據(jù)可以分析出，影響白布沾色因素的顯著順序?yàn)?明膠與WLS質(zhì)量比＞溫度＞NaOH用量＞時(shí)間。即明膠與WLS質(zhì)量比是影響白布沾色最顯著的因素，隨著明膠與WLS質(zhì)量比的減小，白布K/S值先降低后基本保持不變，明膠與WLS質(zhì)量比為1:10時(shí)白布K/S值最低，因?yàn)槊髂z是膠原蛋白膠解后的產(chǎn)物，是一種蛋白質(zhì)的混合物，其結(jié)構(gòu)上含有大量的－NH2、－COOH、－OH等極性基團(tuán)，主鏈上還含有大量的肽鍵(－CONH－)，在適當(dāng)?shù)臈l件下，能與含有環(huán)氧乙烷活性基的陽(yáng)離子改性劑WLS反應(yīng)，從而制備出一種陽(yáng)離子蛋白衍生物助劑，利用明膠蛋白助劑分子中含有酰胺鍵和陽(yáng)離子性，與活性染料形成氫鍵、范德華力和離子鍵，起到防沾污的效果;其次，溫度也是對(duì)白布沾色K/S值影響顯著的因素，在溫度為70℃時(shí)，白布K/S值最小，這可能是因?yàn)闇囟雀哂?0℃時(shí)，明膠降解增多導(dǎo)致分子量減小，WLS上的環(huán)氧基水解，從而所合成的助劑防沾效果下降。并且防沾助劑的應(yīng)用對(duì)織物耐皂洗色牢度的提高有一定的影響。

綜上所述，以白布K/S值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過正交試驗(yàn)法優(yōu)化出有利于提高防沾效果的陽(yáng)離子明膠蛋白助劑的合成工藝條件為:合成溫度70℃，合成反應(yīng)時(shí)間 3 h，M(蛋白)∶M(WLS)=1∶10，NaOH 用量為WLS質(zhì)量的1.8%。

2.2 復(fù)配防沾助劑的制備

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)具有優(yōu)異的膠體保護(hù)性能和與染料的絡(luò)合能力，良好的抗再沉積性能。因此本文選用陽(yáng)離子明膠蛋白助劑與PVP復(fù)配作為新的防沾助劑。

2.2.1 各助劑不同用量的防沾色效果

在皂洗過程中分別將不同用量的陽(yáng)離子明膠蛋白助劑、PVP和復(fù)配物(PVP:陽(yáng)離子明膠復(fù)配比為1:30作為防沾助劑，皂洗后測(cè)試色布K/S值、皂洗色牢度和沾色白布K/S值，結(jié)果見表3和4。

表3 各助劑不同用量對(duì)白布沾色和皂洗效果的影響

表4 各助劑不同用量對(duì)防沾色系數(shù)和色布耐皂洗色牢度的影響

由表3和表4可以看出，陽(yáng)離子明膠蛋白助劑與PVP在皂洗中都具有防沾皂洗效果，并且PVP的防沾效果和皂洗效果都較好，然而PVP價(jià)格昂貴，考慮到成本問題不利于單獨(dú)使用;陽(yáng)離子明膠蛋白助劑單獨(dú)使用用量太大。在相同用量下，陽(yáng)離子明膠蛋白助劑與PVP復(fù)配后作為皂洗防沾劑不僅具有比陽(yáng)離子明膠蛋白助劑更好的防沾效果，而且改善了單獨(dú)使用陽(yáng)離子明膠蛋白助劑用量大的缺點(diǎn)，同時(shí)陽(yáng)離子明膠蛋白助劑具有蛋白的性質(zhì)具有環(huán)保型。因此考慮到成本和防沾皂洗兩因素，可以采用陽(yáng)離子明膠蛋白助劑與PVP的復(fù)配物作為活性染料染棉織物皂洗過程的防沾助劑，降低白地沾污。

2.2.2 陽(yáng)離子明膠蛋白助劑與PVP復(fù)配比的優(yōu)化

將陽(yáng)離子明膠蛋白助劑與PVP按一定比例復(fù)配后應(yīng)用于皂洗中，用量20g/L.結(jié)果表5所示。

表5 PVP與陽(yáng)離子明膠蛋白助劑復(fù)配比例對(duì)防沾效果的影響

由表5可以看出，陽(yáng)離子明膠蛋白助劑與PVP復(fù)配后作為新型防沾劑有良好的防沾色效果。因?yàn)榫垡蚁┗量┩橥?PVP)分子中含有五元環(huán)和內(nèi)酰胺特殊結(jié)構(gòu)，而活性染料中的官能團(tuán)(如羥基、羧基、氨基)易于和內(nèi)酰胺發(fā)生諦合作用，起到防沾污的效果，自制的陽(yáng)離子明膠蛋白助劑與洗滌液中脫落下來(lái)的染料作用力有可能大于染料與纖維之間作用力，并使脫落的染料穩(wěn)定地分散于皂洗液中，防止染料重新沾污織物，進(jìn)而達(dá)到有效去除織物上殘余浮色。當(dāng)PVP與陽(yáng)離子明膠的復(fù)配比為1:40和1:50時(shí)，在保證良好的色牢度的前提下，皂洗下來(lái)的浮色對(duì)白布沾色最小。PVP價(jià)格昂貴，考慮到成本最低，因此選擇PVP與陽(yáng)離子明膠蛋白助劑復(fù)配比1:50的復(fù)配物作為活性染料染色皂洗防沾劑。

3 結(jié)論

(1)利用明膠蛋白與自制的季銨型陽(yáng)離子交聯(lián)改性劑WLS反應(yīng)合成一種季銨型陽(yáng)離子蛋白助劑，然后再與聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)進(jìn)行復(fù)配，合成一種綠色環(huán)保型防沾助劑，具有良好的防沾污能力。陽(yáng)離子明膠蛋白助劑的合成工藝條件為:合成溫度70℃，合成反應(yīng)時(shí)間3 h，M(蛋白):M(WLS)=1∶10，NaOH 用量為 WLS 質(zhì)量的 1.8%。PVP與陽(yáng)離子明膠蛋白的復(fù)配比為1∶50。

(2)陽(yáng)離子明膠蛋白助劑與聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)按適當(dāng)比例復(fù)配，可以制備一種性能更好的皂洗防沾色助劑，可以減少助劑用量。但仍需進(jìn)一步改進(jìn)。

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