阳离子改性剂在棉纤维上改性

棉织物阳离子改性及其涂料染色技术探析经济的快速发展促进了我国纺织、印染行业的快速发展.棉纤维是世界上产量最多的天然纺织纤维，在对棉织物进行染色的过程中使用天然染料会产生棉织物染率较低且色牢度较差的问题，为解决这一问题在对天然棉织物进行染色的过程中使用阳离子改性剂来对天然棉织物进行阳离子化改性，并在天然棉织物的染色过程中使用涂料染色技术来提高天然棉织物的染率并提高色牢度。

文章将在对阳离子改性天然棉织物涂料染色技术进行阐述。

标签：天然棉织物；涂料；染色；阳离子改性前言天然棉织物是世界上产量最多的天然纤维，其用途十分广泛，在对棉织物进行染色的过程中使用天然染料会产生天然棉织物染率较低且色牢度较差的问题，涂料染色具有色谱齐全、色泽鲜艳、拼色方便等特点，相對于天然染料具有十分明显的优势。

同时，涂料染色还具有染色工艺简单、流程短、能耗少并且对环境的污染程度较低，是一种较为绿色环保的染色技术。

不足之处是涂料染色中所使用的涂料色浆颗粒较大，与天然棉织物的结合性较差，同时涂料中的颜料离子与天然棉织物纤维表面都呈现出阴离子性，从而使得涂料粒子与天然棉织物纤维呈现出排斥，从而使得涂料染色在天然棉织物中的应用效果不佳，通过使用阳离子改性剂对天然棉织物进行阳离子化可以使得涂料粒子中的阴离子与阳离子结合，提高了涂料染色的效果与色牢度。

1 涂料染色简介涂料染色技术能够适用于各种纤维织物及混纺织物的染色，其主要原理是通过使用粘合剂来将各种不同特性的颜料固定附着在各种纤维织物上从而达到染色效果的一种新型技术，涂料染色具有染色色谱齐全、日晒验收固定好等，而且通过使用涂料染色技术在完成布匹的染色后可以经过水洗工序，具有工序短、节水、能耗低、成本低等优点。

涂料染色技术在具有以上优点的同时还存着一些不足之处：涂料染色中所使用的颜料颗粒大小，对于涂料染色在棉织物中的浸染效果影响较大，当涂料染色所使用的颜料的颗粒较大时，涂料染色效果不强、牢度差、色光偏差较大，而当所使用的颜料的颗粒较小时，虽然在涂料的着色率以及牢度方面性能不错但是对于涂料染色后的棉织物颜色的艳丽度影响较大。

棉织物阳离子改性工艺及染色性能探究程珊;曾登【摘要】为解决天然染料在纯棉织物上上染率低和色牢度差的问题,用自制季铵基阳离子改性剂对棉纤维进行阳离子改性.通过单因素试验,探讨了改性剂浓度、碱剂浓度、改性温度及时问对改性纯棉织物K/S值的影响,确定出纯棉织物的最佳改性工艺条件;在最佳改性工艺条件下用4种天然染料对改性棉纤维和未改性棉纤维进行染色试验.结果表明改性剂改善了天然染料在棉织物上的染色性能,当改性剂浓度为15～20 g/L,改性温度为60～70℃,氢氧化钠浓度为6～9 g/L,改性时间为50～60 min时,K/S值显著提高,但匀染性并未得到明显改善,需深入研究.【期刊名称】《纺织科技进展》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P48-50,76)【关键词】棉织物;阳离子改性;天然染料染色;K/S值;染色性能【作者】程珊;曾登【作者单位】纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室培育基地,湖北武汉430200;武汉纺织大学纺织科学与工程学院,湖北武汉430200;纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室培育基地,湖北武汉430200;武汉纺织大学纺织科学与工程学院,湖北武汉430200【正文语种】中文【中图分类】TS193.5化学合成染料中部分染料在使用过程中会分解出致癌芳香胺，经过人体的代谢作用使细胞的脱氧核糖核酸（DNA）发生结构和功能的变化，成为人体病变的诱发因素，引发癌症或过敏［1］。

天然染料绿色环保，有良好的环境相容性和药物保健性，对人体副作用小，近年来人们重新开始重视天然染料的使用。

天然染料用于丝绸、羊毛等蛋白质纤维上染率和色牢度都较高［2］；用于棉织物染色存在着上染率低和色牢度差的问题［3－5］。

为此实验自制季铵基阳离子改性剂对棉纤维进行阳离子改性，并研究最佳染色方案及影响因素。

1 实验部分1.1 材料和仪器织物：纯棉机织布。

药品：三乙胺（上海凌峰），环氧氯丙烷（国药集团），浓盐酸（开封东大），氢氧化钠（上海实验），无水碳酸钠（上海实验），天然染料（栀子黄，可可，红花黄，高粱红）。

阳离子改性棉织物的染色性能
材料：10cm*10cm的纯棉布（已退浆）
药品：NaOH （工业品）
聚环氧氯丙烷胺化物阳离子改性剂（实验室制备，有效含量20%）
改性原理：聚环氧氯丙烷胺化物是含有氯甲基的阳离子化合物。

在碱性条件下纤维素纤
维形成Cell-O-阴离子，进攻聚环氧氯丙烷胺化物上的碳原子，进行亲核取代
反应，氯离子离去，形成阳离子化改性棉织物，其反应式如下：
改性工艺配方（g/L）
改性剂用量50g/L
氢氧化钠15g/L
浴比20：1
时间40min（20~60）
工艺流程：按处方配制改性剂/氢氧化钠溶液，加热至40度，投入棉织物，然后以2度/min
速率升至一定温度（95度左右），保温一段时间，取出织物，水洗至中性，
烘干待用。

（热水洗—冷水洗3次—挤干—凉干—染色—水洗—皂洗—水洗
—烘干）
染色配方：大红4%（owf）浴比30：1
元明粉10g/L（0~25）
PH值8（7~11）
温度60 度（30~80）
时间40min（10~60）
上染率计算公式：
式中：m——染色前染液稀释倍数；
n——染色后染液稀释倍数；
A0——染色前染液稀释m倍后的吸光度；
A1——染色后染液稀释n倍后的吸光度。

094 中国纺织 2016F ocus Cotton Textiles | 棉纺一线文｜本刊记者 许海坡新疆快速崛起的纺织产业是近年来产业变革的焦点，然而如何屏蔽传统印染工序为纺织业带来的高耗能、高耗水、高污染等问题，进而发展节能、清洁环保的印染产业却是新疆纺织发展的一个瓶颈。

2015年，哈密绿天使纤维科技有限公司与香港纺织科技咨询公司合作研发的“棉纤维阳离子改性无盐无碱染色”技术一经发布，便在业内引起了不小的波动。

这项技术不仅可以大幅度降低污水排放，而且还可以高效节省能源和水资源，提高织物上色率及品质要求，从根源上解决染色污染问题。

在纺织印染生产不添加盐、碱、固色剂等化学品，生产出的棉纤维具有无毒、无害、不掉色等优点，使用其制作成的医疗卫生、贴身衣物、美容等纺织品对皮肤无刺激、无伤害，且织物各项指标完全符合环保纺织品标准要求。

“棉纤维阳离子改性无盐无碱染色”技术是在棉纤维染色前用阳离子对棉纤维进行改性来改善活性染料在棉纤维的染色性能，在染色环节不用高温（水温不超过60度）、不用漂洗（用水量是传统用水量的10%）、生产用水全部循环使用（染色后的水是清水，对外不排放，对环境没有污染）、染后的纤维不掉色。

该技术突破了传统染染色污染重的特点，实现了印染工序无盐、无碱、连续化染色，织物染色深度高了80％以上，同时节约能源50％、节水90％、节棉纤维阳离子改性技术引领产业变革约染化料25％~35％、污染物排放减少90％,提高工作效率40~60％。

该技术通过优化棉织物改性工作，改变了棉织物的染色工艺，活性染料在改性棉织物上的耐洗色牢度达到5级，实现了上染百分率高达90%以上，工业废水排放量基本为零，且工业废水中不含有毒有害物质，实现了操作简单，低碳环保、无工业废水。

该技术的优点就在于染色过程简单，更易控制生产；工艺简单，对染料性能的依存性降低；不必担心染料水解的问题；染深色时没有阻染现象；高上染率和固色率，减少对三原色染料性能的依赖；减少其他化学品的使用量。

2010年 2 月阳离子改性蛋白助剂WLS-10在棉印染上的应用（西安工程大学 陕西 西安 710048）摘要：用自制的阳离子改性蛋白助剂WLS-10对棉织物进行改性，然后采用活性染料无盐染色。

通过研究确定出改性剂WLS-10改性棉织物的最佳工艺条件，并评价改性织物活性染料的染色性能。

结果表明，改性棉织物采用活性染料无盐染色，可获得比未改性棉织物常规加盐染色更高的上染百分率和染色牢度，并具有更好的润湿性。

WLS-10助剂改性的棉织物可实现活性染料无盐染色。

关键词：改性；无盐染色；活性染料；棉织物中图分类号：TS 193.2 文献标识码：B 文章编号：1005-9350(2010)02-0035-05收稿日期：2009-09-16作者简介：卢焕敏（1985-），女，河南许昌人，西安工程大学在读硕士研究生，主要从事纺织品功能整理理论与技术的研究卢焕敏 王雪燕 陈 乐 丁 娟活性染料染纤维素纤维存在吸尽率和固色率低的问题，染浴中往往需要加入大量的无机电解质盐来提高染料的上染百分率。

这些电解质随染色废液排出，给环境造成了极大的污染。

用含有不同反应性基团的胺类或季铵盐类阳离子低分子物或高分子物改性剂对纤维素纤维进行化学改性，减少或消除纤维上负电荷效应，显著提高纤维对阴离子染料吸附能力，从而为实现活性染料低盐、或无盐染色提供一条有效途径[1]。

本实验采用自制的阳离子改性的高分子鸡毛蛋白助剂WLS-10对棉织物进行改性。

WLS-10是一种用含有环氧乙烷活性基阳离子助剂改性的鸡毛蛋白助剂。

此改性剂不仅含有正电荷，而且含有蛋白结构所具有的氨基、羟基等极性基团，易溶于水。

在碱性条件下与纤维素纤维有很好的反应性。

用其改性棉织物，可增强对阴离子活性染料的吸附性能，实现活性染料无盐染色，同时有望进一步改善棉织物的服用性能。

本文重点研究WLS-10助剂对棉织物的改性及其改性织物活性染料无盐染色性能。

1.1 材料材料：纯棉织物:20×20，60×60，47＂，阳离子改性蛋白助剂WLS-10：自制。

1绪论1.1引言纺织印染行业是我国历史悠久的传统行业，同时也是我国的支柱产业之一。

其中印染行业由于加工与生产工艺环节上的落后，逐渐成为重点关注的高污染、高能耗、高排放的“三高”行业之一。

2013年，全国印染行业的总耗水量达到了100亿吨，污水排放则占到了国工业总排放量的12%。

特别是印染废水，其因为有着有机物含量高，色度深，电解质含量高等特点，成为了一种难以清理的工业废水。

因此，以新型节能环保的印染工艺取代落后、高污染的旧工艺的行动刻不容缓。

目前世界上产量最大的纺织纤维即是纤维素纤维，其可纺性强，吸湿性好，在穿着时同时又具有较好的舒适性，在生活生产中被广泛应用[1]。

近年来由于纤维素纤维的飞速发展，同时像直接染料、还原染料等染料在染色过程中造成的环境污染问题层出不穷，所以活性染料取而代之成为了纤维素纤维纺织品（特别是棉织物）染色最重要的一类染料。

活性染料的色彩鲜艳、色谱广泛、色牢度好、适用性强，其各类性能较好。

然而在染色过程中，棉纤维大分子侧链上的羟基会在水溶液中发生水解，使得棉纤维整体呈负电性，染料阴离子会与棉纤维上的轻微负电荷发生排斥，从而导致其对于阴离子染料（如活性染料、直接染料等）的吸附性较弱。

在传统的活性染料棉织物染色工艺中，为了提高活性染料的上染率和固色率，需要加入大量无机盐，如硫酸钠、食盐等，以削弱染料阴离子与棉纤维上的轻微负电荷之间的排斥力，一般我们将这种过程叫做“促染”。

根据染料颜色以及染料结构不同，通常的用盐量围为30～150g/L。

然而由于在染色过程中使用的大量的无机盐无法进行回收和降解处理，染色后排放的带有颜色、同时又有较高含盐量的染色污水常会造成环境问题，如土壤盐碱化，水质改变等。

为了解决以上污水中含盐量过高的问题，近年来对于棉织物无盐染色工艺的需求日益提升。

目前使用最广泛的是对纤维素纤维阳离子改性的方法，其特点是比较直接、同时能够有效提高纤维直接性[2]。

其原理是引入阳离子基团与纤维素纤维分子上的官能团进行反应，降低染料阴离子基团与纤维负电性基团之间的库伦斥力[3]，对于阴离子染料的上染率有较大程度的提升。

棉阳离子改性工艺探讨李戎，田坤，邹衡（东华大学国家染整工程技术研究中心，上海，200051）摘要：确定了应用改性剂A阳离子化处理棉织物的最佳工艺条件。

对改性剂的浓度、改性处理的温度、时间和NaOH的用量等因素作了深入研究，确定了改性剂的浓度为10%owf，改性处理的温度80℃，时间60min，NaOH的浓度3g/L的最佳工艺处方。

对阳离子改性棉用中性染料染色的染色性能作了初步的探索。

结果表明，阳离子改性后的棉织物可以用中性染料染色并能取得令人满意的染色效果。

关键词：棉，阳离子改性，染色Study on the Process of Cationic Modified CottonLI Rong, TIAN Kun, ZOU Heng(National Engineering Research Center for Dyeing and Finishing of Textiles, Donghua University, Shanghai, 200051)Abstract: The optimal process conditions of cationic treatment of cotton fiber were determined. More investigations were conducted in some factors such as the concentration of the modifier, temperature, time and the amount of NaOH. A primary investigation on dyeing of cationic modified cotton with neutral dyes. And it was proved that cationic modified cotton dyed with neutral dyes has enhanced dye up-taking.Key words: cotton; cationic modification; dyeing纤维素纤维在染浴中带负电荷，而大多数用于染棉的染料均呈阴离子性(酸性染料、活性染料、直接染料以及还原染料隐色体等)，由于静电斥力，染料的上染受到抑制，染浴中往往需要加入大量的中性电解质来提高染料上染率[1] [2]。