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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对黄色系天然染料染色性能和织物紫外防护性能的影响袁卫;张瑞萍;徐建华;欧卫国;王月华;翁柳燕【摘要】分析了棉织物阳离子改性对黄色系中草药姜黄和大黄染色效果的影响,测试了染色织物的耐洗、耐摩擦色牢度及紫外防护功能.结果表明棉织物阳离子改性提高了这两种黄色素上染织物的染色深度.棉织物的阳离子改性工艺为:阳离子改性剂用量20 g/L,NaOH用量10 g/L,改性温度60℃和70℃,改性时间40～60 min.染色织物干摩和皂洗沾色(棉)牢度都较好,达到4-5级;浅色织物的湿摩和褪色牢度分别为4-5级和3-4级.姜黄和大黄染色的棉织物均具有一定的紫外防护功能.【期刊名称】《纺织科技进展》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】5页(P17-21)【关键词】姜黄;大黄;棉织物阳离子改性;防紫外性能【作者】袁卫;张瑞萍;徐建华;欧卫国;王月华;翁柳燕【作者单位】南通大学纺织服装学院,江苏南通226019;南通大学纺织服装学院,江苏南通226019;南通金仕达超微阻燃材料有限公司,江苏南通226019;南通金仕达超微阻燃材料有限公司,江苏南通226019;南通金仕达超微阻燃材料有限公司,江苏南通226019;南通大学纺织服装学院,江苏南通226019【正文语种】中文【中图分类】TS195.5随着生活水平的提高，消费者更加关注身体健康和环境保护。
人们逐渐认识到一些以合成染料染色加工的传统纺织品会对人体的安全健康和未来生存环境产生严重的破坏，开始推崇一些益于人体健康和无害于环境的生态纺织品。
中草药植物染料来自于可更新的自然资源，具有药理作用[1]，在染色过程中，植物香味成分与色素被纤维吸收，对人体有特殊的药物保健作用。
用中草药染料开发保健功能的染色纺织品，既能满足人们对审美、健康及功能的多重需要，同时对中药的传承有重要的现实意义和历史意义。
中药姜黄是最鲜艳的天然黄色染料之一，其主要成分是黄色的姜黄素、脱甲氧基姜黄素和双脱甲氧基姜黄素，存在于姜黄根茎和根块中的色素[2]。
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。
纤维素阳离子改性剂的合成及应用一、绪论1.1实验目的1、了解阳离子改性剂的合成方法2、了解阳离子改性剂与纤维素作用的原理及改性方法3、了解纤维素织物的染色性能的测定方法4、掌握电位滴定法测定叔胺含量的方法5、掌握分光光度法测织物的上染率1.2实验原理及意义纤维素中的羟基在水中能部分电离，使纤维素带负电荷，当用活性、直接等阴离子染料对其进行染色时，由于染料与纤维素带相同电荷，存在一定排斥力，染料不易与纤维素结合，为此，用这些染料对纤维素染色时，染料的利用率不高，这样不仅增加染料的消耗，还会加重环境污染。
将纤维素接枝阳离子基团，使纤维素带正电荷，这样无疑能提高染料的上染率。
本实验合成阳离子改性剂的方法及改性原理如下：R 3N+ClCH 2CH CH 2OHX [R 3NCH 2CH CH 2]X+_[R 3NCH 2CH CH 2]X+_OHClNaOH[R 3NCH 2CH CH 2]O+XCell--OH+[R 3NCH 2CH CH 2]O+X NaOH 3NCH 2CHCH 2 OCell]OH+X_二、实验内容1.1、叔胺含量的测定（2012年7月3日）1、配制0.2mol/L 盐酸（异丙醇–乙二醇 1:1）标准溶液200mL 。
取浓盐酸（质量分数37%，比重1.18g/ml ，HCl 的摩尔质量36.5g/mol ）3.4mL 即可，倒入试剂瓶中，加入1:1异丙醇–乙二醇溶液至200mL ，盖上瓶塞摇匀。
2、用基准物碳酸钠来标定配制的HCl 溶液，用甲基橙作指示剂。
（1）、原理Na 2CO 3+2HCl=NaCl+H 2O+CO 2↑（2）、步骤用电子天平减量法量取0.2——0.3g 无水Na 2CO 33份置于3个250mL 锥形瓶中，记下每份的重量，各加50mL 水溶解，添加3—4滴甲基橙指示剂，用盐酸溶液分别滴定，终点溶液由黄色突变为橙色，且半分钟内橙色不退去，则达到滴定终点，记下所消耗的盐酸体积，则根据Na2CO3质量求得酸的浓度。
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。
阳离子改性棉的中性染料染色性能摘要：用改性剂对纤维素纤维进行改性，以引入季铵阳离子基,提高染料上染百分率，降低废水污染.通过试验，确定了最佳工艺处方:改性剂A浓度10%owf,改性处理温度80℃,时间60min,NaOH浓度3g/L。
结果发现，阳离子改性后的棉织物可以用中性染料染色,并能获得令人满意的染色效果。
关键词：染色;改性，阳离子;棉织物纤维素纤维在染浴中带负电荷，而大多数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。
这些电解质随染色废液排出,给环境造成了极大的污染。
对纤维素纤维进行化学改性，通过用含有不同活性基团(如环氧基，活性卤,乙氧基或氨基)的反应性阳离子改性剂预处理棉，减少或消除纤维上的负电荷效应,以提高纤维对染料的吸附能力。
研究中用聚环氧氯丙烷的胺化物作为纤维素纤维的改性剂,在棉纤维上引入阳离子铵基，从而提高染料的上染百分率，并用酸性黑194对其染色,研究了中性染料在阳离子棉上的上染性能。
1 试验部分1.1 材料和仪器织物19.7/19.7268/268纯棉布，经过退浆,煮练，漂白,丝光。
药品氢氧化钠(分析纯)，改性剂A，酸性黑194。
仪器RY-25012常温型振荡染色机。
电子测色配色仪Color-Eye7000A(GretagMacbeth公司)，红外线实验室染色仪INFRA-RED2000SERIES(Roaches公司)。
1.2 测试指标K/S值织物表面的颜色深度可用Kubelka-Munk函数来表示,按下式计算：式中，K/S表示表观深度,R为反射率。
1.3 改性与染色工艺1.3.1改性工艺改性剂A浓度x%(owf);NaOH浓度yg/L;预处理浴比80:11.3.2染色工艺染料酸性黑194用量8%(owf).酸性黑194对未处理棉纤维基本不上染，但是对改性后的棉纤维有很强的亲和力，上染速率很快，得色量也很高,可以直观地反映改性剂A的处理效果。
阳离子改性棉织物活性染料染色研究2011-07-05 来源: 朱清,张光先,贺文娟,高素华(互联网) 点击次数：660关键字：棉;接枝;活性染料;染色棉纤维是世界产量最大的天然纺织纤维,目前一般用活性染料染色以保证棉织物的染色色牢度.但是,由于活性染料在设计时,为了没有与织物发生化学的活性染料形成的浮色在煮浮色工艺中易于被洗脱,在活性染料的分子设计中,活性染料被引入了较多的电荷,同时发色基团小,因此水溶性较高,导致染色时染料的上染率和固色率低,需要高浓度的盐进行促染,产生大量的印染废水.因此,研究棉织物接枝阳离子改性染色的研究报道较多.棉纤维阳离子化试剂按试剂与棉纤维的结合方式分为反应型和非反应型,近年来,棉纤维阳离子化试剂的合成与应用绝大部分都是反应型,反应型阳离子化试剂分子结构中既包含可与棉纤维反应的活性基团,又含有可以促染的阳离子基团或氨基.目前,阳离子化试剂有环氧类、季铵盐类以及壳聚糖以及变性淀粉类等等,改性后的染色性能有所提高,但上染率和固色率还不尽如人意,研究用环氧丙基三甲胺改性丝绸织物,提高丝织物的染色性能的基础上,本文研究用2,3环氧丙基三甲基氯化铵对棉织物进行改性,拟大幅度提高棉织物的固色率、色牢度和开发高效缓染剂.1材料与方法1.1.仪器与药品药品:棉织物(市售),硫酸钠(Na2SO4),碳酸钠(Na2CO3),平平加O(PPJO),三甲胺(化学纯,上海试剂三厂),环氧氯丙烷(分析纯,成都市科龙化工厂试剂厂),四丁基溴化铵(分析纯,上海化学试剂公司),活性B2RLN橙,活性X3B100%艳红,活性KR100%艳橙,活性KNG翠蓝(浙江温岭市染料化厂).仪器:数显恒温水浴锅HH4(国华电器有限公司),DHG9070A电热恒温鼓风干燥箱(上海齐欣科学仪器有限公司),TU一1810紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司),SW12型A耐洗色牢度试验机(无锡纺织仪器厂),CTA评定变色用灰卡(中国纺织科学研究院纺织工业标准化研究所).1.2试验方法1.2.1.环氧丙基三甲基氯化铵的合成在100mL的烧瓶中加入50mL33%三甲胺和0.5g四丁基溴化胺,放在盛有冰水混合液的恒温水浴.里,用恒温水浴自带的磁力搅拌器进行搅拌,同时缓慢滴加环氧氯丙烷,滴加速度12mL/min,共加入环氧氯丙烷15mL(过量),滴加完之后继续保温30~40min,然后加热恒温至35,再搅拌反应6h.反应结束后静置1h,待过量的环氧氯丙烷分层后,用分液漏斗分离环氧氯丙烷.1.2.2.棉织物接枝阳离子方法用稀硫酸调节合成的环氧丙基三甲基氯化铵水溶液至pH=7左右,调节时,用酸度计测定pH值.加入硫酸后,摇匀10min 平衡后再观察pH值.然后用蒸馏水稀释10倍.常温下将棉织物浸渍在环氧丙基三甲基氯化铵水溶液中,浸渍时间20min,浴比1!20,用摇床摇动混合均匀.浸渍结束后取出轧干,带液率100%左右.然后在烘箱中50烘干,再用100烘焙50min 之后取出,用蒸馏水洗涤、晾干.1.2.3棉织物染色及上染率测试方法普通棉织物染色:活性橙B2RLN,活性艳红X3B100%,活性艳橙KR100%,活性翠蓝KNG共4种染料对织物重为2%.染色时用硫酸钠试验各种染料对棉织物染色的直接性,硫酸钠在染液中的质量浓度0,10~60g/L,上染时间50min,浴比1：50,染色温度分别为60,30,80,60,上染率=(染液原始浓度[1]残液浓度)/染液原始浓度*100%,其中残液浓度计算方法:用紫外可见分光光度计进行光度测量,将得到的吸收值代入标准方程,所得到的数值就是残液浓度.改性阳离子棉织物染色:均为无盐染色,其余染色条件与普通棉织物染色条件相同.同时加入浓度分别为0.05,0.1,0.15,0.2g/L的十二烷基硫酸钠作为缓染剂,降低上染速度.1.2.4固色上染完成后,在染液中加入碳酸钠进行固色,碳酸钠终浓度为10g/L,时间30min.活性橙B2RLN,活性艳红X[1]3B100%,活性艳橙KR100%,活性翠蓝KNG的固色温度分别为60,45,90,601.2.5棉织物染色后的皂洗牢度测试方法温度60℃、浴比1：50条件下皂洗30min(0.1%碳酸钠,0.1%肥皂),用CTA评定变色用灰卡确定色牢度等级.1.2.6棉织物染色后的棉沾和丝沾牢度测试方法60℃、浴比1：50条件下皂洗30min(0.1%碳酸钠,0.1%肥皂),用棉、丝作为标样,然后用CTA评定沾色用灰卡确定色牢度等级.1.2.7改性阳离子棉织物染色后的干摩擦与湿摩擦牢度测试在Y571B型摩擦色牢度仪上摩擦60次,然后用CTA评定沾色用灰卡确定色牢度等级.2.结果与讨论2.1活性橙B[1]2RLN等4支活性染料在棉织物的上染直接性图1~图4是活性橙B2RLN等4支活性染料在普通棉织物的上染率和固色率与硫酸钠浓度的关系从图中可以看到,活性橙B2RLN的上染率和固色率随硫酸钠浓度的升高而迅速升高.并很快出现饱和现象.固色率达到90%以上,具有良好的直接性.活性艳红X3B100%等其它3支活性染料,上染率和固色率随硫酸钠浓度的升高基本上线性升高,没有出现饱和现象.最终上染率和固色率不及活性橙B2RLN,但固色率都在60%以上,上染直接性还是比较好.2.2.阳离子改性棉织物的上染曲线棉织物接枝2,3环氧丙基三甲基氯化铵的接枝增重率为0.67±0.04%.图5是接枝阳离子棉织物用4种活性染料在无盐促染条件下的上染曲线.从图中可以看到,4种染料的上染速率都很快,上染过程在10min内可达90%以上,上染率分别为99.85%,99.89%,98.81%,99.98%.肉眼观察染色残液无色透明,.无残留染料.需要说明的是:在分光光度计上测定染色残液中染料吸光度时,一般用蒸馏水作对照,如果改用在60℃恒温40min的普通棉织物浸泡水溶液作对照进行测定,染色残液的吸光度就为0,计算出的上染率达到100.0%,即表明该染料在无盐条件下对改性阳离子棉织物的上染率很可能已经达到100.0%,只是棉织物在染色过程中有极少量的杂质溶于水中,使得染液中染料吸尽后如果用蒸馏水作对照,仍然能够测到染色残液有很低的吸光度,所以计算显示的上染率略小于100%.随后在固色、煮浮色过程中,上染的染料完全不会褪入溶液中,溶液中观察不到有颜色褪下来.改性阳离子棉织物具有如此高的上染率,是棉织物上带有的大量阳离子对阴离子染料的电性吸附作用力所致.同时改性阳离子棉织物固色率与上染率一致,表明接枝在棉织物上的阳离子对阴离子极强的相互作用不仅能使染料竭染,同时还起着固色的作用.因为染料即使在棉织物上上染率达到100%,但染料与织物的化学反应效率也不可能达到100%,必然有部分染料被水解成为浮色,这些浮色在煮浮色工艺中应该会褪入溶液中,没有出现这种现象是因为接枝在棉织物上的阳离子对阴离子染料产生了强的吸引作用,这种作用与通常采用阳离子固色剂进行固色的原理类似.不同之处在于:普通固色时阳离子固色剂是吸附在织物上的;而接枝阳离子棉织物的阳离子是以共价键的形式接在织物上的,不会在皂洗时溶入水中,所以其固色率要高得多.2.3十二烷基硫酸钠(SDS)对阳离子改性棉的缓染作用接枝阳离子棉织物活性染料的上染速度非常快,在10min内可达到90%以上,容易引起染色不匀,所以,用十二烷基硫酸钠做缓染剂,研究了阴离子表面活性剂的缓染作用.图6~图9是4支活性染料在不同SDS浓度下的缓染效果。
