阳离子改性剂Q-1在棉纱染色中的应用

第３５卷第１１期　２０１３年１１月　染整技术　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｄｙｅｉｎｇ　ａｎｄ　Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｖ０Ｉ．３５　Ｎｏ．１１　ＮＯＶ．２０１３　

阳离子改性剂Ｑ一１在棉纱染色中的应用　

赵后阳　（无锡市天然绿色纤维科技有限公司，江苏无锡２１４０２８）　

摘要为了在棉纱染色时提高染料的利用率，研究了阳离子改性剂Ｑ一１对棉纱的处理工艺。最佳处理工艺为：　改性剂Ｑ一１　７　ｇ／Ｌ，４８％的烧碱０．８　ｇ，Ｌ，温度７Ｏ℃，时间３０　ｍｉｎ，浴比１：３０。检测了改性棉纱的染色效果，　发现其强力、白度和毛效能满足后续加工的要求，得色量比未改性棉纱要高１０％左右，但是摩擦牢度较低，需　要进一步研究。　关键词　阳离子改性剂；棉纱；染色；活性染料；摩擦牢度　中图分类号：ＴＳ　１９３．２２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００５—９３５０（２０１３）１　１－００２７—０４　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｔｉｏｎｉｃ　ｍｏｄｉｆｉｅｒ　Ｑ－１　ｉｎ　ｃｏｔｔｏｎ　ｙａｒｎ　ｄｙｅｉｎｇ　

ＺＨＡＯ　Ｈｏｕ—ｙａｎｇ　（Ｗｕｘｉ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｇｒｅｅｎ　Ｆｉｂｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｘｉ　２１４０２８，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｄｙｅｓ　ｉｎ　ｃｏｔｔｏｎ　ｙａｒｎ　ｄｙｅｉｎｇ，ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃａｔｉｏｎｉｃ　ｍｏｄｉｆｉｅｒ　Ｑ一１　ｏｎ　ｃｏｔｔｏｎ　ｙａｒｎ　ｗａｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗａｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｙａｒｎｓ　ｗｅｒｅ　ｄｙｅｄ　ａｔ　７０℃ｆｏｒ　３０　ｍｉｎ　ｉｎ　ｂａｔｈ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　１：３０　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　７　ｇ／Ｌ　Ｑ－１　ａｎｄ　４８％ｓｏｄｉｕｍ　ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ　０．８　ｇｅＬ．Ｔｈｅ　ｄｙｅｉｎｇ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｙａｒｎ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｗｈｉｔｅｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｃａｐｉｌｌａｒｙ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｙａｒｎ　ｍｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｌｏｒ　ｙｉｅｌｄ　ｏｆ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｙａｒｎ　ｗａｓ　ａｂｏｕｔ　１０％ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｕｎｔｒｅａｔｅｄ　ｃｏｔｔｏｎ　ｙａｒｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ　ｒｕｂｂｉｎｇ　ｆａｓｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｙａｒｎ　ｗａｓ　ｌｏｗ，ｗｈｉｃｈ　ｎｅｅｄｓ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｃａｔｉｏｎｉｃ　ｍｏｄｉｆｉｅｒ；ｃｏｔｔｏｎ　ｙａｒｎ；ｄｙｅｉｎｇ；ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｄｙｅ；ｒｕｂｂｉｎｇ　ｆａｓｔｎｅｓｓ　

活性染料在染色时与纤维素纤维发生化学反应，　

二者之间形成共价键。它的耐洗牢度好，耐摩擦牢度　

高，色泽鲜艳，色谱齐全，染色工艺简单，操作方　便，在市场中广泛应用。有数据显示，活性染料中国　

市场需求量约为２０万ｔ【ｌ】，但是利用率不够高，一般　

为６５％～７２％，浪费严重。要解决这个问题，现行的　方法主要有２种，提高活性染料的吸着率和固着率。　

从染料的角度出发，多是在活性染料分子中引入２个　

或者多个活性基团，这是当前最有效的方法。这类活　性染料的产量已占到全部染色用活性染料的２／３『２　】，　

成为棉织物轧染与浸染的主体染料。从织物的角度出　

发，就是选用新型材料，或者对现有的材料做化学整　

理。棉织物的阳离子化改性处理是其中研究较多的一　

个方面［４－７］ｏ它的原理　主要是纤维素纤维在碱性条　件下形成纤维素阴离子（ｃｅ１卜一Ｏ一），进攻反应性季　铵化合物上的碳原子，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：　Ｃｅｌｌ－ＯＨ＋ＮａＯＨ——＋ＣｅｌｌＯＮａ＋Ｈ２Ｏ　

０　ＣＨ３　

ｃ。ｌｌ—ｏ一＋Ｈ　Ｈ—ｃＨ，一　一ｃＨ　—　Ｃｅｌｌ—Ｏ一＋ＨＣ～ＣＨ—ＣＨ，一Ｎ—ＣＨ　Ｃ１．＿＿二　＿一．　ｌ　ＣＨ３　ＯＨ　Ｃｌ　Ｈ］　

Ｃｅｌｌ－Ｏ－－Ｈ２Ｃ一２Ｈ—ｃＨ　一　一ＣＨｓＣ１一二！　堕　Ｉ　ＣＨ　

Ｏ－　ＣＨ３　ｌ　ＣｅＪｌ一０一Ｈ２Ｃ～ＣＨ—ＣＨ２一　—ＣＨ３　ｌ　ＣＨ，　

投稿日期：２０１３—０５—０７　作者简介：赵后阳，无锡市天然绿色纤维科技有限公司新品开发人员，硕士，主要从事新品纱线及面料的研究和开发。

　染整技术　第３５卷　

本文采用单因素和正交试验研究了棉纱的阳离子　

化改性工艺，测试了改性棉纱的物理性能和染色性能。　所用的改性剂Ｑ一１为季铵化合物配合物，经其改性处　理的棉纱物理性能变化不大，活性染料染色的上染率　

提高。这对提高活性染料的利用率有积极意义。　

１　试验　

１．１材料和仪器　材料：６０　ｓ／２棉纱（煮漂纱与丝光煮漂纱，埃及　

长绒棉），永光活性黄Ｈ—Ｅ４Ｒ，永光活性红Ｈ—Ｅ３Ｂ，　

永光活性蓝Ｈ—ＥＲＤ，阳离子改性剂Ｑ一１（鲁道夫化工），　匀染剂ＤＹ（上海佳和化工贸易有限公司），纯碱、　

氯化钠、４８％的烧碱（工业品）。　

仪器：ＹＧ０８６Ｃ型缕纱测长机（常州市第二纺织　

机械厂），ＦＡ２００４电子分析天平（上海圣科仪器设备　有限公司１，ＡＤ常温试样染色机（鹤山精湛染整设备　

厂有限公司），ＹＴ２２一Ｍ３—２型恒温烘箱（江苏启东市　

实验仪器厂），ＳＦ６ＯＯＸ型电子测配色仪（Ｄａｔａｅｏｌｏｒ），　

Ｍｌｌ一２型耐摩擦牢度仪（温州纺织仪器厂），ＳＷ一１２型　Ａ耐洗色牢度试验机ｆ无锡纺织仪器厂），ＹＧＯ２０Ｂ型　

电子单纱强力机（常州第二纺织机械有限公司）。　

１－２工艺流程　

棉纱准备一棉纱改性一染色一水洗一皂洗一烘　干一测试。　１。３改性工艺　

工艺配方：４８％烧碱Ｘ　ｇ／Ｌ，改性剂Ｑ一１　Ｙｇ／Ｌ，　

温度ｚ　ｏ（＝，时间Ｍ　ｍｉｎ，浴比１：Ｎ。　

工艺曲线如下：　

改性剂Ｑ一１　

Ｚ℃　ｔ　▲　

烧碱　保温处理Ｍｍ　

，烘干　

１．４染色工艺　工艺配方：活性染料１％（ｏｍｆ），氯化钠３０　ｇ／Ｌ，　

匀染剂ＤＹ　２　Ｌ，纯碱１５　Ｌ，８０℃，３０　ｖａｉｎ，保温　

４５　ｍｉｎ。浴比１：１５。　工艺曲线如下：　

洗　皂洗工艺：天然皂洗剂２　ｇ／Ｌ，浴比１：３０，９５　ｃＣ，　

１５　ｍｉｎ。　１．５测试　白度：将煮漂纱摇取５．００　ｇ，改性处理，水洗、　

烘干、梳理顺，均匀平整地缠绕在宽度为４　ｅｍ的长　条形硬纸板上并固定，再用电子测配色仪测量白度，　

测４次，取平均值。　毛细效应：在室温下，将５．００　ｇ棉纱梳理顺，　

剪成对等的２份，取其中１份，一端用铁夹夹住，　

用铅笔靠近铁夹沿直尺垂直纱线划线，另一端固定　在铁架上。纱线悬垂在５００　ｍＬ的烧杯上，向烧杯　

中注入０．５％的重铬酸钾溶液，至液面到达划线处　

计时，３０　ｍｉｎ后测量纱线润湿的最低高度，测量４次，　

取平均值。　

强力：按照ＧＢ／Ｔ　３９１６—１９９７《单根纱线断裂强　力及断裂伸长测定方法》测试。　

Ｋ／Ｓ值：将染色纱线梳理顺，均匀平整地缠绕在　

宽度为４　ｅｍ的长条形硬纸板上并固定，再用电子测　

配色仪测量计算ＫＩＳ值，测４次，取平均值。　耐洗色牢度：按照ＧＢ／Ｔ　３９２１—２００８《纺织品色　

牢度耐洗色牢度试验方法Ａ》，测试；按ＧＢ／Ｔ２５０—　

２００８《纺织品色牢度试验评定变色用灰色样卡》评　

定变色级别；按ＧＢ／Ｔ　２５　１－２００８《纺织品色牢度试验　评定沾色用灰色样卡》评定沾色级别。　

耐摩擦色牢度：采用摩擦牢度试验仪，按照ＧＢ／Ｔ　

３９２０—２００８《纺织品色牢度耐摩擦色牢度试验》测试，　

采用ＧＢ／Ｔ　２５１—２００８《纺织品色牢度试验评定沾色　用灰色样卡》评定沾色级别。　

耐碱沾色：采用ＧＢ／Ｔ　７０７３—１９９７《纺织品色牢度　

试验耐丝光色牢度》测试，采用ＧＷＩ＂２５１—２００８《纺织　

品色牢度试验评定沾色用灰色样卡》评定沾色级别。　

２结果与讨论　

２．１单因素试验　

２．１．１　阳离子改性剂Ｑ一１用量　从图１可以看出，棉纱经阳离子改性剂Ｑ一１处　理后，染色得色量增加明显。随着Ｑ—ｌ用量的增加，　

改性棉纱的染色Ｋ／Ｓ值逐渐增大。当Ｑ一１用量小于　

６　ｇ／Ｌ时，增加Ｑ一１用量，改性棉纱染色ＫＩＳ值增加　

显著，说明改性剂与棉纤维的作用很充分，显著提　

高染料的上染率；当Ｑ一１用量大于６　ｇ／Ｌ时，增加Ｑ一１　

用量，改性棉纱染色Ｋ／Ｓ值Ｎ￣Ｊｔｌ缓慢，趋向于平衡，　

说明此时改性剂Ｑ一１用量趋向饱和。这是因为增加　第１１期　赵后阳：阳离子改性剂Ｑ一１在棉纱染色中的应用　

改性剂Ｑ一１的用量，会使纤维上正电荷数目增多，　对带有负电荷的染料分子吸附增强，染料的吸附量　

增加。当Ｑ一１用量继续增加超过饱和值时，棉纤维　

的阳离子化程度不变。所以，阳离子改性剂Ｑ一１用　

量选择６　ｇ／Ｌ为宜。　

ｉ鹫　

Ｑ一１用量／（ｇ。Ｌ　）　烧碱１　ｇ／Ｌ，浴比１：１５，８０　ｏＣ处理３０ｒａｉｎ　图１　Ｑ一１用量对改性棉纱染色效果的影响　

２．１．２烧碱用量　从图２可以看出，改变烧碱用量对纱线阳离子　

改性处理，改性棉纱的染色深度变化很明显。当　烧碱用量小于０．６　ｇ／Ｌ时，增加烧碱用量，改性棉　

纱的染色　值变大，且幅度很大；当烧碱用量　

超过０．６　ｇ／Ｌ，小于０．９　ｇ／Ｌ时，改性棉纱的染色Ｋ／Ｓ　值随着烧碱用量的增加先是很缓慢的增加，到了０．９　

ｇ／Ｌ时略有下降。继续增加烧碱用量，Ｋ／Ｓ值减小。　这是因为在阳离子化过程中，一方面，纤维素纤　

维阴离子（ｃｅｌｌ—Ｏ一）与改性剂Ｑ一１发生亲核取　

代反应，适当增加烧碱用量，有助于反应进行。　

但是当烧碱用量过量时，溶液中的ＯＨ一成为主导　反应的亲核试剂，会阻碍纤维素纤维的亲核取代　

反应；另一方面，改性剂的耐碱稳定性不佳，易　

在强碱性环境下发生消除反应。因此，选择烧碱　用量为０．６～０．９　ｇ／Ｌ。　

趔　委　

烧碱的浓度／（ｇ。Ｌ　）　改性剂Ｑ一１　６　ｇ／Ｌ，浴比１：１５，８０℃处理３０ｍｉｎ　图２烧碱用量对改性棉纱染色效果的影响　

２．１．３改性温度　

由图３可知，在改性温度小于６０℃时，升高　

温度，Ｋ／Ｓ值增加很快；超过６０℃时，染色Ｋ／Ｓ值　的变化不明显；达到９０℃时，染色Ｋ／Ｓ值甚至比　８０℃时有所下降。这是因为适当提高温度能促进改　

性剂向纤维内部扩散，增加反应几率，也能加快改　

性剂中离去基的离开。但是亲核反应是一个放热过　

程，温度过高会阻碍改性反应共价键的生成，同时　会使改性剂发生消除反应。所以，选择改性温度为　

６０－８０℃　

趔　

温度／℃　改性剂Ｑ一１　６　ｇ／Ｌ，烧碱０．６　ｇ／Ｌ，浴比１：１５，处理３０ｍｉｎ　图３改性温度对改性棉纱染色效果的影响　

２．１．４改性时间　

由图４可知，在改性时间小于３０　ｍｉｎ时，随着　时间的延长，改性棉纱的染色Ｋ／Ｓ值增大；超过３０　

ｍｉｎ时，染色Ｋ／Ｓ值随处理时间的延长而减小。这可　

能是因为改性反应在３０　ｍｉｎ时就已经完成，继续延　

长时间，改性剂Ｑ一１分子在碱性环境中水解的几率　

增加，削弱了阳离子化的效果，最终减小对染料负离　子的电荷吸附，降低染色深度。所以，选择处理时间