棉纤维阳离子改性及应用探究

作者简介 ：踪丈争 （９ ０） １ ９一 ，女 ，江 苏徐 州人 ，大学生 ，染
料助剂生 产与应用专业
ｌ１一Ｅ ０ Ａ ３ 电热 鼓 风干 燥箱 （ 海 实验 仪器 厂 有 限公 上
１ ４
染
整
技
术
Ｖ １ ３Ｎ ．２ ｏ． ｏ１ ３
Ｄｅ ．０１ ｅ２ １
司 ）、Ｄ — Ｆ Ｏ Ｐ Ｕ 型测色 配色仪 （ Ｃ Ｓ６Ｏ ＬＳ 瑞士Ｄ ｔ ｃ ｌｒ ａ ａ ｏ ｏ
表１正交试验表 ．
由 图３ 知 ： 改 性 剂 对 棉 纱 改 性 时 ，在 ｐｔ 可 ｉ 为 ７ ｌ 范围 内，随工作液ｐ 值 的升 高 ，改性棉 纱染色 ～ １ Ｈ 后Ｋ Ｓ 增加 ，即纱 的表面 深度增加 。但 当工作液 的 ／值 ｐ 值继续 升高到 １ 以后 ，Ｋ Ｓ Ｈ ０ ／ 值下 降，ｐ 值为９ ／ Ｈ 时Ｋ Ｓ 值 最 大 。在 碱 性条件 下 ，改 性剂 中环氧 基 团开环 并 和 纤 维大 分子 中 的羟 基 发生 反应 生成共 价 键 ，使改 性剂 中 阳离子 季铵 基 团被接 枝到 纤维 上 ，从而 使纤 维带 上 阳离子 基 团 。但 是 ，碱 性 太强 改性 剂与 氢氧 根 离子结合 ，不利于改性剂接到纤维上 。
由图２ 知 ：改性 的棉纱 比未 改性 的棉 纱打 出的 可 红外光谱 图有 明显变化 ，阳离 子改性棉纱在 １ ５ ｃ ０ ０ｍ 处吸 收有掩 盖， 明除了有Ｃ ０ Ｃ 伸缩 振动 外 ，还 证 一一 键 有Ｃ Ｎ — 键伸缩振动 ，说 明棉纤 维素上 的部分 羟基被季 铵基 取代 。涂 料分 子及颗 粒均 呈 电中性 ，但 是 ，用 于 纤维 染色 的商 品涂料 中含 有表 面活性 剂 ，这些 表 面 活性 剂 中部 分 为阴离 子表面 活 性剂 ，其 目的是 为 了使涂 料在 应用 时保持 足够 的水 分散性 。因此 ，商 品涂料 颗粒表 面 吸 附大 量 的阴离 子表 面活性 剂 ，这 些表面 活性 剂 的亲油基 依靠 疏水 键 、氢 键 和范 德华 力与涂 料颗 粒表 面分 子发 生吸 附 ，而 亲水 基伸 向水 中 ，这 种 吸附结 果使涂 料 颗粒表 面呈 负 电荷 。棉纱 在水 中其表 面 也为 负 电荷 ，同时涂料 颗粒 对棉 纱没 有亲和 力 ， 因此 ，直 接用 涂料对 棉 纱进行 染色 ，其 表面 深度 和染色 牢度 都很 差 。通过 对棉纱 进行 阳离 子 改性 ，使纤 维带 上季铵 基 团而呈 现 正 电荷 ，对 商 品化 涂料 来说 就是 “ 染座 ”，依靠 静 电吸引 作用促 使涂料上染 阳离子棉纱 。
关 键词 ：棉纱 ；阳 离子 改性剂 ；涂料 染 色；ＫＳ ／值 中图分类号 ：Ｔ ９ ． Ｓ １０２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０— ３０２ １）２ ０１— ４ ０５ ９５（０ １１— ０ ３ ０
涂料 染 色对 纤维 加 工普适 性 ，色 谱齐 全 ，拼 色
性后进 行涂料 染色， 色纱表 面深度 明显提 高 ，并且
公 司 ）、Ｉ ２ ０ Ｒ ０ 红外光谱 仪 （ 国热 电电子 公司 ）、 美 四 口反应 瓶 （ ０ ｍ ）、温 度计 （ ～ １ ＯＣ）、染 ５０Ｌ ０ Ｏ ｏ 杯 、量筒 、容量瓶 、玻璃棒和表面皿等 。
１ ２改性 剂合成 ．
取 ２％ ０ 的盐酸加入 四 口反应瓶 中 ，开动搅 拌 ，缓 慢加 入３ ％ 甲胺 ，控 制温 度４ ℃以下 。加 完３ ％ ３三 ０ ３ 三 甲胺 后 ，再缓 慢 加入 环氧 氯 丙烷 ９ ｇ ２ ，控制 温 度 在 ５ ￣６ ５ ０ ｏ Ｃ，滴加 完毕后 ，冷 却 出料 ，得 到 阳离子 改
１ ５
不 同ｐ 值下 棉纱 进行 阳 离子 改性 ，然 后进 行涂 Ｈ
９ｍ ｎ ０ ｉ 、温度９ ￣ ０ Ｃ。若 改性 剂量多 ，则没有 全部接到 纤 维上 ，剩余 的 改性剂 在涂料 染色 时 ，通 过静 电吸 引涂 料颗 粒 ，使涂 料 的上染率 低 ，即棉纱 的表面 深 度 降低 。改性 剂只有 渗 入纤维 内部 ，才能 使纤维 所 有羟 基有 被季 铵基 团取代 的机会 ，因此 ，在 改性 工 作液 中加 入表 面活性 剂 是必要 的 。 由于改 性剂为 阳 离子 ， 因此加 入表 面活性 剂应 该是 非离子表 面活 性 剂或 者是 阳离 子表 面活性 剂 ，阳离 子表面 活性剂 的 渗透 性差 ，选 择非 离子表 面活 性剂较 合适 。由于 改 性 时工作 液温度 达 Ｎ９ 。 ｏＣ，因此 ，选 择浊 点很高 的 平平 加Ｏ 是合适 的。平 平 加０ 用量 适 当提高 ，有利 于 工作 液对 棉纱 的渗透 。在碱 性浴 中，改性剂 中环 氧 基开 环与 棉纤 维 中醇 钠基 反应 随着温度 提 高 ，反 应 速度 提高 ， 因此 ，工 作液温 度提 高有 利于棉 纱 的阳 离子 改性 ，棉 纱涂料 染色 后表面 深度 增加 。随着 改 性 时间延 长 ，工作液 对棉 纱 的渗 透趋 于完全 ，提 高 棉纱 的阳离子改性率 ，涂料染色后Ｋ Ｓ ／ 值增加 嘲。
３０ ００
２０ ００
１０ ００
Ｗ ｖ ｎ ｍ ｅ ｓｃ － ａｅｕｂｒ／ｍ
图１未改性棉纱红外光谱 图
图３改性 工作 液ｐ 值对 色纱Ｋ Ｓ 的影响 Ｈ ／值
第１ ２年 篓月 ０ １ １２
料 染色 ，并对色纱进行Ｋ Ｓ ／ 值测 定。
坏 棉维离改及用究 踪争 ：ｌ口］性 探 义 守 纤 Ｐ 以以川九 文 等 阳子 ｌ应休 仰： 雨 ＝ 臣 土
第。 ２１ 。 篓月 ０ ２ １ １ 年
坏 棉 比雨以 川九 踪争 ： 维离改及用究 义守 Ｐ ］ｌ 休 文等巾 阳子 应探 ， 口 土 ｒ 纤
１ ３
棉 纤 维 阳 离 子 改 性 及 应 用 探 究
踪文争 宋春燕 刘建平 袁红 萍
（ 常州纺 织服装 职业技术学院 江苏 常 州 ２ ３ ６ １ １４）
１４涂料染 色工艺及条件 ．
棉纱 一浸 染一冷水洗 一烘干 一 自然冷却 ］ 。
浸染 ：浴 比 １ ５ 、涂料大 红 （ ．１ｆ ） （ ） ：０ ０Ｉ ． ｌ ． ％
０ ５ Ｈ 为５ ０ ３ ｍ ｎ ． 、ｐ 值 、８ ℃， ０ ｉ ；烘干 条件 ：１ ５ ０ ℃，
３ ｎ。 ｍｉ
１５结构表征 ． 未 阳离子 改性 棉 纱和 阳离 子 改性棉 纱打 红外 光
谱 图，并进行红外光谱 图的对 比。
１６ Ｋ Ｓ ． ／ 值测定 用Ｄ — Ｆ Ｏ Ｐ Ｕ 型测色配色仪测定色纱Ｋ Ｓ 。 ＣＳ６ＯＬＳ ／值
２ 结果与讨论
２ １棉 纱阳离子改性及染 色原理 ．
２ ２改性ｐＴ［ ． ｈｔ
性剂 。
４０ ００ ３０ ００ ２０ ００ ｉ０ ００
１３棉纱改性工艺及条件 ．
棉纱一浸渍一冷水洗一烘干一 自然冷却 。 浸 渍 ：浴 比
１ ５℃ ， ｌ ｍｉ ０ Ｏ ｎ。
Ｗｖｎｍｅｓｃ一 ａ ｅ ｕ ｂ ｒ ／ ｍ
图２改性棉 纱红外光谱 图
１ ５ 、Ｐ 值 为 ９ 烘 干 条 件 ： ：０ Ｈ ；
表 面深 度 降低 。但是 ，染 浴 的酸性 过强 ， 即ｐ 值 过 Ｈ
低， “ 染座 ”不增加 ，而涂料 颗粒 上染 过 快 ，易染 花 ，因此染浴 ｐ 值为５ Ｈ 较合适 。
２ ４ 阳离子 改性 正交试 验 ．
对 棉 纱 阳 离 子 改性 中改 性剂 用 量 、 平平 加 ０ 用
２ ５未改性棉 纱与改性棉 纱染色后Ｋ Ｓ ． ／ 值
由图４ 知：染浴ｐ 值在４ 范 围 内，随工作液 可 Ｈ ～８ ｐ 值 大于 ５ Ｈ 时，色 纱Ｋ Ｓ 降低 ， 即纱 的表 面深度 降 ／值
低 。当工作 液 的ｐ 值 小 于５ Ｈ 时，Ｋ Ｓ 趋 向最大 ，则 ／值
ｐ 值 为４ 时Ｋ Ｓ 最 大 。改 性 后 的棉纱 ， 由于 纤 Ｈ ～５ ／ 值 维 上 引入 了季铵 基 团， 随着染 浴ｐ 值 的升 高 ，季 铵 Ｈ 基 团 与氢氧 根 离子 结合 ，使 纤维表 面 正 电荷 减少 ， 可 供涂 料颗 粒 上染 的 “ 染座 ”减 少 ，因此 ，色纱 的
１ 试验部分
１ １原料和 仪器 ． 纱线 ２ｓ １纯棉漂 白纱 。
药品 盐酸 （ 常州新 东化 工有 限公 司）、氢氧化
钠 （ 州新 东 化工 有 限公 司 ） 、三 甲胺 （ ３ ，上 常 ３％
海 三 爱思试 剂有 限公司 ）、环氧 氯 丙烷 （ 上海凌 峰 化学 试 剂有 限公 司 ） 、平平 加 ０ （ 吉林 化 工 有 限公 司 ）、 乙酸 （ 宜兴 市第二 化学试 剂厂 ）、涂料大 红 Ｇ １ 上海 油墨厂） 。 － １（
对 未 阳离 子改 性棉 纱和最 佳 条件下 阳离 子改 性 棉纱进行涂 料染色 ，并测试它们 的Ｋ Ｓ ，测试 结果 ／值
如表 ２ 。
表２未改性棉纱 与改性棉纱染色后Ｋ Ｓ 的测试结果 ／值
量 、改性 时间 、改 性温 度４ 因素 ，进 行三水平 正交 个 试验 ，实验 指标为 改性棉纱染色 后 的Ｋ Ｓ ，试验 结 ／值
文 探 讨 了对棉 纱进 行 阳离 子改 性 ，棉纱 经 阳离子 改
收稿 日期 ：２１ ６２ ０ 卜ｏ ６
仪器
电子 天 平 （ 海 精 密 科 学 仪 器 有 限 公 上
项 目基金 ：江苏省 高等学校 大学生实践 创新训练 计划项 目
（ ０ － ８ ） ２ １ ６ ９ ０
Fra Baidu bibliotek
司 ） 、Ｊ — 电动搅 拌 器 （ 坛 市 新航 仪 器 厂 ）、 Ｊｌ 金 Ｄ 一 调 温 电热 碗 （ 州 市 张 芝 山镇 决心 化 工 电器 Ｗ２ 通 厂 ） 、Ｈ 一 恒温 水浴 锅 （ 坛 市 新航 仪 器 厂 ）、 Ｈ６ 金
摘要 ：以２％ Ｏ 盐酸 、３％ 甲胺和环氧 氯丙烷合 成 了阳离子 改性剂， 三 ３ 对棉纱进行 阳离子 改性 ，用红外 光谱对
未 阳离子 改性棉 纱和 阳离子 改性棉 纱进行 了结构表征 。未阳离子 改性棉 纱和 阳离子改性棉 纱进行 涂料 染 色，并
测试 了色纱的Ｋ Ｓ 。结果表 明：阳 离子改性棉 纱在１ ５ ｃ ／值 ０ｍ 处吸收有掩盖 ，证 明有 ｃ Ｎ ０ — 键伸缩振动 ； 当改性 剂 ２ｇＬ ／ 、平 平加 Ｏ ／ 、时间９ｍ ｎ ０ １ｇＬ ５ ０ ｉ 、温度 ９ ℃、ｐ 值为 ９ Ｏ Ｈ ，涂料 染 色ｐ值 为５ ，则 色纱的Ｋ Ｓ 为３ ６ Ｈ 时 ／值 ． 。利用阳 离子改性棉 纱与未阳 离子改性棉 纱进行 交织后染 色，可生产 出各种花 纹织物 ，并且织物手感柔软 。
手感 柔软 。
方便 ，色 泽重 现 性好 ，工 艺简 单 ，节 能，节 水 ，无
污染 物排 放 。涂料 染色 生 产周 期短 ，效 率 高 ，适应 性强 和综 合成 本 低等优 点， 已被 国 内外 厂家 广泛 采 用 。但 是 ，过 去 涂料 染色 采用粘 合 剂和 涂料 涂覆 于 织 物 表面 ，织 物 手感硬 糙 ，水洗 过程 中极 易造成 折 皱 痕 ，色 泽 暗淡 ，不 能染深 色 。并 且大 多数 粘合剂 是羟 甲基 自交 联 型 的丙烯 酸酯乳 液 ，织物 会 释放 出 游 离 甲醛 ，乳化剂 含有Ａ Ｅ 。为提高产 品档 次和安 ＰＯ 全 性 ，提 高其 服用 性 能 ，迫切 需要 非粘 合剂 的涂 料 染 色 ，从 而开 发 棉纤 维 阳离子 改性 的涂料 染 色 。本
２ ３染 色ｐ 值 ． Ｈ
不 同ｐ 值下 阳离 子棉 纱进 行涂 料染 色 ，然后 对 Ｈ 色 纱进 行Ｋ Ｓ ／ 值测定 。
４
３
２
ｌ
序号 改性剂用量／ｇＬ （ ）平平￣Ｏ （／）时间／ｉ ／ ／ｇＬ ｍｎ温度／ ／值 ￣ ＫＳ Ｃ
Ｏ
ｐ 值 Ｈ
图４染 色工作液ｐ 值对 色纱Ｋ Ｓ 的影响 Ｈ ／值