阳离子改性剂在棉纤维上改性
阳离子改性剂在棉／毛混纺织物染色中的应用
两 种纤 维 ，工 艺 条 件 较 难 控 制 ，染 色 时 间 也 较
基 氯 化 铵 ，系 工 业 制 品 ，未 经 进 一 步 提 纯 ） ；
Ｎ ａ Ｏ Ｈ（ 分析 纯 ， 天 津市 恒兴 化学 试剂 制 造 有 限公
司） ；乙酸 （ ３ ６ ％ ，天 津 市 天 新 精 细 化 工 开 发 中
维 价值
及 交织 物 更 暖 和 、舒适 ， 不 仅 具有 良好 的质 感 和 外 观风 格 ， 还 具 有 良好 的性 价 比 ， ２ ０世 纪 ４ ０年
代 以来棉／ 毛混纺产品的应用实践表明 ， 棉／ 毛混
纺产 品可 以将两 种纤 维 的特 点 融 为一 体 ， 进 而 使
产 品获 得独 具特 色 的风格 ，同时也 给 这类 产 品的 研 究 和生产 带来 了新 的课 题 Ｊ 。
随着针 织 品 向原 料 多样 性 发展 ，人们 对 羊 毛 与其他 纤维 混纺 产 品 的兴 趣 越 来越 浓 ，这些 纺 织
产 品集 两种 或多 种纤 维 的优 点 于一 身 ，产 品风 格
剂 对棉 织 物进 行 阳离子 改性 ，改 变 了棉 纤 维 的物 理性 能 和化 学 性 能 ，进 一 步改 变 其染 色性 能 ，最 终 使其 与 毛纤 维混 纺 以后进 行一 浴法 染 色提供 了 方 便 。开 发研 究 出单 一 染 料 毛 混纺 织物 染 色 中 的 应 用
董 奇， 赵雅 琴
（河 北科技 大学 纺织服 装 学 院 ，河北 石 家庄 ０ ５ ０ ０ ８ １ ）
摘 要： 采用阳离子化试剂对棉纤维改性 ， 并运用 到棉／ 毛混纺 织物上 ， 探讨 了温度 、 ｐ Ｈ值 、时 间、用
棉织物阳离子改性及其涂料染色技术探析
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。
棉纤维阳离子化改性工艺研究
Ｘ Ｇ （ ｅ ｃ ｉ ｅ Ｏ ａ ｇ １ — Ｎ Ｒ ａ ｔｖ ｒ ｎ ｅ ）
皂 煮 ：配制 和染液 体积相近 的皂煮液 （ 皂粉２ ／ ｇ
Ｌ ，无水碳酸 钠２ ／ ）放入恒 温水浴 锅 ，将恒温 水浴 ｇＬ 锅 升温 至８ ℃，将 布样 从染 色残 液 中取 出投 入各 皂 ０
２ ２ １改 性 工 艺 ， ．．
（）摩擦牢度仪测染后布样 的干湿 摩擦 牢度 ３
３最佳染色 工艺的验证
３ １吸尽法 ．
（ ）吸 尽 法 １
将织物放入含有 改性剂和氢氧化 钠的改性液 中， 浴 比ｌ ２ 在一定温度和 时间下浸渍，取 出，流水冲洗 ：０ ５ ｍｎ ￣６ ｉ ，酸洗 ，再经水洗至 中性 ， 自然晾干 。 （ ）浸轧焙烘法 ２ ．
结合 ，形成 阳离 子化 纤维素 。改性后 的棉 纤维 上 已 引入带 正 电荷 的 阳离子 ，使 纤维表 面 的Ｚ ｔ 电位 降 ｅｏ 低 ，纤 维 与染料斥 力变 小 ， 由于阳 离子化 纤维 素表
目前 纤维 素纤 维染 色方 面最 重要 、最 有潜 力 的
染料仍 是 活性 染料 “ 。活性 染料 染色 鲜艳 和耐 湿处
ｌ ８
染
整
技
术
Ｖ０３ ｏ１ １ ３Ｎ ． ＿ ０
０ｃ． ｔ ２０１ １
棉 纤 维 阳 离 子 化 改 性 工 艺 研 究
李保梅 赵雅琴 （ 河北科技大学 河北 石家庄 ００１） ５０８
摘要 ：用环氧 季铵 盐对棉 织物进行 阳 离子改性 ，探 讨吸尽 法 ，浸轧 焙烘法和 室温冷轧堆 法三种 改性 工 艺 的最佳 工艺条件 ，并 比较 了改性棉 染 色性 能与常规 染 色性能。 实验表明 ，改性后 的棉 纤维进行 无盐染 色，染 色 陛能优 于常规 染 色的性 能，达到 了无盐染 色的 目的。改性工艺 中，冷 轧堆法优 于吸 尽法 ，浸轧焙烘法。
棉织物阳离子改性工艺及染色性能探究
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）。
棉纤维阳离子改性及应用探究
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
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 。
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
阳离子改性剂WLS改性棉织物活性染料无盐染色
信 息 导航
可 以改 善织物 的尺 寸稳定性 ； 羊毛弹性 好 、 吸湿 性强 、 保 暖性好 、 易沾 污 、 泽柔 和 、 不 光 手感 丰满 ： 绒 密度 兔
小 ， 维 柔 软 、 滑 、 松 ， 卷 曲 少 、 合 力 差 ， 独 纺 纤 光 蓬 但 抱 单 纱 困难 绍 了综 合 这 ４ 纤 维性 能 ． 理 配 置 各 工 序 介 种 合 工 艺 参 数 开 发 的 一 款 混 纺 针 织 纱 线 的生 产 工 艺 ．其 纱 线 质 量 达 到 了使用 要 求 ， 得 了较 好 的经 济 效 益 。 获
绢丝是一种稀有珍贵的天然蛋 白纤维 ．属 于高档
纺织 原 料 ， “ 然 纤 维 皇 后 ” 称 ， 强 度 、 泽 、 有 天 之 其 光 弹性
不 同温湿度分布 区域 文 中根据这 ５大部位 的不 同温 度和湿度所反映的热湿舒适要求 ．采用 ５种不 同热湿
性 能 的面 料 拼 接 设 计 了一 款 新 型 运 动 服 ．以实 现 最 大
摘 自《 织 学 报 ）０ ０年 ５期 纺 ） １ ２
分 散 荧光 墨 水 喷 墨 转 移 印 花 的 荧 光 性
能
采用 自制 分 散 荧 光 红 染 料 墨 水 对 涤 纶 织 物 进 行 喷
析。 果表明 ： 响这类面料热湿舒适性的主要因素是 结 影
材料 的 吸湿 性 能 、织 物 的厚 度 、 紧密 度 及 织 物 组 织 结
离 １ ０种 全 氟分 析物 利 用 同 位 素 内标 法 进 行 定 量 ． 线
时间 ２ ｉ， ０ｒ ｎ 改性温度 ６ ａ ０℃。探 讨 了影 响改性棉织物
阳离子改性剂在棉纤维上改性.
小 分 子 类
氮杂环阳离子化合物 氯代均三嗪类化合物 丙烯酰胺类季铵盐
高 分 子 类
树枝状大分子 阳离子淀粉 壳聚糖季铵盐 聚环氧氯丙烷胺化物
三、阳离子改性剂分类
小分子类阳离子改性剂：
小分子类阳离子改性剂由于分子量小，很易进入纤维内部， 能够对纤维表面和内部进行均匀改性，因此经其改性后的纤维 匀染性和透染性均较好，但这类改性剂热稳定性差，容易水解， 用量大，有效利用率低。关于小分子类阳离子改性剂的研究较 多，应用领域也较宽泛，除用于纤维改性外，还在淀粉改性、 抗菌等方面有广泛的应用
高分子类阳离子改性剂
高分子类阳离子改性剂，直接性好，用量少，热稳定性好， 不易水解，利用效率高等性能的优点，近年来受到了人们越来 越多的关注。高分子类阳离子改性剂既可以通过化学反应与纤 维结合，又可以通过物理作用吸附在纤维上，因此可以分为吸 附型高分子改性剂和反应型高分子改性剂。
三、阳离子改性剂分类
五、棉织物改性实例
棉织物经壳聚糖改性前后的红外光谱
在未改性棉织物中，1160.1、1108.2、1053、1028.7 cm-1处是棉纤 维的特征吸收峰；经壳聚糖改性处理后，棉纤维的特征吸收峰位置 未发生明显偏移，在1732cm-1处出现了柠檬酸与壳聚糖及棉织物发 生酯化反应产生的C=O伸缩振动峰，表明有壳聚糖接枝到棉织物上。
优化的改性配方为:
改性剂浓度4％，平平加O浓度0.6-1％，氢氧化钠0.5-l g/L，浴比1:30,优化的改性工艺为：常温升温至70 ℃，保温 30分钟，加氢氧化钠，反应20分钟，取出水洗。
五、棉织物改性实例
紫甘薯色素是从紫甘薯的根块中提取的其结 构式如图：
五、棉织物改性实例
棉织物阳离子改性工艺及染色性能探究
改性浴 中水解反应的平衡 。由图 ４ 可知 ， 温度在 ５ Ｏ ～
７ Ｏ℃时 ， 改性的染色织物 的 Ｋ／ Ｓ值相对较低 ， 匀染性
也较 差 ； 当温度 为 ７ ０℃时 ， 其 上 染 率 和５ ０・
趔
：
．
纺织科 技 进展
２ ０ １ ４ 年第 ２ 期
改性剂质量浓度幢・ Ｌ 『 圈 １ 改性剂浓度对 Ｋ／ Ｓ值的影响
趔 由图 １ 可知 ， 随着改性剂浓度的增加高梁红天然
６ ５ ４ ３ ２ １ Ｏ
２ ． １ ． ３ 改性 时 间 如图 ３ 所 示为 改 性 时 间分 别 为 １ ５ 、 ３ Ｏ 、 ４ ５ 、 ６ Ｏ 、 ７ ５ 、 ９ ０ ｍｉ ｎ时 ， 天 然染料 染色 织物 的 Ｋ／ Ｓ值 。
效果 从两 方 面 解 释 ， 从 扩散 的角度看 ， 有 利 于 改 性 均
匀； 从反应 的角度看 ， 会影响改性剂与纤维的反应和在
氢氧化钠浓度增大到 ８ ｇ ／ Ｉ 后， 继续增大浓度 ， 棉织物 的 Ｋ／ Ｓ值增加幅度趋于平缓 ， 甚 至有所降低 ， 这是 因 为氢氧化钠质量浓度 的增大易使 改性剂水解 失效＿ ６ ］ ，
滔 １
染料染色后棉织物的 Ｋ／ Ｓ 值增大 ， 红花黄的 Ｋ／ Ｓ 值增
加 不 明显 。棉纤 维 经 改 性 后 ， 在 纤 维 上 引入 了 阳离 子 基 团， 在 染 色时 降低 了棉 纤 维 与 天 然 染 料 之 间 的斥 力
窭
作用 ， 提高了天然染料在棉纤维上的上染率。由于红 花黄染料分子不带负 电荷 ， 改性剂质量浓度 的变化对 其染色织物 的 Ｋ／ Ｓ值基本没影响。当改性剂浓度大 于 １ ６ ｇ ／ Ｌ时 ， 高梁红染色织物表 面出现色花现象， 且 随着改 性剂 浓 度 的 继续 增 加 ， 匀染 性 逐 渐 变 差 。可 能
阳离子改性棉织物的染色性能
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。
棉纤维阳离子改性技术引领产业变革
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。
阳离子改性蛋白助剂WLS_10在棉印染上的应用
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。
棉纤维的阳离子化改性及其在天然染料染色中的应用
棉 纤维 的 阳离 子化 改 性及 其在 天 然 染 料 染 色 中的应 用
柴 丽 琴 ，邵 建 中 周 ， 岚１， ． 徐 敏
（．浙 江理 工 大 学 先进 纺 织材 料 与 制备 技 术教 育部 重 点 实验 室 ，杭 州 ３ ０ １ ； ．天 津 工 业 大 学纺 织 学 院 ，天 津 ３ ０ ６ ６数显 恒 温 振 荡 水 浴 锅 ；Ｄ ｔｃｌｒＳ ０Ｘ 电脑 测 配 色 仪 ； Ｗ－２ 型 耐 洗 色 牢 度 试 验 机 ； ａａｏｏ Ｆ ６０ Ｓ １Ａ
Ｐ ｒ ｉＥ ｍｅ ａ ｄ ０ ｅｋｎ ｌ ｒＬ ｍｂ ａ９ ０型 紫外 可见近 红外 分光 光度计 ； ７ Ｌ染 色摩擦 色牢 度仪 ； Ｙ５ １ ＹＧ（ ） ８ Ｘ型 标准 光 Ｂ ９２
碱剂
洗
天 然染料 染色 工艺 曲线 如 图 ２所 示 。将 改性 后 的棉 织 物 放人 ２ （ｗ１的天然染 料 染 浴 中染 色 ， 比为 １：３ ， 一 定 温 度 下 染 色 ， ｏ ） 浴 ０在 清
１ ３ ２ 改性 工艺 ．．
棉 织物 的改性 工艺 如 图 ｌ 示 ， 织 物 于 室 温浸 入 含 有 改性 试 剂 所 将 的工作 液 中 ， 升温 至设定 温度后 保 温一 定 时 间 ， 并加 入 碱剂 反应 一 定 时 间， 然后 取 出织物经 水 冲洗 ， 温 晾干 。 室
１ ３ ３ 染色 工艺 ．．
浙 江理 工大 学学报 ， ２ 第 ７卷 ， ４期 ，０ ０年 ７月 第 ２１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｈ ｊ ｎ ｃ Ｔ ｃ ｉｅｓ ｙ ｒ ａ ｏ ｅｉ ｇＳ ｉ ｅｈ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ Ｚ ａ — ｔ
Ｖｏ． ７，Ｎｏ ４，Ｊ １ ０ ０ １２ ． ｕ ．２ １
棉纤维阳离子改性及无盐染色研究
０ 引 言
棉织物上引入带有正电荷的 阳离子基团 ，降低 了染
棉纤维在染浴中带有负电荷 ， 多数棉用染料 （ 如 色 中染料 阴离 子 与纤维 表 面负 电性基 团 的库伦 斥
３ ］ 。对棉纤 活性染 料 、直接染 料及还原染料 隐色体 等 ）为阴离 力 ，从 而提 高染料利 用率和 色提升 力 【
子型 ，因此染深 色品种时上染率 和固色率不高 ，需 维具有改性效果 的阳离子改性剂较多 ，包括环氧类 加人大量无机盐 （ ５ － ５ ０ ｇ ｉ Ｌ氯化钠或硫酸钠 ） 促染 ， 含 氮化合物 、环氧 氯丙烷胺 化物 、Ｎ 一羟 甲基 丙烯
以提高纤维表面的得色量 】 。染色中无机盐 的大量使 酰胺及其衍生物 、均三 嗪型季铵盐化合物 、阳离子 用不仅增 加 了生产成本 ，且高含盐量废水 易破坏 了 高分 子聚合 物等 ［ ５ － ９ ］ ｏ其 中端环氧基 季铵盐类 化合 水体生态环境 ， 导致江湖周围的土质盐碱化 ［ ２ 】 。 因此 ， 物具有分子量小 、水溶性好和反应性高 的特点 ，本
ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｐ ｏｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｏｒ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄｉ ｉｅ ｆ ｄ ｃ ｏ ｔ ｔ ｏｎ ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｗｅ ｒａ ｓ ｅ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｔ Ｏ ｔ ｈ ａ ｔ
【 摘 要 】 采 用端环氧基季铵 盐类 改性剂对棉 织物进行 改性 处理 ， 考察 了改性剂５ ￣Ｎａ ＯＨ用量、 温度 、 时间等改性条件对棉 纤维改性效果 的影响 。结果表 明 ，棉 纤维经 ２ ０ ｇ ／ Ｌ 阳离子改性 剂、１ ０ ｇ ／ Ｌ Ｎ ａ ＯＨ在 ８ ０ ℃浸渍处理 ５ ０ ｍｉ ｎ 后获得 了较好 改性 效果； 活性 染料 染色时改性棉 织物 固色率和 染色深度 （ Ｋ ／ Ｓ） 提 高， 染料利 用率增加 ；棉 织物 改性 处理后 纤维表 面 Ｚ ｅ ｔ ａ电位升 高，验证 了棉 纤维与改性剂发生接枝反应。 【 关键词 】 棉纤维 ；端环氧基 季铵 盐；接枝反应 ；活性 染料 ；无盐染 色 【 中图分类号 】 Ｔ Ｓ １ ９ ５ ． ５ 【 文献标识码 】 Ａ
棉阳离子改性及活性染料无盐染色
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
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]。
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当壳聚糖质量浓度低于15 g/L，紫甘薯色素染色棉织物的色差逐 渐增大。改性后棉织物上的阳离子基团数量增加，对阴离子染料的 亲和性提高。当壳聚糖的质量浓度高于15 g/L时，紫甘薯色素染色 棉织物的色差有下降趋势。这主要是因为过多的壳聚糖吸附在棉织 物表面，在染色过程中，未反应的壳聚糖容易从棉织物上解吸下来， 并吸附部分染料，导致棉织物得色量降低。
所以在中性条件下它很容易与染料形成共价键。虽然采用 DMAC 这类改性剂对纤维进行改性后染色，可以获得较高的上染 率和优异的染色性能 缺点：用量大，前处理费用高，高温条件下破坏纤维的物理结构 和力学强度。
三、阳离子改性剂分类
氯代均三嗪类化合物
氯代均三嗪类小分子改性剂，根据其分子结构中含有的活性基 团数目，可分为单活性氯代均三嗪类改性剂和双活性氯代均三嗪类 改性剂。单活性氯代均三嗪化合物与纤维素纤维反应如下。
五、棉织物改性实例 棉织物经壳聚糖改性前后的扫描电镜
D Na D Na
电离
直接染料、活性染料、酸性染料、可溶性还原染料属于此类 D上的阴离子基团通常为磺酸基（—SO3-）、硫酸酯基（— OSO3- ）、羧基（ —COO- ）等
二、染色原理
纤维素纤维在水溶液中一般带负电荷,而大多数用于染纤维 素纤维的染料(如活性染料、直接染料、还原染料隐色体等) 在染浴中也带负电荷。 在染色时就会存在一个问题:由于染料与纤维之间的静电斥 力,染料的上染受到阻碍以致上染率降低。传统解决这个问题 的方法是在染浴中添加大量的中性电解质以提高上染率,但是 这样又给环境带来更大压力。
轧车
四、棉织物改性工艺
2、浸渍法
该法适用于棉纱线、机织物、针织物等。织物浸渍于含有改性剂和碱 剂的溶液中，保持良好搅动，使织物与液体充分接触均匀。改性条件： 改性剂浓度5％～20％，加入棉制品浸渍一段时间，浴比l:8～1:10，再按 计算量加入碱剂。改性温度60℃～90℃，改性20 min～40 min后水洗，中 和，水洗，烘干。浸渍法生产效率高。但对于一些小分子阳离子改性剂， 因与织物缺乏亲和力，改性剂利用率较低。改性剂在碱性液中易发生水 解反应，导致原料浪费和环境污染。而分子量较大的双活性阳离子改性 剂在用浸渍法时具有优势。
二、染色原理
染料在织物上上染率较低
染料分子结构考虑 解 决 方 法
纤维素纤维本身考虑
Hale Waihona Puke 三、阳离子改性剂分类纤维素对阳离子改性剂的要求：
1.纤维改性需简便、快速、有效； 2.改性工艺中不能造成有毒、有害物质在纤维上残留； 3.纤维素的阳离子化不能明显影响染色品的色泽、强度 和手感等性能。
三、阳离子改性剂分类
一、棉织物介绍
按织物组织分：
平纹布
斜纹布
缎纹布
一、棉织物介绍
按印染整理加工分：
漂白棉布
染色棉布
印花棉布
一、棉织物介绍
棉织物常用品种：
平布 府绸
一、棉织物介绍
棉织物常用品种：
麻纱 斜纹布
一、棉织物介绍
棉织物常用品种：
卡其 哔叽
一、棉织物介绍
棉织物常用品种：
华达呢 灯芯绒
横贡缎
绒布
二、染色原理
四、棉织物改性工艺
3、轧焙法
该工艺适用于棉机织物。织物二浸二轧经过一定克升的改性剂溶液(使 用前加入计量的碱剂)，带液率90％～100％，70℃～80℃预烘，140℃～ 150℃焙烘5 min。再水洗，中和，水洗，烘干。轧焙工艺生产效率高， 适于工业化批量产。但轧焙工艺可能导致改性剂泳移，造成永久性染色 不匀。
轧堆法
浸渍法 轧焙法
四、棉织物改性工艺
1、轧堆法
主要适用于棉机织物、针织物等。典型轧堆法工艺：配制一定克升的 改性剂溶液，为防止改性剂水解，使用前加入一定克升的烧碱。织物浸 轧改性液后(轧余率80％～100％)包裹于塑料薄膜中，并在室温下旋转堆 置18 h～24 h，用40 ℃～50 ℃温水清洗，用稀释的盐酸溶液中和，再用 自来水清洗，直至织物呈中性，离心甩干并晾干。该方法在室温下进行， 废液量较少。但室温堆置时间长，比较耗时，不利于连续化生产。
五、棉织物改性实例 3、焙烘温度对棉织物紫甘薯色素染色 的影响
随着焙烘温度的升高，紫甘薯色素染色棉织物的色差先增大后减 少，但影响不是很大，且较高的焙烘温度会降低织物的白度，影响 手感。因此，较适宜的焙烘温度是140 ℃。
五、棉织物改性实例
4、轧余率对改性棉织物紫甘薯色素染 色的影响
随着轧余率的增加，紫甘薯色素染色棉织物的色差先增大后减少， 在轧余率为100%时达到最大。这是因为轧余率较低时，棉织物焙烘 后容易泛黄，而棉织物含水量较高时，织物不易烘干，且会造成改 性不匀，进而导致染色不匀。因此，轧余率选100%。
五、棉织物改性实例 2、改性液中柠檬酸质量浓度对改性棉 织物紫甘薯色素染色的影响：
当柠檬酸质量浓度低于100 g/L时，随着柠檬酸质量浓度增加， 紫甘薯色素染色棉织物的色差逐渐增大，这是因为过低的柠檬酸质 量浓度不利于壳聚糖充分溶解，影响后续的接枝反应。当柠檬酸质 量浓度达到100 g/L时，紫甘薯色素，素染色棉织物的色差达到最 大。尔后随着柠檬酸质量浓度增加，紫甘薯色素染色棉织物的色差 有下降趋势，而且，过高的柠檬酸质量浓度也会使棉织物泛黄。因 此，较佳的柠檬酸质量浓度是100 g/L。
高分子类阳离子改性剂
高分子类阳离子改性剂，直接性好，用量少，热稳定性好， 不易水解，利用效率高等性能的优点，近年来受到了人们越来 越多的关注。高分子类阳离子改性剂既可以通过化学反应与纤 维结合，又可以通过物理作用吸附在纤维上，因此可以分为吸 附型高分子改性剂和反应型高分子改性剂。
三、阳离子改性剂分类
轧车
焙烘箱
四、棉织物改性工艺
如何评价改性效果？
1.织物改性前后染料上染率； 2.织物改性前后染料均匀度； 3.织物改性前后染料的上染速率； 4.织物改性前后染料固色牢度。 固色牢度主要包括：耐洗牢度、耐摩擦牢度、耐日 晒牢度、耐汗渍牢度、耐熨烫牢度等
五、棉织物改性实例
朱丹丹等人以棉织物接枝改性壳聚糖后，用紫甘薯 色素染色。并通过红外光谱和扫描电镜表征。
环氧类阳离子化合物
它的表氯醇母体 3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵来代替2，3环氧丙基三甲基氯化铵作为阳离子改性剂对纤维素纤维进行改 性。
通过延长与季铵盐中心氮原子相连的烷基链长，可以提高 这类阳离子改性剂的热稳定性，但是与高分子类阳离子改性剂 相比，其用量较大，有效利用率仍然较低。
三、阳离子改性剂分类
阳离子改性剂在棉织物上的应用
目录
第一节 棉织物介绍 第二节 染色原理
第三节 阳离子改性剂分类
第四节 棉织物改性工艺
第五节 棉织物改性实例
一、棉织物介绍
棉织物又称棉布，是以棉纱为原料织造的织物。 主要成分为纤维素。
纤维素结构式
棉花
棉纱
一、棉织物介绍
棉织物服用性能优点：
吸湿性和透气性
保暖性好
手感细腻，光泽柔和 染色性好，色泽鲜艳
三、阳离子改性剂分类
丙烯酰胺类季铵盐
纤维素纤维上的羟基发生离解成为活泼的亲核试剂，能与丙烯酰 胺类季铵盐中的碳碳双键发生亲核加成反应，所以丙烯酰胺类季铵 盐也可以用作纤维素纤维的改性剂。利用3-丙烯酰胺-2-羟丙基三甲 基氯化铵就是其中一例。
改性处理的纤维，可用染料进行中性无盐染色
三、阳离子改性剂分类
该方法虽然能提高其上染率但是相较其他改性剂而 言上染率偏低。
三、阳离子改性剂分类
聚环氧氯丙烷胺化物
聚环氧氯丙烷胺化物是一类比较典型的反应型高分子改性剂，这类 化合物的结构中具有或者在一定条件下能形成与纤维上的羟基反应的活 性基。
该方法虽然上染率较高，但是纤维染色不均匀。
四、棉织物改性工艺
根据棉产品的不同形态(如散纤维、纱线、针织物、机织物等)和阳离子改 性剂的不同类型，可采用不同的阳离子化改性工艺。
优化的改性配方为:
改性剂浓度4％，平平加O浓度0.6-1％，氢氧化钠0.5-l g/L，浴比1:30,优化的改性工艺为：常温升温至70 ℃，保温 30分钟，加氢氧化钠，反应20分钟，取出水洗。
五、棉织物改性实例
紫甘薯色素是从紫甘薯的根块中提取的其结 构式如图：
五、棉织物改性实例
1、改性液中壳聚糖质量浓度对改性棉 织物紫甘薯色素染色的影响
环氧类阳离子化合物 阳离子聚丙烯酰胺类
小 分 子 类
氮杂环阳离子化合物 氯代均三嗪类化合物 丙烯酰胺类季铵盐
高 分 子 类
树枝状大分子 阳离子淀粉 壳聚糖季铵盐 聚环氧氯丙烷胺化物
三、阳离子改性剂分类
小分子类阳离子改性剂：
小分子类阳离子改性剂由于分子量小，很易进入纤维内部， 能够对纤维表面和内部进行均匀改性，因此经其改性后的纤维 匀染性和透染性均较好，但这类改性剂热稳定性差，容易水解， 用量大，有效利用率低。关于小分子类阳离子改性剂的研究较 多，应用领域也较宽泛，除用于纤维改性外，还在淀粉改性、 抗菌等方面有广泛的应用
五、棉织物改性实例
棉织物经壳聚糖改性前后的红外光谱
在未改性棉织物中，1160.1、1108.2、1053、1028.7 cm-1处是棉纤 维的特征吸收峰；经壳聚糖改性处理后，棉纤维的特征吸收峰位置 未发生明显偏移，在1732cm-1处出现了柠檬酸与壳聚糖及棉织物发 生酯化反应产生的C=O伸缩振动峰，表明有壳聚糖接枝到棉织物上。
三、阳离子改性剂分类
阳离子淀粉
阳离子淀粉是指经过阳离子改性的淀粉，即淀粉大分子中的活性基 团与各类阳离子化试剂在一定条件下反应制得，其中最常见的是季铵型 阳离子淀粉。