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进入21世纪,绿色环保的纺织品成为纺织品中的新视点,在运用千变万化的织物组织和日新月异的织造、印染新技术的同时,开发符合环保标准的新产品是一个重要途径。绿色环保大豆蛋白纤维的研制成功是人造纤维家族的最新突破,符合我国纤维发展方向。大豆蛋白纤维不仅具有单丝纤度细、比重轻、强伸度高、耐酸耐碱性好、光泽好、吸湿性导湿性好等特点,还具有羊绒般柔软手感、蚕丝般柔和光泽、棉纤维的吸湿性、羊毛的保暖性等优良服用性能,也是迄今为止唯一由我国科技人员自主开发,在国际上率先取得工业化试验成功的纤维材料。
但由于大豆蛋白纤维本身呈深米黄色,其纤维上的色素会影响染料与纤维分子的结合,从而影响产品的色彩和光泽,在一定程度上制约了染深色的深度和亮色的鲜艳度。同时提高染料利用率也是该纤维染色中的一大难题,这都需要在工艺制定方面进行更深入的研究。只有制定合理的染整加工工艺,才能显示出大豆蛋白纤维的优良风格。
为了提高其毛效和必要的白度,以获得良好的匀染、透染效果和鲜艳的光泽,应对大豆蛋白纤维进行漂白处理。在大豆蛋白纤维双氧水漂白工艺条件因素中,主要考虑的是pH值、温度、处理时间以及碱剂浓度。从实验结果和讨论可知,反应温度和时间是影响纤维白度的两个主要因素。
本论文的工作重心在于大豆蛋白纤维活性染料染色工艺,根据大豆蛋白纤维结构特点,我们采用双官能团活性染料和酸性染料对其染色。由于纤维中含有羟基、氰基、氨基等能与活性染料发生化学反应的极性基团,即可在碱性条件下染色,又可在酸性条件下染色。目前大豆蛋白纤维染色均采用碱性浴,但在碱性条件下,部分活性染料在上染纤维的同时,将被水解而“失活”,导致染料利用率低,造成染料的浪费和环境的污染。因此,我们通过改变染浴的pH值,设计三种染色工艺,即碱性浴工艺、酸性浴工艺及变性浴工艺。
先在碱性条件下上染聚乙烯醇组分,然后利用碱性条件下活性染料水解“失活”,而引起染料化学结构改变的原理,在酸性条件下继续上染大豆蛋白组分,可取得较高的上染率,即所谓“变性浴”。我们对变性浴工艺与传统碱性浴工艺、酸性浴工艺进行试验比较,并分析变性浴工艺优缺点及可行性。
论文中采用Kiseozol SHF-EP型活性染料对大豆蛋白纤维进行染色处理后发现,随着染浴pH值的降低,染料的上染百分率明显提高,同时提高了染料的利用率和染色深度。这表明大豆蛋白纤维上的氨基对染料的吸附起到了重要作用,它与染料的磺酸基形成了强烈的离子键结合。比较三种工艺发现,采用“变性浴”的染色工艺可明显提高活性染料的利用率,同时显著改善活性染料染色带来的废水处理的沉重负担,且纤维染色后的色牢度满足服用要求。
采用酸性染料对大豆蛋白纤维进行染色后,发现酸性染料的提升率明显高于活性染料,这主要是大豆蛋白纤维的染色性能类似于羊毛,纤维表面没有鳞片层,染料在纤维中的扩散比较容易,而且温度越高,上染率越快,在染色中采用逐步升温的方法可以提高匀染性。
当今世界的科学技术正处于一个飞速发展的时期,学科之间的相互交叉、相互渗透日益频繁,并表现出蓬勃发展的生机。其中超声波技术以其方便、迅速、有效、安全而尤为引人注目。在大豆蛋白纤维漂白及染色中应用超声波技术,对于纺织业提高产品质量档次,开发新的花色品种,适应当今时代潮流,迎接时代挑战具有深远意义。
超声波的空化作用可以使药剂与纤维充分接触,一方面超声波作用于纤维,使纤维内部的比表面积加大,从而增大了纤维吸附化学药剂的比表面积,提高反应速率;另一方面超声波的空化作用可有助于破坏发色体系,从而起到消色的作用。通过实验可以得出,超声波在大豆蛋白纤维漂白中的应用可降低过氧化氢的消耗,节省药剂,降低反应温度,节省时间,有利于后续染色工艺。
对大豆蛋白纤维采用超声波进行染色,与常规的染色相比,可以提高染料的上染百分率,这样可以在染色过程中采用较少的染料获得要求的色泽深度,从而达到减少染料的用量,节约成本和降低环境污染的目的。随着人们对环保问题关注加深,超声波染色技术必将受到人们的重视。
超声波漂白及染色尚处于初步的探索阶段,有关超声波在大豆蛋白/聚乙烯醇共混纤维漂白中的应用,尚有许多未解决的问题,如超声波对纤维强力和染色性能影响,以及超声波频率对试验过程和漂白结果的影响等,亟待进一步研究。