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大豆蛋白纤维染色中染料选择
文章来源:中国纤维网   添加人:service4   添加时间:2019-5-10

由豆粕蛋白提炼出蛋白溶解液,通过化学处理后湿法纺丝而成的大豆蛋白纤维,保持了天然纤维棉的优良吸湿性、羊绒的柔滑性和真丝的优雅光泽,成为新的纺织服用纤维,进行针织或针织加工成不同风格的新型高档面料。通过印染后整理技术,能保留大豆蛋白纤维的所有特征,获得外观华贵、色泽鲜艳、色感柔和、弹性好、舒适性好、具有保健作用的功能性纺织品。
 
本文通过分析大豆蛋白纤维的结构特性对染色性能的影响,讨论现阶段那些染料适合对其进行染色。大豆蛋白纤维横截面呈扁平状哑铃形或腰圆形,纵向表面呈沟槽。在电镜下可观察到大豆纤维的纵向表面为梭子形条纹,其长度约3-4μm,宽及深度约0.1μm,同时还可观察到潜在的原纤结构,因此在服用摩擦后易轻度起绒。在光学显微镜下,它具有明显的皮芯结构。皮层结构紧密且厚韧,芯层在凝固浴脱溶剂时形成许多似海绵多孔状空隙结构。它的分子结构中有多种极性基团,如羟基、缩醛基、氨基等,这些基团吸色性能各有不同。其中羟基为亲水性的,具有与纤维素纤维相似的染色性能,可选用直接、活性、硫化等染料染色,但是它的反应能力较弱,因此用同样染料染色不如其他纤维素纤维得色深。缩醛基为疏水性基团,可选择分散及中性络合染料染色;含有氨基也可以选用酸性染料染色。实际上,由于大豆蛋白纤维的特殊结构,显示出介于纤维素纤维与化学纤维之间的染色性能,且具有良好的酸、碱稳定性,适用染色的染料范围较广泛。
 
1 大豆蛋白纤维染色的染料选择

1.1 纤维素纤维用染料

1.1.1 直接染料

直接染料主要适合纤维素纤维的染色,也可用于蛋白纤维的染色。大豆蛋白纤维由聚乙烯醇与大豆蛋白组成。由于在大豆蛋白纤维中已添加了一定量的带羟基、氰基等极性基团的高聚物,所以,对直接染料有较高的直接性,经染色试验说明,染色速率和平衡上染率均明显高于蚕丝和羊毛,但得色率不如纤维素纤维。

但大豆蛋白纤维采用直接染料染色后光泽较暗淡,色牢度较差及水洗牢度较差,需固色处理并影响手感,得色率不如其他纤维素纤维,除个别色相,一般不宜选用,所以直接染料不是主选染料。

1.1.2 活性染料

活性染料与大豆蛋白纤维结合的方式有两种:一是与大豆蛋白活性氨基酸共价结合,二是与聚乙烯醇组分残留羟基共价结合,且以前者为主。活性染料染色的优点是:染中浅色时色泽鲜艳度高,耐洗牢度好。然而,活性染料因母体结构、活性基、桥基(连接基)的不同,对大豆蛋白纤维的染色性能会有所差异,所以并不是所有的活性染料皆适合于大豆蛋白纤维染色。

Cibacron LS、Megafix B和Remazol染料对大豆蛋白纤维具有较高的固着率和固着效率,更适于大豆蛋白纤维染色。而羊毛专用的Lanasol活性染料不适于大豆蛋白纤维染色。另外,需要说明的是Realan羊毛和蚕丝专用活性染料在弱酸性和高温条件,在大豆纤维上的染色深度也较低,在50%和碱性条件下对大豆纤维的染色性能尚可,但不建议使用。

各种活性染料提升性能存在较大差异,同一类染料中不同品种之间也存在差异。总体而言,Cibaeron LS染料的提升性能最好,Megafix B染料次之。常用活性染料的优缺点如下:
 
(1)国产KE型染料:可染浅色和部分中色,染色工艺简单,采用高温染色工艺色牢度也能达到要求,但上染率较低,废水排放量大,染料成本经济。

(2)Megafix BES型染料:它是一类高反应性由一一氯三嗪与乙烯砜双重基团的混合型活性染料,这两种活性基团在大豆纤维染色中起到良好的互补性与协同效应,匀染及透染性良好,亮度、鲜艳度优异,易洗涤,除个别浓深色泽外,能达到良好的色牢度。

(3)Cibacron LS NHC型染料:它是双一氯三嗪活性基团的活性染料,有良好的溶解度,中性盐用量较低,适合一般中、浅色和部分深色染色,亮度、鲜艳度很好,染料成本比BES型染料高。

1.1.3 酸性及中性染料

(1)弱酸性染料

弱酸性染料在蛋白质纤维上染色深度由深到浅的顺序为:羊绒>羊毛>蚕丝>大豆蛋白纤维。大豆蛋白纤维上的上染率最低,这与纤维中极性氨基酸含量有关。三种蛋白质纤维极性氨基酸含量(%)比较如下:

① 羟基氨基酸:蚕丝(28.01)>羊毛(21.45)>大豆蛋白纤维(12.64);

② 碱性氨基酸:羊毛(35.27)>大豆纤维(3.50)>蚕丝(1.67);

③酸性氨基酸:羊毛(21.06)>大豆纤维(8.0)>蚕丝(3.47)。

弱酸性染料在酸性条件下染色时,上染率与蛋白质纤维中的碱性氨基酸和羟基氨基酸(主要是酪氨酸)含量有关,大豆蛋白纤维中这两类氨基酸总量远小于羊毛和蚕丝,故得色量最低,相对深度最浅,此外,上染率还与大豆蛋白纤维较高分子取向度等因素有关。

酸性染料因染色均匀,遮盖性良好,透染性优异,染后光泽、亮度基本接近活性染料,且染色工艺简单,手感柔软,得色量高,同时具有染液吸尽率高,染色残液清晰,废水排放量少等优点,成为大豆蛋白纤维的常用染料,但染料成本较高。

(2)中性络合染料

中性染料的上染性与直接染料相似,但由于分子较大,渗透性和遮盖力较差,需改进染色工艺条件提高遮盖性,得色量与弱酸性染料基本相同,光泽、手感仅次于活性染料、弱酸性染料,色牢度良好,但染料成本较高,水洗牢度较差。

(3)Lanaset染料

由于Lanaset染料是改良型中性及活性的复合染料,更适宜多基团特性的大豆蛋白纤维染色。它有优良的匀染及透染的染色效果,且废水排放量少,但染色深度和染色鲜艳度较染羊毛织物差得多,而且耐洗色牢度较差,染料成本较高,要获得大豆蛋白织物深浓、鲜艳、坚牢的染色效果,其染色工艺还有待于进一步研究。通常在染色生产中,一般中、浅色大部分采用经济的活性染料染色,只有个别色泽如深玫红、深紫红、乌黑等选择Lanaset染料。
 
1.1.4 分散染料

分散染料也可以对大豆蛋白纤维染色。分散染料对大豆蛋白纤维的染色深度大于羊毛和羊绒,但是分散染料在大豆蛋白纤维上的染色牢度及其在纤维中的分布状态目前仍需要进行检测。分散染料对蛋白质纤维实际上具有一定的亲合性,部分染料也可染深浓色,大豆蛋白溶液在纺丝前经过适当的化学修饰,也可能增加对分散染料的亲和性。

因此,大豆蛋白纤维对含羟基、氨基较多的高温型分散染料有一定上染性。通过分散染料对大豆蛋白纤维提升性能试验可知,偶合组分具有两个羟基的偶氮分散染料(如Diacelliton红玉3B和Terasil棕3R),因容易与大豆蛋白纤维发生氢键作用而具有较好的染深性能。含两个羟基两个氨基蒽醌结构的分散蓝2BLN和含一个羟基一个甲氧基双偶氮结构的分散橙E—GFL的染深色性也较好,而其它染料,无论是偶氮苯和偶氮杂环,还是蒽醌结构的染料,染深色性能均较差。
 
2 结论

大豆蛋白纤维可用直接、酸性、活性、中性和分散染料染色,所选择的几类染料对大豆蛋白纤维都有一定的上染能力。其中直接染料、酸性染料上染率高,适合染深色品种,染色牢度较差,需经固色处理。活性染料和分散染料的上染率较低,染色牢度较好,适合染中、浅色品种。活性染料应选择双活性基的类型,以提高固色率。分散染料应选择分子结构大、极性基团多的高温型染料。中性染料在大豆蛋白纤维上具有较好的移染性能,可通过高温移染和延长染色时间提高其染色均匀性。对中性染料和分散染料品种及工艺条件选择,有待进一步探讨。

 
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