液氨处理前后大麻纤维的结构与染色性能研究

刘金凤(海恩斯莫里斯（上海）贸易有限公司，上海　200031 )



液氨处理前后大麻纤维的结构与染色性能研究

刘金凤
(海恩斯莫里斯（上海）贸易有限公司，上海200031 )

摘要：液氨处理是指使用液态氨气对织物进行有效性处理。通过对大麻纤维的形态结构和染色性能的测试，分析经液氨处理前后大麻纤维发生的结构变化和性能变化，结果表明，经过液氨处理，能够有效改善织物的光泽，上染率、K/S值，导湿性等。

关键词：液氨处理；大麻纤维的结构；染色性能

大麻纤维是世界上最早栽培出并投入使用的纤维物质之一。大麻纤维具有良好的排汗吸湿、阻挡紫外线辐射、防静电等优势。大麻纤维的化学成分和内在结构虽与棉纤维的相似性最高，但两者的含量存在较大差异。一般而言，大麻纤维中的纤维素含量相对较低，但非纤维类物质的含量却高于棉纤维，这对大麻纤维的染色性能将会造成一定影响[1]。本实验采用液氨对大麻纤维织物进行处理，并分析测试了处理后的大麻纤维织物的形态结构和染色性能。

1　试验

1.1原料

选取常规状态下的平纹麻织物，将其放置在压力为0.2 MPa的液氨中浸渍，浸渍时间持续10 min以上。10 min后，将液氨中浸渍的麻织物取出，并将其放置在温度为70℃的热风循环系统中进行烘干，进行干燥处理。表1列出了液氨处理前后麻织物相关参数的变化情况。

表1　液氨处理前后麻织物的相关参数

1.2测试大麻纤维结构

1.2.1形态测试

在5 kV加速电压，5 mA电流，3 000倍放大的条件下，对处理前后的大麻纤维形态进行观察。

1.2.2进行比表面积测试

采用全自动样品的纤维仪比表面积对比表面积进行测试，N2为吸附气体，总吸附时间为4 h。1.3测试大麻染色性能

1.3.1测定上染百分比

在进行染色的过程中，定期选取1 mL染色液，并将其稀释，稀释后为25 mL，最后，使用722型分光光度计对吸光度进行测试，上染百分比的计算公式[2]如下：

上染百分率= (1－不同时间段获取吸光度/空白染浴的吸光度)×100%

1.3.2测定K/S值

纺织品配色中的K/S值测定需要进行相对复杂的比值计算，并非单一的数值计算，K/S值的计算公式[3]如下：

K/S =［(1－无光透射反射率) 2/2无光透射反射率］×［(1－无有色物质固体试样的反射率) 2/2无有色物质固体试样的反射率］=有色物质的浓度×比例常数

当无光透射反射率的值越大，最低反射率则越小，两者呈现反比例关系。

1.3.3测试芯吸性

采用某型号毛细管效应测试仪对植物的芯吸性进行测定，对不同时间段液态水的上升情况进行测试，并由此得出芯吸性与时间关系的曲线图[4]。

1.3.4测试润湿性和导湿性

在20～22℃的温度条件及65%～67%相对湿度条件下，放置(10×10) cm的织物，放置方式为平置，并使用5 mm的滴定管滴下蒸馏水，蒸馏水的体积约为25 mL。对织物液滴的吸收时间及分钟内表面积的湿润直径进行测试和计算。

2　结果与讨论

2.1大麻纤维结构的变化2.1.1大麻纤维表面形态

图1　大麻纤维经液氨处理前后纵向与横向结构图像

图1为大麻纤维经液氨处理前后纵向与横向结构图。从图1可以看出，经液氨处理前，大麻纤维的纵向图像显示出较为明显的裂痕和缺陷；经液氨处理后，大麻纤维的纵向图像显示出较高的光滑度，且裂痕和缺陷消失或明显减少。此外，未经处理的大麻纤维表面呈现出干涩、扁平，且纤维胞腔相对较大，纤维壁上有裂痕、缺乏均匀性。而经液氨处理后，大麻纤维表面出现膨化，且纤维物质间的缝隙较为紧密，或明显减少。

2.1.2大麻纤维的比表面积和孔径分布

经液氨处理前，大麻纤维的比表面积为10.386 m2/g，经液氨处理后，大麻纤维的比表面积为7.011 m2/g，呈现出显著的下降趋势。导致此种现象的原因可能是纤维表面的裂缝消失，从而使纤维表面的光滑度提升，比表面积减小。此外，经液氨处理后，大麻纤维的孔径也发生了较大的变化。处理前，大麻纤维的小孔径数量相对较多，且分布具有一定规律，均散布在1.5～3.0 mm的区间范围内，而孔径在10 mm左右的大麻纤维相对较少。经液氨处理后，大麻纤维的孔径分布发生了明显的变化，原在1.5 ～3.0 mm的区间范围变化的孔径数量明显减少，而原集中在4 mm左右的孔径也逐渐向5 mm转换，原10 mm孔径的大麻纤维基本消失。从上述结果中可以看出，经液氨处理后，大麻纤维的有效容积明显减少，孔径呈现均匀分布的特点（详见图2）。

图2　大麻纤维经液氨处理前后孔径分布情况

2.2大麻纤维的染色

经液氨处理后，大麻纤维的结构发生了本质上的改变，因此，在选择染色材料时，要选取不同材质、不同分子结构、不同质量的染料对麻织物进行染色。

2.2.1活性染料染色

经液氨处理后，去氮方式影响了纤维孔径的规格和分布特征。采用热风去氮的方式可使纤维孔径逐渐变小，孔径分布的均匀性得到明显的提高。同时，经液氨处理后，纤维内部的孔径规格和分布特征也受到活性染料染色的影响，这可有效弥补小孔径造成的缺陷。因此，液氨处理可以有效地提高活性染料染色的上染率。在实际生产中，可以大大提高生产效率和染色的均匀性。

2.2.2还原染料染色

还原染料是各种染料中性能较为优良的一种，其色谱相对较全，色泽性较强。液氨处理前，大麻纤维织物的上染率为86.5%，而经过液氨处理后，上染率变化不大，仅仅为89.01%（见表2）。这是因为还原染料的染色原理是染色时要在碱性的强还原液中还原溶解成为隐色体钠盐才能上染纤维，经氧化后，恢复成不溶性的染料色淀而固着在纤维上，因此受到液氨处理的影响较小。所以，实际生产中可以放心使用[6]。

表2　液氨处理前后上染率的变化情况

2.3K/S值

以直接翠蓝GL染料为例，分析液氨处理前后织物K/S值变化情况。在未经过液氨处理前，直接翠蓝GL的K/S值为8.206，而经过液氨处理后，直接翠蓝GL的K/S值变成了13.637（见表3），由此可见，织物经过液氨处理后，K/S值明显的提高了66%。

表3　液氨处理前后K/S值的变化情况

2.4麻织物芯吸性分析

从图3中可看出，经液氨处理后，麻织物的经纬向芯吸高度呈现明显的降低趋势。在初始阶段，处理后大麻纤维织物的高度较小，随着测试时间的不断延长，液态水对织物芯吸的速度明显下降，当达到相对稳定的状态时，液氨处理后的麻织物高度明显低于处理前，且纤维表面的裂痕明显较弱或消失，与此同时，吸水位置也明显减少，纤维表面的光滑度明显提升，孔隙规格也逐渐趋于均匀。在毛细管上形成作用力的压力减少，且传导能力逐渐减弱，芯吸高度也随之降低。

图3　麻织物经液氨处理前后芯吸高度-时间曲线

2.5麻织物润湿性和导湿性分析

经液氨处理后，大麻纤维织物的液滴吸收时间明显减少，且导湿性逐渐上升。同时，大麻纤维织物的表面光滑度随着液氨处理时间增加，纵向的裂痕明显减少或基本消失，可吸水的部位减少，液态水的传导性更强，从而获得较好的导湿性和润湿性（详见图4）。

图4　大麻织物经液氨处理前后上下表面含水量-时间曲线

3　结论

大麻纤维织物经液氨处理，可有效改善织物表面的纤维结构，去除纤维物表面的杂质，使其表面的光滑度提升，大孔径数量减少。此外，液氨处理后的大麻织物在芯吸高度和保水率上呈现降低趋势，大大增加了导湿性和干燥性。同时，大麻织物在厚度和吸收水分上的效果较为显著，水分传导能力也相对较强，液态水可从大麻织物表面进行传导，并均匀分布在织物的表面之下。最后，经液氨处理后，织物的K/S值呈现明显的上升趋势。麻织物的上染率得到有效的提高。这可以很好地提高实际大货的生产效率，真正做到节能高效。

参考文献

[1]刘帆，何林蔚，李文，等.阳离子苎麻纱线在液氨介质中染色性能的研究[J].针织工业，2015 （8）: 36-40.

[2]王萍丽，张长安，王小威，等.大麻纤维／聚丁二酸丁二醇酯复合材料的性能研究[J].化工新型材料，2013，41（12）: 31-38.

[3]高欣，陈克利，张恒，等.工业大麻秆芯纤维素吸水树脂快速合成及性能研究[J].昆明理工大学学报：自然科学版，2014，39（5）: 96-100.

[4]吴兵.大麻纤维汽车内饰材料性能、生产工艺及发展前景[J].建筑工程技术与设计，2014（11）: 1038.

[5]陈婷婷，刘文地，邱仁辉，等.改性大麻纤维／不饱和聚酯复合材料的力学性能及界面表征[J].高分子材料科学与工程，2013，29（9）: 94-97.[6]段亚峰，姚江薇.竹浆纤维/涤纶/大麻纤维混纺面料的开发及其性能分析[J].纺织学报，2013，34（10）: 43-47.

STUDY DYEING PERFORMANCE AND CONSTRUCTION PROPERTY OF HEMP FIBER AFTER AMMONIA PROCESSING

LIU Jin-feng
( H&M (Shanghai) Trading Co., Ltd.No.2 Branch, Shanghai 200031, China )

Abstract:Liquid ammonia processing means adding extra liquid ammonia during after-finishing step.The experiment focuses on linen’s construction and dyeing performance.Results show that，after adding liquid ammonia，the gloss, percentage of exhaustion，K/S data and wicking all improved.

Keywords:liquid ammonia，process，construction for bastfibre，dyeing performance

作者简介：刘金凤(1976-)，女，新疆奎屯人，工程师，从事家用纺织品面料的技术质量管控和研究。

收稿日期：2015-12-25

文章编号：1672-500X (2016) 01-0005-04

中图分类号：TS193.1

文献标志码：B

doi:10.3969／j.issn.1672-500x.2016.01.002