胡麻纤维的稀土染色改性研究

2017-04-21崔景东李哲李静高婕

东方教育 2017年2期

崔景东++李哲++李静++高婕

摘要：胡麻纤维是油纤两用纤维，不仅可以用于榨油还可以用于纺织领域。以胡麻纤维为主要研究对象，研究其在稀土改性的作用下染色性能的提升，胡麻在稀土改性后，纤维的上染率、K/S值、断裂强度均有大幅提升。

关键词：胡麻；稀土；染色；改性

0 引言

随着天然纤维热的兴起，麻类织物以其优良的吸湿性、散热性及良好的服用性能已逐渐被人们所认识，而且越来越受到青睐[1]。胡麻属油纤兼用型亚麻。我们通常说的胡麻是油用亚麻或油纤两用亚麻。胡麻作为一种耐寒耐旱的油料作物具有广泛的种植面积，在我国的内蒙古、山西、宁夏等西北华北地区更是主要的經济作物。尤其是在内蒙古地区有大量的胡麻用于食用，压榨剩余的胡麻未被利用造成了大量纤维的浪费。胡麻纤维属于亚麻纤维，染色均匀性较差且不易染透。为了提高胡麻纤维的品质，改善胡麻纤维的染色和服用性能，提高纤维的舒适性，对胡麻纤维进行改性是非常必要。我国拥有丰富的稀土资源，其应用领域十分广泛且进展较快。稀土在纺织染整工业方面的应用是近年来开辟的新途径[2]。

1 实验部分

1.1 实验材料

实验材料：本实验材料取自内蒙古呼和浩特市托克托县的胡麻

1.2 实验材料的准备及预处理

1.2.1沤麻方法

一般在胡麻纤维脱胶过程中希望纤维素中果胶、半纤维素的质量分数越低越好[3]，木质素对纤维的影响是木质素质量分数少的纤维光泽好，柔软并富有弹性，可纺性和印染的着色性能均好，在纤维脱胶过程中虽然也希望尽量脱除木质素，但由于木质素在植物细胞壁中起着支撑和粘结纤维素的作用，客观上不可能全部脱除，否则易使工艺纤维解体，从而降低纤维可纺织性能。[4]

为了减少实验中化学试剂的的误差，同时考虑到生产实际以及经济效应，最终选用温水沤麻作为胡麻的沤制方法。

1.2.2漂白工艺

沤制完成的胡麻在进行漂白前需进行预处理，预处理的工艺路线为：取样→水洗→烘干→超声洗涤→水洗→自然风干→酸洗→煮练→水洗→自然晾干→漂白→水洗→烘干。其中酸洗液和煮练液配方如表1和表2。

胡麻漂白的工艺路线为：次氯酸钠漂白→过氧化氢漂白→水洗→烘干。

漂白液配方的浴比为1：40，具体配方如表3。

1.3胡麻纤维染色的改性研究

1.3.1实验药品

实验所采用的氯化稀土由上海植信化工有限公司生产，柠檬酸由石家庄双联瑞尔化工有限公司生产；选用的染料分别为直接染料湖蓝5B、活性染料翠兰B-GFL、还原性染料靛蓝进行改性研究。

1.3.2稀土染色工艺

稀土染色方法按表4对改性后的胡麻纤维进行染色，研究稀土用量、稀土加入时间对胡麻纤维染色后性能的影响。直接染料和活性染料先染色后固色；还原染料染色时，先浸泡一定时间的稀土溶液然后再进行染色[5]。

1.4改性性能测试指标

1.4.1K/S值

对染料染色性能评价的重要指标之一就是染色深度。Kubelka-Munk 染色深度方程在被测物体的吸收系数 K 和散射系数 S，与固体试样中有色物质浓度C之间建立了一定的函数关系[6]。通过测定得到的 K /S 值越大，则胡麻纤维表面颜色越深，即有色物质浓度越高，说明染料染色性能越好。将改性染色后的纤维选用CM-3600A型电脑测色配色仪进行K/S测定，每个样品选取8个不同的位置进行测量，取平均值即为该样品的K/S值。

1.3.2断裂强度

指材料发生断裂时的最大应力与断裂横截面积的比值。改性染色后的胡麻纤维用YG/B/001A型电子纤维强力机测试断裂强度，多次测量取平均值。

1.3.3上染率

在染色过程中，上染到纤维上的染料量与最初染浴中染料总量之比，常以百分数表示。分别以染色前后的染液用蒸馏水稀释到相同倍数并在该种染料的最大吸收波长处测定染色前后染液的吸光度A0、A1，计算上染率：

式中：A1，N1——染色残液的吸光度和稀释倍数；

A0，N0——染色原液的吸光度和稀释倍数

1.5实验结果与讨论

以稀土加入量为变量，其他参数按照最佳工艺路线对纤维进行染色并测试染色后纤维的性能。

由表5可得，稀土在胡麻纤维的染色条件下有明显的促进染色的功能。染料的上染率和染色后纤维的K/S值都与稀土的用量有关系，随着稀土用量的增加，纤维的K/S值和上染率逐渐上升。但当稀土用量由0，3%提到到0.4%时，纤维的K/S值和上染率提升较少。

稀土离子可以失去三个电子，原子半径比其他过渡元素大。稀土离子容易形成络合物，因为有空轨道，可接受较多的配位体。

染色时，稀土与染料分子中的羟基和偶氮基络合形成离子型配位体，从而使染料的相对分子质量变大，增强染料分子和纤维非极性的分子间作用力；另一反面，配位体与纤维结合为新的染座，使染料进一步上染纤维，提高染料的上染率，进而增大K/S值。

同时根据测量，纤维的断裂强度在稀土加入前后有较大的区别，随着稀土用量的增加断裂强度也增加。这是因为稀土具有较强的络合作用，可和纤维形成配位键和共价键等络合物，这些络合物起到交联剂的作用，增加了纤维抵抗外界的能力，使纤维的强力有所提高