蒲公英纤维的染色性能

2019-12-04李淑华黄雪红龚蕴玉

印染助剂 2019年10期

李淑华，黄雪红，龚蕴玉

（1.江苏工程职业技术学院，江苏南通 226007；2.江苏先进纺织工程技术中心，江苏南通 226007）

蒲公英别名黄花地丁、婆婆丁、华花郎等，菊科多年生草本植物。蒲公英能通乳，抗菌、利胆、抗肿瘤作用较好，是药食兼用的保健植物[1]。从资源开发利用角度来看，蒲公英纤维是一种尚未开发利用的新型纤维材料[2]。蒲公英绒纤维是种子上的纤维，有长刺，具有与羽毛纤维类似的结构特点，10～15 mm 的纤维长度不适合纺纱加工[3]；但由于其产量较大，加上纤维本身所具有的蓬松性能，可用作填充物。

本研究主要对蒲公英纤维的基本组成进行分析，并用不同类型的染料进行染色性能研究，确定合适的染料及最佳染色工艺，为蒲公英纤维在植绒等领域的应用打下基础。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：蒲公英纤维；碳酸钠、1227、冰醋酸、硫酸钠（分析纯，桐乡市贝思特化工有限公司），渗透剂JFC、阳离子蓝X-GRRL、弱酸性深蓝R、活性蓝RW、直接湖蓝B（浙江龙盛集团股份有限公司）。

仪器：PHS-3C 型pH 计（上海精密科学仪器有限公司），Datacolor 500 分光测色配色仪（瑞士Datacolor公司），DK-S16 电热恒温水浴锅（温州市大荣纺织仪器有限公司），Y802 恒温烘箱、AL104-IC 电子天平（常州市天祥纺织仪器有限公司），Nicolet 6700 傅里叶变换红外光谱仪，SW-12A 型耐洗色牢度试验机（无锡纺织仪器厂）。

1.2 蒲公英纤维的预处理

在室温条件下称取10 g 蒲公英纤维，于渗透剂JFC 8 g/L、无水碳酸钠5 g/L 溶液中浸泡24 h 后搓洗去壳；再经85 ℃水浴浸润40 min后烘干。

1.3 蒲公英纤维的染色

1.3.1 阳离子染料

染色配方：阳离子蓝X-GRRL 2%(omf)，冰醋酸1%(omf)，Na2SO45 g/L，1227 2 g/L，浴比1∶100。实验方法：将2.5 mL 冰醋酸、0.5 g Na2SO4（起缓染作用）、0.2 g 1227、2.5 mL 阳离子蓝X-GRRL 放入装有25 mL 水的烧杯中，再加入0.25 g 蒲公英纤维，放在振荡式染色小样机中99 ℃处理60 min，降温、水洗、烘干。

1.3.2 弱酸性染料

染色配方：弱酸性深蓝R 2%(omf)，乙酸0.2%(omf)，浴比1∶100。实验方法：将0.5 mL 乙酸、2.5 mL弱酸性深蓝R 放入装有25 mL 水的烧杯中，再加入0.25 g 蒲公英纤维，放在振荡式染色小样机中99 ℃处理60 min，降温、水洗、烘干。

1.3.3 活性染料

所谓评估准则，是对评估基本准则和评估执业准则、职业道德准则的统称。其中，评估基本准则由国务院有关评估行政管理部门组织制定，评估执业准则、职业道德准则由评估行业协会依据评估基本准则制定。本项规定还提出了评估专业人员 “勤勉谨慎从事业务”的要求，这也是中介服务行业立法通常会有的要求，其重要表现在于评估专业人员应当认真履行必要情况下的现场调查等调查职责，在独立分析估算基础上编制评估报告。

染色配方：活性蓝RW 2%(omf)，Na2SO430 g/L，Na2CO315 g/L，浴比1∶100。实验方法：将2.5 mL 活性蓝RW 放入装有100 mL 水的烧杯中，加入0.25 g 蒲公英纤维，15 min 后加入3 g Na2SO4（起促染作用），再过15 min 后加入1.5 g Na2CO3（起固色作用），随后在振荡式染色小样机中80 ℃固色30 min，降温、水洗、烘干。

1.3.4 直接染料

染色配方：直接湖蓝B 2%(omf)，Na2SO430 g/L，浴比1∶100。实验方法：将2.5 mL 直接湖蓝B 放入装有100 mL 水的烧杯中，加入0.25 g 蒲公英纤维和3 g Na2SO4（起促染作用），随后在振荡式染色小样机中60 ℃处理60 min，降温、水洗、烘干。

1.4 测试

红外光谱：采用傅里叶变换红外光谱仪测试，根据衰减全反射法（ATR）制样。

耐皂洗色牢度：按照GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》进行测试。

2 结果与讨论

2.1 蒲公英纤维的化学成分

由图1可以看出，蒲公英纤维在3 337、3 080、2 877、1 740、1 629、1 608、1 516、1 489、1 408、1 310、1 247、1 157、1 047 cm-1处出峰[4]。最强峰在3 337 cm-1处出现，是由纤维素、半纤维素中—OH 及C—H 的伸缩振动引起；3 080 cm-1处的吸收峰是由纤维素、半纤维素和蜡质中饱和烃—CH2的反对称伸缩振动和—CH 的伸缩振动引起；2 497 cm-1处的吸收峰是由半纤维素中芳香醚或者蜡质中C—O 的振动引起；1 740 cm-1处是果胶中甲酯或羧基的吸收峰；1 629 cm-1处是木质素中CC 的特征吸收峰；1 608 cm-1处为半纤维素中乙酰基团和蜡质中CO 的伸缩振动峰；1 516 cm-1处为木质素中芳环骨架的振动吸收峰；1 247 cm-1处为酰胺N—H 的伸缩振动峰；1 047 cm-1处的较强峰为纤维素C—O 的振动特征峰。结合官能团的特征吸收峰基本可以确定蒲公英纤维的组成主要为纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、蜡质、芳香醚等。

图1 蒲公英纤维的傅里叶红外光谱图

2.2 蒲公英纤维的染色性能

由图2 和表1 可知，蒲公英纤维经过4 种不同类型的染料染色后，活性蓝RW 染色效果最好，阳离子蓝X-GRRL 次之，弱酸性深蓝R 和直接湖蓝B 也有一定的上染效果。在弱碱性条件下，蒲公英纤维上的羟基与活性染料形成共价键结合，因此，活性染料对蒲公英纤维的上染性最好。蒲公英纤维含有半纤维素，其中的—COOH 发生一定程度的电离，形成羧酸根阴离子，能与阳离子蓝X-GRRL 染料形成离子键结合，因此，阳离子染料对蒲公英纤维的染色性能较好。而弱酸性深蓝R、直接湖蓝B 与蒲公英纤维之间主要通过氢键或物理吸附上染，效果没有前两种染料好。

图2 染色前后蒲公英纤维的颜色

表1 不同染料对蒲公英纤维的染色效果

2.3 染色蒲公英纤维的耐皂洗色牢度

表2 蒲公英纤维经各染料染色后的耐皂洗色牢度

2.4 活性蓝RW 染色工艺优化

在选定活性染料的情况下，固色温度、固色时间和碱用量对蒲公英纤维染色的K/S值及色牢度都起着关键作用，设计3因素3水平正交实验，结果见表3。由表3 可知，活性蓝RW 对蒲公英纤维K/S值的影响由大到小依次为：碱用量、固色温度、固色时间。碱用量对K/S值的影响最大，因为活性染料在碱性条件下与蒲公英纤维中的纤维素发生共价键结合，没有碱就无法固色，皂洗后染料会脱落。不同碱用量对应的K/S值由大到小依次为：k3、k2、k1，但是k2与k3相差不大，从节约成本的角度，选择碱用量为15 g/L。不同固色温度对应的K/S值从大到小依次为：k2、k3、k1，因此固色温度选择80 ℃。不同固色时间对应的K/S值从大到小依次为：k2、k3、k1，因此固色时间选择45 min。

表3 活性蓝RW 染色工艺正交实验表

在正交实验的基础上，按照碱用量15 g/L、固色温度80 ℃、固色时间45 min，以活性蓝RW 对蒲公英纤维染色分别进行单因素实验，结果见图3。

图3 活性蓝RW 对蒲公英纤维染色的最佳工艺单因素实验

由图3a 可知，随着碱用量的增大，活性蓝RW 对蒲公英纤维染色的K/S值不断增大，至15 g/L 后逐渐趋于平缓。因为碱用量太高，活性染料在碱性条件下容易水解，因此碱用量15 g/L 最佳。由图3b 可知，随着固色温度的升高，K/S值不断增大，至80 ℃后K/S值略有下降。因为染色温度升高有助于纤维的膨化，同时染料分子运动速率加快，有利于纤维与染料发生反应，但温度太高时，活性染料在碱性条件下水解速率也加快，造成K/S值下降，因此固色温度80 ℃最佳。由图3c 可知，K/S值随着固色时间的延长而增大，至45 min 后逐渐趋于平缓。因为随着固色时间的延长，更多的染料渗进纤维内部，与纤维发生反应更加充分，逐渐趋于饱和，因此固色时间45 min最佳。