活性染料对木屑染色拼色的工艺优化

程雁敏

（新疆应用职业技术学院，新疆 奎屯 833200）

木屑作为木材加工的副产物，其产量在急剧增加[1-3]。以现在的木屑消耗速度来看，大部分都被浪费了，不仅造成了很大的损失，还会造成环境污染。若将废弃的木屑进行染色处理，可以用来制成门板、桌子等家居用品[4-6]，在不影响其应用性能的前提下，既节约了资源，又符合现在的科学发展要求。目前，人们基本采用酸性染料进行染色[7]，但着色的只是木质素部分，而占木材主要成分的纤维素和半纤维素并未上染[8]。活性染料具有与纤维素、半纤维素反应形成共价键的活性基，但目前的研究较少。本研究用活性染料对木屑进行染色，分析前处理、不同染色工艺对色牢度的影响。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

材料：原木屑。

仪器：SHMADZU ELB200电子天平（奥豪斯仪器有限公司）；DGX-9243热风烘箱（上海福玛实验设备有限公司）；DZKE电热恒温水浴锅（北京市永光明医疗仪器厂）；SF600X Datacolor测配色分光仪（Datacolor公司）；耐洗色牢度试验机（SW-12，莱州市电子仪器有限公司）；耐日晒色牢度仪（常州仪器厂）；JB90-D型强力电动搅拌机（江苏金坛区中大仪器厂）；PHS-25型pH计（上海雷磁仪器厂）；YP-600电子天平（上海第二天平仪器厂）。

实验化学试剂：活性红E-2BE（力份：200.0%，安诺其纺织化工）；活性红E-3BE（力份：150.0%，安诺其纺织化工）；活性黄E-3RE（力份：150.0%，安诺其纺织化工）；活性蓝E-2G（力份：150.0%，安诺其纺织化工）；氯化钠（天津市天大化工实验厂）；次氯酸钠（天津市天大化工实验厂）；无水碳酸钠（洛阳昊华化学试剂有限公司）；标准皂片（上海制皂厂）。

1.2 实验处方及染色工艺流程

1.2.1 实验处方

实验处方具体如表1所示。

表1 实验处方

1.2.2 染色工艺流程

（1）工艺一。染色条件：40 ℃、30 min；固色条件：60 ℃、60 min。（2）工艺二。染色条件：60 ℃、30 min；固色条件：90 ℃、60 min。具体步骤如下：首先，称取20 g原木屑，放入质量分数为20.0%的次氯酸钠溶液中，直至颜色全部变成白色，水洗，晾干，备用；其次，称取2 g原木屑和漂白后的木屑分别加入染杯中，量取需要的水，在水浴锅中预热30 min，分别进行染色实验；再次，按不同的O·W·F计算出所需的染料量，量取需要的染料量加入染杯中，分别按工艺一、工艺二进行染色；最后，染色完毕后先用热水洗，再用冷水洗，室温晾干，进行测试（图1）。

图1 染色工艺流程

1.3 色牢度测试

1.3.1 日晒色牢度测试

首先，将晾干的木屑放入自封袋（5 cm×8 cm）中，压平后置于日晒色牢度仪转盘上，参照GB/T 8427—2008要求，在预定条件（湿度40.0%）下对染色后的木屑进行曝晒；其次，分别测试日晒6、9、12 h的DE*值（同一工艺指标下染色物与白布之间的Datacolor测试值差），判断颜色是否达到预期要求。

1.3.2 水洗牢度测试

首先，将晾干的木屑、白布放入水洗杯中，加入100 mL水、2 g/L皂片，加热到40 ℃，准备水洗；其次，将水洗杯放入水洗机中，在40 ℃条件下水洗10 min，取出白布烘干，测试白布的污染级数。

2 结果与讨论

2.1 染色工艺对木屑色牢度的影响

2.1.1 染色工艺对木屑日晒色牢度的影响

染色工艺对木屑日晒色牢度的影响如图2所示。由图2可见，工艺一的日晒色牢度较好，日晒前后色差明显比工艺二低。分析发现，实验用染料适合在低温条件下染色，当染色温度过高时，染料反而不易与木屑中的纤维素发生反应。这是因为温度过高，染料的亲和力或直接性越低，染料的平衡吸附量也会降低。在进行日晒色牢度测试时，为了保持日晒色牢度仪内部的湿度恒定，不断有水蒸气喷射出来，喷到木屑压片表面时，也会增加染料的水解。由此可以得出：工艺一为最佳染色工艺。

图2 染色工艺对木屑日晒色牢度的影响

2.1.2 染色工艺对木屑水洗色牢度的影响

染色工艺对木屑水洗色牢度的影响如图3所示。由图3可见，原布的白度基本没有变化，但经两次水洗后，白布的白度变化并不一样，尤其是第1次水洗后，白度下降比较明显；经过第2次水洗后，白度有所增加。这是因为进行第1次水洗时，木屑上的浮色基本被洗掉，这样染料就基本沾到了白布上；由于木屑表面的浮色已基本被洗掉，在第2次水洗过程中，白布上的染料也会被洗掉一部分，导致再进行测试时，白布的白度增加。随着水洗次数的增加，白布的白度也会增加。

图3 染色工艺对木屑水洗色牢度的影响

2.2 前处理对木屑色牢度的影响

2.2.1 前处理对木屑水洗色牢度的影响

前处理对木屑水洗色牢度的影响如图4所示。由图4可见，组1的DE*值明显比组2低，因此，组1的水洗色牢度比较好，即经过前处理后的木屑水洗色牢度有一定程度的提高。这是因为经处理后，木屑中存在部分水溶性抽取物，如单糖、低聚糖、果胶等在处理液中不断被溶解提取出来，随着这些提取物的减少，木材的吸水渗透性逐步得到改善，增加了染料的染透性。因此，经前处理后的木屑水洗色牢度比较好。

图4 前处理对木屑水洗色牢度的影响

2.2.2 前处理对木屑日晒色牢度的影响

前处理对木屑日晒色牢度的影响如图5所示。由图5可见，经过前处理的木屑日晒色牢度的DE*值变化较小，故经过前处理后的日晒色牢度实验结果比较理想。因为原木屑中含有灰分等杂质，并且活性染料对木质素不上染，所以未经前处理的木屑日晒色牢度不理想。经过前处理后，木屑木质素部分在前处理过程中会发生分解，同时进行前处理时加入了一定量的双氧水，对木屑有一定程度的漂白作用。处理后的木屑纤维素更容易上染，而且与染料的结合力也有一定程度的提高。因此，经过前处理后的木屑日晒色牢度比较好。

图5 前处理对木屑日晒色牢度的影响

3 结论

通过不同染色拼色工艺、木屑经前处理工艺染色后木屑水洗色牢度和日晒色牢度的对比得出，当染色条件为60 ℃、30 min，固色条件为90 ℃、60 min时，经过前处理后，木屑的水洗色牢度和日晒色牢度较好。