苎麻纤维改性及染色性能的研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mailyangli
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苎麻原产我国,俗称“中国草”,是古老而优美的纺织原料。苎麻纤维具有挺括、滑爽、通风透气、吸湿排汗、易洗快干等优点,是理想的高级衣料。目前我国的苎麻无论是栽培面积还是产量都占全世界90%以上,苎麻纤维及其织物、织品是我国重要工业原料和传统的出口创汇产品。苎麻纤维分子链中含有大量的羟基,羟基能与染料分子通过共价键结合,在染色过程中起重要的作用,但与羊毛等蛋白质纤维相比,苎麻纤维结合染料的能力仍较差。采用活性染料对苎麻纤维进行染色时,染色过程在碱性条件下进行,有较多染料发生水解,导致活性染料与纤维的羟基亲和反应性不强,染料上染率不高。此外,由于纤维与水溶液接触时,其表面带有一定数目的负电荷,染色时染料对纤维的直接性差,为了克服纤维表面负电荷对染料的斥力,增加染料的直接性,通常在染色过程中加入适量的电解质,但是这些电解质的排放对环境造成危害。针对苎麻纤维染色过程中存在的问题,目前大多采用对苎麻纤维改性的方法来改善其染色性能。本论文在总结近年来苎麻纤维改性方法的基础上主要进行了以下几方面的工作:(1)采用工业级3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为阳离子改性剂,对碱液预处理后的苎麻纤维进行改性。采用X-射线衍射(XRD)、元素分析及热分析等对改性后苎麻纤维进行表征。此种改性方法工艺简单,对仪器及设备的要求不高,易于工业化。(2)介绍了乙二胺改性苎麻纤维的原理和过程。改性方法基于:先用NaOH溶液对苎麻纤维进行预处理,再用环氧氯丙烷与预处理后苎麻纤维反应,得到反应活性较高的纤维素醚。将得到的纤维素醚在碱性条件下与乙二胺反应,制得氨化纤维。采用傅立叶红外光谱(FI-IR)、扫描电镜(SEM)、元素分析及热分析等对改性后苎麻纤维进行表征,研究表明,经乙二胺改性的苎麻纤维物质结构和热性能都发生了变化。考察了乙二胺浓度、反应温度及反应时间对改性程度影响。(3)采用活性染料(C.I.Reactive Red 2,活性艳红X-3B)对阳离子改性以及乙二胺改性后的苎麻纤维进行染色实验。对苎麻纤维的染色机理、染色过程进行了讨论。研究表明:未改性的苎麻纤维与染料主要通过静电力、范德华力、氢键结合,上染率较低。经阳离子改性的苎麻纤维由于接枝了大量的阳离子基团,纤维表面化学电势降低,加速了染料向纤维的扩散速率,染料与纤维主要通过离子键合。此外,活性染料分子中的部分反应型基团能与苎麻纤维的羟基形成共价键结合,上染率和色深度增加。同时,纤维的上染率与改性程度呈线性关系,通过上染率的测定确定最佳改性条件为:阳离子改性剂浓度为30g/L,碱剂浓度为15g/L,温度为50℃,时间为60min。乙二胺改性后的苎麻纤维其侧链接上了氨基基团,在染料的扩散阶段,氨基易于质子化,降低了纤维表面的化学电势,加速了染料向纤维的扩散,增加了染料的直接性。在固色过程中,纤维上的氨基基团与染料分子通过化学键结合。因此上染率和色深度增加。
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