姚芳1唐人成1,2(1.蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇蘇卅215021；2.現(xiàn)代絲綢國家工程實(shí)驗(yàn)室，江蘇蘇卅215123)
前言
合成單寧一般為含磺酸基、芳香環(huán)、羥基的陰離子型縮合物，印染行業(yè)主要用作固色劑、纖維素纖維／錦綸混紡交織物和羊毛／錦綸混紡物的防染劑。據(jù)報道，合成單寧用作防染劑時，在酸性染料和活性染料染色過程中，預(yù)處理時吸附于錦綸纖維上的合成單寧會發(fā)生解吸。一旦合成單寧解吸則會影響防染效率。此外，經(jīng)合成單寧固色后的錦綸染色物一旦發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)量問題，則更要將合成單寧從織物上大量剝除下來，然后再重新染色或修色。因此，從合成單寧的應(yīng)用情況來看，有必要對合成單寧的解吸情況進(jìn)行深入研究。本試驗(yàn)采用合成單寧預(yù)處理過的錦綸，研究了其在酸性、中性、堿性條件下的解吸情況以及各種助劑和熱定型對合成單寧解吸產(chǎn)生的影響，亦分析了合成單寧處理溫度對其解吸的影響。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1材料
織物：210T消光尼絲紡購自吳江市致遠(yuǎn)紡織品有限公司。
化學(xué)品：合成單寧Mesitol NBS由蘇州萊德紡化有限公司提供，其主要化學(xué)組成是芳香磺酸、羥基芳香砜與甲醛的縮合物。烷基胺聚氧乙烯醚(AC-1815)、平平加O市售；十二烷基磺酸鈉(SDS)為化學(xué)純試劑；十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、檸檬酸、磷酸氫二鈉、醋酸、醋酸鈉、純堿為分析純試劑。
1.2合成單寧吸附試驗(yàn)
錦綸在合成單寧溶液中(1%owf~8%owf)分別于60℃和80℃、pH5條件下處理40min，隨后水洗、晾干。
1.3合成單寧解吸試驗(yàn)
合成單寧預(yù)處理溫度、解吸浴pH值和溫度對解吸影響試驗(yàn)：錦綸織物分別在2.42%owf(60℃)和1.25%owf(80℃)撇單寧溶液中于pH5條件下處理40min，隨后水洗、晾干。在這兩種條件下，錦綸上合成單寧吸附量基本相同。預(yù)處理過的錦綸在不加染料的情況下，模擬合成單寧在各種實(shí)際應(yīng)用時的情況分別置于酸性(醋酸／醋酸鈉調(diào)節(jié)pH至5)、中性(檸檬酸／磷酸氫二鈉調(diào)節(jié)pH至7)、堿性浴(純堿10g／L)中處理不同時間。
助劑對合成單寧解吸影響試驗(yàn)：錦綸織物在2.42%owf的合成單寧溶液中于60℃、pH5條件下處理40min，水洗、晾干后置于含有不同助劑(1g／L)的溶液中處理不同時間。
熱定型溫度對合成單寧解吸影響試驗(yàn)：與助劑對解吸影響試驗(yàn)中同樣預(yù)處理后的錦綸織物于不同溫度下熱定型，隨后置于堿浴(5g／L)中處理不同時間。
1.4測試方法
吸附試驗(yàn)完成后測定殘液在最大吸收波長下的吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線確定殘液中合成單寧的濃度(Cs)，根據(jù)吸附前后合成單寧的濃度差以及纖維的絕干重，計(jì)算合成單寧在纖維上的吸附量(Cf)。
根據(jù)解吸前錦綸織物上合成單寧的吸附量以及解吸不同時間后，解吸浴中合成單寧的濃度計(jì)算吸附于錦綸織物上合成單寧的解吸率，如公式1所示：
式中，C0和C1分別表示解吸前后纖維上合成單寧的吸附量。
2結(jié)果與討論
2.1合成單寧的吸附性能
圖1描述了不同溫度下合成單寧用量與錦綸纖維上合成單寧吸附量之間的關(guān)系，由圖可知，在試驗(yàn)所用的兩個溫度下，合成單寧用量的增加，使其在錦綸纖維上的吸附量隨之直線上升，且同一用量下，隨著處理溫度的升高，合成單寧在纖維上的吸附量亦明顯增加。高溫處理，不僅有利于合成單寧分子動能和溶液中合成單寧解聚程度的增加，也大大增加了錦綸纖維的膨化程度，故而高溫處理有利于合成單寧在錦綸纖維上的吸附。為使解吸試驗(yàn)有更好的可比性，應(yīng)保證解吸前纖維上合成單寧的吸附量基本相同。根據(jù)圖1中關(guān)系可知，60℃和80℃條件下分別采用2.42%owf和1.25%owf的合成單寧進(jìn)行預(yù)處理可使錦綸上合成單寧的吸附量都基本達(dá)到10mg／g。
圖1合成單寧在錦綸上的吸附量(合成單寧1%～8%owf、pH 5、40min、浴比1：40)
2.2合成單寧的解吸性能
2.2.1合成單寧預(yù)處理溫度的影響
吸附于錦綸纖維上的合成單寧在酸性、中性和堿性條件下的解吸速率曲線如圖2所示，其中圖2(a)和(b)分別為70℃和90℃時的解吸速率曲線。從圖2可明顯看出，不論在何種解吸條件下，預(yù)處理溫度較低時，其合成單寧的解吸率高于預(yù)處理溫度較高時的解吸率，尤其是在堿性解吸浴中，兩者差距更為顯著。高溫預(yù)處理，合成單寧能更好的擴(kuò)散進(jìn)入纖維，而不是大量吸附于纖維表面，從而使合成單寧的解吸變得更為困難。意味著用合成單寧對羊毛／錦綸、纖維素纖維／錦綸等含錦綸混紡交織物進(jìn)行高溫預(yù)處理能提高其防染作用。當(dāng)然，若合成單寧作為固色劑使用時，其固色溫度越高，產(chǎn)生次品要剝除時也就越困難，此時需更高的堿濃度和解吸處理溫度。
2.2.2解吸浴pH值和溫度的影響
由圖2可知，不管預(yù)處理溫度如何，合成單寧在90℃下的解吸率均高于在70℃下的解吸率，而且合成單寧在酸性條件下的解吸率最低，隨后是中性條件，在這兩種解吸浴中，即使是在90℃條件下解吸，其解吸率也不超過30%，因此當(dāng)合成單寧應(yīng)用于羊毛／錦綸、蠶絲／錦綸等含錦綸的混紡交織物染色時，吸附于錦綸組分上的合成單寧僅有部分發(fā)生解吸，大量的合成單寧依IEt吸附于纖維上，能有效降低酸性或中性染料在錦綸組分上的上染量。
(a)70℃(b)90℃
圖2錦綸上的合成單寧在酸性、中性和堿性條件下的解吸速率曲線
(合成單寧預(yù)處理溫度：(○△口)60℃,(●▲-)80℃;解吸浴：(口-)酸性,(△▲)中性,(○●)堿性)
當(dāng)合成單寧預(yù)處理過的錦綸置于堿性浴中時，其解吸率顯著增加，大部分解吸都發(fā)生在20～30min之內(nèi)，且解吸溫度越高，合成單寧解吸率隨之增大。因此，當(dāng)合成單寧固色過的錦綸需要剝色重染時，可預(yù)先在堿性條件下高溫處理一定時間以剝除合成單寧。而當(dāng)合成單寧用作纖維素纖維／錦綸混紡交織物染色的防染劑時，在活性染料加堿固色前，合成單寧能較好的阻止活性染料對錦綸組分的沾染，而加堿后，由于合成單寧的解吸作用，其防染作用會明顯降低。
2.2.3解吸浴中助劑的影響
不同類型助劑對合成單寧解吸的影響如圖3所示。由圖可知，陰離子、非離子型和弱陽離子型助劑對合成單寧的解吸有促進(jìn)作用，而陽離子型助劑的存在則略微降低了合成單寧的解吸程度。
十六烷基三甲基溴化銨為陽離子表面活性劑，可與錦綸纖維上帶有負(fù)電荷的合成單寧形成微水溶性大分子復(fù)合物，故會使得纖維上的合成單寧彳i易解吸，從而出現(xiàn)了解吸率有所降低的現(xiàn)象。添加陰離子型助劑十二烷基磺酸鈉(SDS)可提高合成單寧的解吸率，其原因有待以后進(jìn)一步探討。脂肪胺聚氧乙烯醚類助劑(AC-1815)和非離子脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加0)，能與解吸下來的合成單寧間通過一定作用力形成復(fù)合物，從而可促進(jìn)合成單寧的進(jìn)一步解吸，故而能增加其解吸程度。
圖3助劑對錦綸上合成單寧解吸的影響
(助劑lg／L、90℃、浴比1：40)
2.2.4錦綸熱定型溫度的影響
由前面的研究可知，合成單寧在堿性條件下會發(fā)生顯著的解吸作用，即可將同色過的錦綸置于高溫堿性浴中進(jìn)行剝固色。此外，考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，為使錦綸織物具有更好的尺寸穩(wěn)定性，一般都需熱定型，而熱定型亦會對合成單寧的解吸產(chǎn)生一定的影響，兩者關(guān)系如圖4所示。熱定型溫度越高，合成單寧解吸率越低，解吸速度越快。
雖然合成單寧分子質(zhì)量不大,然而由于其有分枝結(jié)構(gòu),故而分子尺寸比普通染料大,這使得合成學(xué).寧在結(jié)構(gòu)緊密的錦綸纖維吸附過程中不容易擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部,或者說只能將纖維“環(huán)染”,大量吸附于纖維內(nèi)表層的合成單寧在堿性浴中極易發(fā)生解吸,未熱定型的錦綸織物在5g／L的純堿溶液中,合成單寧的解吸率基本達(dá)到90%。在熱定型過程中,合成單寧從濃度高的纖維內(nèi)表層進(jìn)一步向纖維內(nèi)部擴(kuò)散,且溫度越高,越有利于合成單寧向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散。在相同堿性條件下合成單寧不易發(fā)生解吸作用,因而解吸率就會隨著熱定型溫度的升高而降低。當(dāng)然，熱定型引起錦綸大分子鏈段的重排、微細(xì)結(jié)構(gòu)的變化也可能使得合成單寧的解吸率降低。
時間／(min)
圖4熱定型溫度對錦綸上合成單寧解吸的影響
(純堿5g／L、90℃、浴比1：40)
4結(jié)論
(1)吸附于錦綸上的合成單寧在酸性、中性條件下解吸率較低，因此當(dāng)其應(yīng)用于羊毛／錦綸、蠶絲／錦綸混紡交織物染色中，對酸性和中性染料都有較好的防染作用，且預(yù)處理溫度越高防染效果越好。
(2)堿性條件下，合成單寧解吸率顯著增加，這意味著可在堿性條件下高溫對固色過的染色次品進(jìn)行剝固色，纖維素纖維／錦綸混紡交織物二浴法染色中，合成單寧在加堿前能較好的阻止活性染料對錦綸的沾污。
(3)陰離子、非離子以及弱陽離子型助劑對合成單寧的解吸有促進(jìn)作用；而陽離子型助劑略有抑制作用。
(4)錦綸織物的熱定型溫度可影響合成單寧的解吸率：溫度越高，解吸率越低。
