羊毛纖維作為高檔天然纖維,一直受到人們的青睞.近年來,紡織助劑的發展為羊毛產品的生產提供了更為廣闊的領域.羊毛纖維疏水性外表皮層和致密的鱗片層的存在以及羊毛本身的差異性,極易造成羊毛的染色不勻及毛尖毛根的色差問題.

為了避免染色不勻,染色時需加入勻染劑.目前國外使用的較先進毛用勻染劑為兩性勻染劑.這類表面活性劑與其它表面活性劑相比較,它的耐硬水穩定性良好､耐酸堿和各種金屬離子､與其它表面活性劑復配有良好的協同效應,與很多助劑可以同浴處理,勻染性好,對羊毛纖維具有優異的染色效果.Mosimann,Cegarra等在研究AlbegalB在羊毛染色中的作用時發現:聚醚型化合物的兩性離子不但具有良好的勻染作用,同時還能夠提高染料的上染速率和上染率.本試驗合成了具有陽離子､陰離子､非離子三種官能團的新型表面活性劑作為毛用勻染劑,并用于羊毛弱酸性染料染色中,可以替代同類進口產品,降低成本,填補國內空白.

1實驗部分

1.1主要藥品

聚乙二醇400､氨基磺酸均為化學純;十八伯胺為工業品;環氧氯丙烷､三氟化硼乙醚絡合物､無水碳酸鈉､鹽酸､氫氧化鈉均為分析純.

1.2合成路線

本實驗通過四步反應合成了十八烷基胺聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽(IV)C₁₈H₃₇NHCH₂CHOHCH₂(OC₂H₄)_nOSO₃Na.四步反應為:(1)聚乙二醇400與環氧氯丙烷在催化劑三氟化硼乙醚絡合物作用下進行開環反應得到氯代醇醚(I)ClCH₂CHOHCH₂(OC₂H₄)_nOH;(2)開環產物(I)與十八伯胺在無水碳酸鈉作用下發生縮合反應,得到縮合產物(II)C₁₈H₃₇NHCH₂CHOHCH₂(OC₂H₄)_nOH;(3)縮合產物(II)用鹽酸中和至pH7左右,在氨基磺酸的硫酸酯化作用下生成單酯胺鹽(III)C₁₈H₃₇NHCH₂CHOHCH₂(OC₂H₄)_nOSO₃NH₄;(4)經過氫氧化鈉中和作用將硫酸酯化產物(III)轉化為鈉鹽的形式,即得最終產品(IV).

2應用

2.1織物

羊毛織物(蘭州三毛廠).

2.2藥品

染料:弱酸性艷藍RAW(西安裕民毛紡廠);助劑:十八烷基胺聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽(自制).

2.3染色

2.3.1染色處方(%owf)

A染料                     1

B自制助劑              0.5､1.25､1.5､2.0

pH值                        5

浴比                        50:1

2.3.2升溫染色工藝

2.3.3恒溫染色工藝

2.4勻染性測試

3結果與討論

3.1自制助劑結構分析

圖1為對合成的產品進行紅外光譜圖.

從圖1中可知:主要吸收峰的位置､形狀､強度都和設想的分子結構相吻合.對主要吸收峰進行分析,討論其與結構的對應關系:1100cm^-1POE特征吸收峰;(2)1250cm^-1硫酸酯的特征吸收峰;(3)1350cm^-1—CH₃的特征吸收峰;(4)1460cm^-1—CH₂的特征吸收峰;(5)1650cm^-1游離胺的特征吸收峰;(6)2840cm^-1—CH₂,—CH₃特征吸收峰;(7)3440cm^-1—OH與—NH的重疊吸收峰.

證實:分子結構中有羥基､亞胺基､甲基､亞甲基､硫酸酯基､醚基,符合烷基胺聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽的分子結構,合成反應是按預期路線完成的.

3.2自制助劑與染料之間的作用力

將溶解的弱酸性艷藍RAW染料在容量瓶中稀釋至一定濃度10g/L,并加入自制助劑(20g/L)在室溫和加熱(80℃)條件下,測定其不同波長下的吸光值,作吸收光譜曲線(圖2).

由圖2可以看出,染液中加入自制助劑后,在室溫下最大吸收波長發生了移動,加熱后,最大吸收波長又恢復到原值.這是因為自制助劑在室溫條件下與染料發生了一定結合,染料分子與表面活性劑分子之間形成膠束,使最大吸收波長發生了紅移現象;高溫時,這種結合遭到破壞,絡合物分解,染料在水溶液中又恢復到以離子狀態形式存在,使最大吸收波長恢復到原值.

3.3pH值對染色的影響

圖3為弱酸性艷藍RAW染浴中加1.25%owf自制助劑在85℃､不同pH值時的羊毛恒溫上染曲線.

從圖3可以看出,當pH值小于4時,染料的上染速率和上染率都急劇增大.一方面是因為羊毛上的—NH₂在pH值小于羊毛等電點時電離成—NH³⁺,有利于陰離子染料上染;另一方面,助劑分子中的酸性基團—OSO₃^-在pH值較小時與H⁺結合為—OSO₃H.

羊毛吸附后纖維的負電荷受到屏蔽,因而染料陰離子的親和力增大,上染率和上染速率也增大.

而pH值在等電點以上時,羊毛帶負電荷,自制助劑的分子結構中存在弱陽離子基團,與羊毛的負電荷結合,降低羊毛表面的負電性,而減少羊毛與染料陰離子之間的電性斥力,利于染料上染.當pH值6時,自制助劑的陽離子性不顯著,使羊毛負離子降低的不多,所以染料陰離子與羊毛負電荷排斥,降低上染率.

3.4溫度對染色的影響

圖4為加入1.25%owf自制助劑,pH值為5時,不同溫度下弱酸性艷藍RAW對羊毛的上染曲線.

從圖4可以看出,無論在哪個溫度,加入自制助劑后,染料的上染率和上染速率都增大.這是因為羊毛吸附助劑后,表面負電荷減少,潤濕性增加,染色“壁障”被削弱,染料易于上染.由于吸附助劑為放熱過程,因而溫度較高時,吸附量減少.當染色溫度達到或超過90℃時,染料的上染率降低.

3.5助劑濃度對染色效果的影響

染浴中加入自制助劑,它能與染料發生相互作用,從而引起染料上染性能的變化.不同自制助劑濃度對弱酸性艷藍RAW染料升溫染色過程的影響如圖5.

圖5的染色條件為:pH=5,時間5min,染色溫度為40℃,升溫速度1℃/min;時間為50min時,染色溫度85℃,50～120min恒溫染色.

從圖5可知:,隨著自制助劑的加入以及濃度的增加,染料的上染速率和平衡上染率增加.但是,當助劑濃度大于1.25%owf時,弱酸性艷藍RAW染料的上染速率和上染率均呈下降趨勢.這是因為助劑濃度較小時,它在染浴中與染料形成單分子的絡合物.

這種絡合物比單獨染料離子更具有疏水性,因而易吸附羊毛.當助劑濃度較大時,染料可與多個助劑分子甚至表面活性劑膠束形成絡合物.

這種絡合物具有較強的親水性和水溶性,使染料對羊毛的親和力減小,上染率和上染速率降低.

3.6染料勻染性結果

選用弱酸性艷藍RAW為染色用染料,以自制助劑為勻染劑,按毛紡織手冊勻染性實驗方法進行勻染性實驗,自制助劑濃度的勻染性結果如表1.

由表1看出,自制助劑能顯著改善弱酸性艷藍RAW對羊毛的勻染性,自制助劑濃度越大,勻染性越好.由于各種因素的影響,羊毛表面親水性和疏水性存在著差異,這是羊毛不易獲得勻染性的重要原因,作為表面活性劑能夠改善羊毛的潤濕性能,為染料均勻上染創造條件.另外,助劑和染料在染浴中形成絡合物,降低了染料的親水性,使它較容易上染羊毛的疏水性部分,提高了勻染性.

4結論

4.1按預先設計的分子結構合成的新型表面活性劑,具有很好的表面活性,其合成工藝簡單安全,原料價格低廉,適合于國內助劑廠生產的條件.

4.2羊毛用弱酸性染料染色時,染浴中加入自制助劑十八烷基胺聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽,在一定的助劑濃度范圍內(≤1.25%owf)能夠提高染料的上染速率和上染率,具有“促染”作用;當助劑濃度超過某一值后(≥1.5%owf),它能夠減緩染料的上染速率,具有“緩染”作用,并且二者均能獲得均勻的染色效果,可以代替同類進口產品,解決羊毛染色不勻問題.

4.3用弱酸性染料對羊毛織物進行恒溫染色,當染浴pH值為5,溫度為85℃時,加入自制助劑能達到極佳的染色效果.

4.4可以與其它助劑配套使用.

參考文獻:

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