棉阳离子改性工艺探讨
李戎，田坤，邹衡
（东华大学国家染整工程技术研究中心，上海，200051）
摘要：确定了应用改性剂A阳离子化处理棉织物的最佳工艺条件。
对改性剂的浓度、改性处理的温度、时间和NaOH的用量等因素作了深入研究，确定了改性剂的浓度为10%owf，改性处理的温度80℃，时间60min，NaOH的浓度3g/L的最佳工艺处方。
对阳离子改性棉用中性染料染色的染色性能作了初步的探索。
结果表明，阳离子改性后的棉织物可以用中性染料染色并能取得令人满意的染色效果。
关键词：棉，阳离子改性，染色
Study on the Process of Cationic Modified Cotton
LI Rong, TIAN Kun, ZOU Heng
(National Engineering Research Center for Dyeing and Finishing of Textiles, Donghua University, Shanghai, 200051)
Abstract: The optimal process conditions of cationic treatment of cotton fiber were determined. More investigations were conducted in some factors such as the concentration of the modifier, temperature, time and the amount of NaOH. A primary investigation on dyeing of cationic modified cotton with neutral dyes. And it was proved that cationic modified cotton dyed with neutral dyes has enhanced dye up-taking.
Key words: cotton; cationic modification; dyeing
纤维素纤维在染浴中带负电荷，而大多数用于染棉的染料均呈阴离子性(酸性染料、活性染料、直接染料以及还原染料隐色体等)，由于静电斥力，染料的上染受到抑制，染浴中往往需要加入大量的中性电解质来提高染料上染率[1] [2]。
这些电解质随染色废液排出，给环境造成了极大的污染负荷。
对纤维素纤维进行化
学改性，通过用含有不同活性基团(如环氧基、活性卤、乙氧基化物或胺)的氨或反应性阳离子改性剂预处理棉，减少或消除纤维上负电荷效应，可以提高纤维吸附染料的能力[3]。
本文研究用聚环氧氯丙烷的胺化物作为纤维素纤维的改性剂，在棉纤维上引入季氨阳离子基[4][3]，从而提高染料的上染百分率，并用酸性黑194对其染色，研究了中性染料在阳离子棉上的上染性能。
1 实验部分
1.1材料和仪器
⑴织物纯棉布30×30，68×68 经过退浆→煮练→漂白→丝光，由无锡漂染厂提供
⑵药品氢氧化钠（分析纯）、改性剂A（由上海汉达染整技术有限公司提供）、酸性黑194
⑶仪器 RY-25012常温型振荡染色机
电子测色配色仪GretagMacbeth Color-Eye 7000A
红外线实验室染色仪Rochers INFRA-RED 2000 SERIES
1.2测试指标
K/S值：织物表面的颜色深度可用Kubelka-Munk函数来表示，按下式计算：
K/S＝(1一R)2/2R，式中，K/S表示表观深度，R为反射率。
1.3改性与染色工艺
1.3.1 改性工艺
改性剂A 浓度：x %owf ；
NaOH 浓度：y g/L ；
浴比 80：1
1.3.2 染色工艺
40℃入染
染料：酸性黑194 8%owf
酸性黑194对未处理棉纤维基本不上染，但是对改性后的棉纤维有很强的亲和力，上染速率很快，得色量也很高，可以很直观的反映出改性剂A的处理情况。
1.4 实验
1.4.1 标准上染曲线与标准固色曲线测定
改变改性剂A的浓度，分别为2%、4%、6%、8%、10%和12%owf，用8%owf酸性黑194染色后测棉布的K/S值，绘制曲线，其中NaOH的浓度为3g/L。
1.4.2 改性剂A浓度为10%owf时的上染曲线和固色曲线的测定
改性剂A取10%owf，40℃加入，2℃/min的升温速率升到80℃，后保温90min，寻找比较合适的保温时间。
在60℃和80℃时取样，保温阶段每隔15min取一次样。
用8%owf酸性黑194染色后测K/S值。
1.4.3碱剂对改性剂A上染率和固色率的影响
NaOH浓度分别为0g/L、1 g/L、2 g/L、3 g/L、4 g/L、5g/L 和6g/L，改性剂A10%owf，40℃加入，2℃/min的升温速率升到80℃，后保温60min。
用8%owf酸性黑194染色后测K/S值。
1.4.4分次加碱对上染率和固色率的影响
NaOH浓度3g/L，分三次加入，分别是40℃保温10min后加入1/6的NaOH用量，继续保温10min加入1/3NaOH用量，再保温10min后加入剩余的NaOH，后2℃/min升温到80℃保温60min。
改性剂A浓度为10%owf，用8%owf酸性黑194染色后测K/S值。
2 结果与讨论
图1 不同浓度改性剂A上染和固色曲线
由图1可知，改性剂A浓度为10%owf的时候，应用酸性黑194上染阳离子棉的上染率和固色率都能达到比较满意的值，所以改性剂A的浓度定为10%owf。
2.2 改性剂A浓度为10%owf时的上染曲线和固色曲线
图2 10%owf改性剂A的上染和固色曲线
从图2可以看出，改性剂A初期上染较快，30min后曲线较平缓，综合上染率和固色率考虑，选择80℃保温60min为最佳。
图3 不同NaOH浓度对上染率固色率的影响
从图3看出，NaOH浓度对上染率和固色率影响很大。
尤其是加碱和不加碱时的上染率、固色率相差很多。
应该控制好碱剂加入方式，最好是分次加入。
碱剂最佳用量取3g/L。
2.4 分次加入NaOH的上染曲线和固色曲线
图4 分次加碱时上染和固色曲线
从图4可见，分次加入NaOH后，上染曲线和固色曲线变的比较平缓，说明匀染性能得到了改善。
因此碱剂要分次加入，使改性剂A能均匀处理棉布。
2.5 最佳试验工艺的确定
综合考虑试验结果，确定出最佳的处方与工艺为：
最佳处方：改性剂用量 10% owf
NaOH 用量 3g/L
染料用量 8% owf
最佳工艺：
80℃/60min
A B C D
A-改性剂A B-1/6 NaOH 用量 C-1/3 NaOH 用量 D-1/2 NaOH 用量
升温速率 2℃/min
3 结论
3.1 棉织物纤维经过改性剂A处理能明显提高中性染料在棉织物上的上染百分率。
3.2 棉织物改性处理的最佳工艺条件是：改性剂A用量10%owf，NaOH浓度3g/L，80℃处理60min。
3.3 碱剂的用量与加入对上染速率有很大影响，应该分次加碱。