印染行業(yè)的用水量及污水量均多,高含鹽量的廢水直接排入江河中,會改變水質(zhì),破壞水的生態(tài)環(huán)境.目前,對印染廢水中有機化合物的處理已初見成效,但對高鹽度的印染廢水(如氯化鈉、Na2S04)還不能通過簡單的化學或生物方法加以處理.國外已進行了大量研究,如在染料結(jié)構(gòu)方面合成了一系列在低鹽條件下染色的活性染料,在對纖維素纖維改性方面進行陽離子接枝改性,以及在無鹽染色助劑方面做了很多研究,也取得了一定成果.無鹽染色技術(shù)是染整領(lǐng)域清潔生產(chǎn)的重要研究方向之一,纖維素纖維經(jīng)陽離子接枝改性后,表現(xiàn)出完全不同的染色性能,可以大大提高染料的上染率,節(jié)省染料.早期普遍采用將纖維接枝環(huán)氧丙基季銨陽離子,提高染料的竭染率和固色率,減少無機鹽用量,但這類陽離子接枝劑分子質(zhì)量小,存在改性后用活性染料染色牢度較差,勻染性不好,而且處理周期長、用最大等缺點.本文以均三嗪環(huán)為橋聯(lián)基,將長鏈季銨鹽和雙環(huán)氧季銨鹽雜合于一個分子中,設(shè)計合成了一種具有雙活性基三季銨鹽的陽離子接枝改性的交聯(lián)劑TQBET,并用其對棉織物進行改性,研究了改性前后棉織物的染色性能.
1試驗
1.1儀器和藥品
材料:全棉漂白府綢布(市購);藥品:三氯均三嗪,N,N-二甲基丙二胺,氯乙胺鹽酸鹽,十二叔胺,環(huán)氧氯丙烷,雷馬素藍RR,汽巴金黃F-4G,Na2C03,Na2S04.
儀器:Datacolor600型電子測色配色儀(美國Datacolor公司),SHA-C型恒溫震蕩器(常州國華有限公司),722S型可見分光光度計(上海棱光技術(shù)有限公司),BSll0B型電子分析天平(北京賽多利斯天平有限公司),SW-12型耐洗色牢度實驗機(萊州市電子儀器有限公司),Y571B型摩擦牢度試驗機(溫州市大榮紡織標準儀器廠),101A-2B型電熱鼓風干燥箱(上海實驗儀器廠有限公司).
1.2陽離子接枝改性劑TQBET的合成
在四口燒瓶中加入22mL十二叔胺、24mL去離子水和1
在四口燒瓶加入9.2g三氯均三嗪,在0~5℃、攪拌條件下慢慢加入6.3mLN,N-二甲基丙二胺,用Na2C03溶液調(diào)pH值為5.5~6.0,攪拌2h直到反應(yīng)溶液的pH保持5.5~6.0不變;升溫至35~40℃,攪拌狀態(tài)下加入6.3mLN,N-二甲基丙二胺,用Na2C03調(diào)pH至7,攪拌2h直到反應(yīng)溶液的pH保持7不變;繼續(xù)升溫至85℃,攪拌狀態(tài)下加入上述制備的長鏈季銨鹽溶液,用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH到4,攪拌4h.降溫到45~50℃,緩慢滴加10mL環(huán)氧氯丙烷,保持該溫度反應(yīng)4h后得最終產(chǎn)物TQBET,產(chǎn)品固體質(zhì)量分數(shù)約為36%.反應(yīng)式如下:
1.3棉織物改性
浸軋?zhí)幚硪?浴比1:50,NaOH35%,陽離子接枝改性劑TQBET10%,室溫,軋余率100%)→烘干(70℃)→水洗至布面呈中性→烘干.
1.4染色
30℃入染,保溫30min,以1℃/min升溫至60℃保溫20min,加入Na2C0310g/L,繼續(xù)保溫染色40min,染料2%(owf),浴比1:50.
未改性織物無鹽染色工藝同上.
未改性織物常規(guī)染色工藝同上,但在染色初期加入50g/LNa2S04促染.
1.5測試
1.5.1上染百分率和同色率
用分光光度計找出染料的最大吸收波長,分別測定原液和殘液的吸光度A、A0,上染百分率E用公式求得:E=(1-A0/A×n)x100%.式中,n為原液和染色殘液測試濃度的倍數(shù).固色率通過染色皂煮前后織物的K/S值變化來間接表示,用公式計算固色率=(K1/K2)x100%.K1、K2分別為染色織物皂洗前后的K/S值.1
1.5.2K/S值
將布樣表面整理整齊,測定不同波長下布樣的反射率R,根據(jù)Kuberlka-Munk公式計算表面深度K/S值:(K/S)∞=(1-R∞)2/2Roo.其中K是吸收因數(shù),S是
1.5.3勻染性
按數(shù)理統(tǒng)計原理,在已染色織物上任選一點作為標準點,在色差儀上測其與另取任意10點問的色差△E,用公式計算樣本標準方差S:
以s值評價織物染色的勻染性,S值越小,勻染性越好.
1.5.4牢度
耐磨擦牢度:按GB3920-83測試;耐皂洗牢度;按GB/T3921.1—1997測試.
2結(jié)果與討論
2.1改性后織物染色效果
由表1可知,棉織物經(jīng)TQBET改性后,其上染率和固色率與改性前相比均有很大提高,其中雷馬素藍RR的上染百分率和固色率分別為96.92%和90.07%,汽巴金黃F-4G分別為68.16%和88.25%:改性后織物物改性后,由于在纖維表面引入了大量季銨鹽結(jié)構(gòu),提高了纖維素纖維對活性染料的結(jié)合能力,使染料上染率增加,K/S值增大.TQBET分子質(zhì)量較大且分子中存在雙活性基,與纖維接枝牢固,染色后固色率較高.
表1染色效果對比
注:A為雷馬素藍RR,B為汽巴金黃F-4G
2.2棉織物改性前后上染速率曲線
改性前后織物對汽巴金黃F-4G、雷瑪素蘭RR的染色速率曲線見圖1、圖2.
1-改性織物無鹽染色:2-未改性織物常規(guī)染色
圖1改性前后織物對汽巴金黃F-4G的染色速率曲線
1-改性織物無鹽染色;2-未改性織物常規(guī)染色
圖2改性前后織物對雷瑪素藍RR的染色速率曲線
由圖1、圖2可知,在加堿固色前,改性棉織物對活性染料的染色速率比改性前快很多:在加堿固色后,改性織物的上染百分率明顯下降,但仍比改性前高.原因是用活性染料染色時,改性后棉織物與染料除有范德華力和共價鍵等結(jié)合力外,還有季銨鹽結(jié)構(gòu)和染料陰離子之間的庫侖力結(jié)合,故改性棉織物的上染率要大大高于改性前:在加堿固色后,由于TQBET在棉織物上接枝后,多余的-0H在堿性條件下會變成一O-負離子,又因一O-負離子與染料陰離子有排斥作用,故上染百分率下降,隨著染色的進行
2.3棉織物改性前后的染色牢度
由表2可知,未改性織物的無鹽染色,其色牢度雖好,為4~5級,但l染率極低(表1),染料幾乎沒有上染纖維.織物經(jīng)TQBET改性后再進行無鹽染色,其干濕摩擦牢度均為3~4級以上,都比未改性織物常規(guī)染色提高0.5級.TQBET分子質(zhì)量較大且有雙活性基三季銨結(jié)構(gòu),與纖維結(jié)合牢固,同時帶來了多季銨陽離子與染料陰離子的牢固結(jié)合,故織物改性后色牢度高.
表2改性前后織物的染色牢度對比
2.4棉織物改性前后染色勻染性
改性前后棉織物染色的勻染性比較見表3
表3改性前后棉織物染色的勻染性比較
從表3可知,在不同染色條件下,織物的勻染性均很好,織物表面各點間色差的標準方差S均
3結(jié)論
陽離子改性劑TQBET具有雙活性基三季銨鹽的長鏈結(jié)構(gòu),棉織物經(jīng)其改性后可用于活性染料的無鹽染色.上染百分率和固色率均有很大提高,且具有良好的色牢度和勻染性.