Page 203 - 《精细化工》2020年第2期
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第 2 期                    张   莉，等:  多元羧酸与指甲醌染料交联染棉的结构及性能                                  ·405·


                     [2]
            发色基团 。目前，在天然染料应用于棉的染色中                             公司；SM-7800F 型扫描电子显微镜，日本 JEOL 公
                               [3]
            存在色牢度低的问题 。                                        司；XRD-6100 型 X 射线衍射仪，岛津企业管理（中
                 交联固色被认为是一种比较有效地提升染料对                          国）有限公司；UV-8000 型紫外-可见分光光度计，
            棉织物上染率的方法。常用的交联剂有：乙烯砜类                             上海元析仪器有限公司；Color-Eye7000A 型测色配
            交联剂，其整理后的织物具有良好的抗皱性及耐洗                             色仪，上海源琦检测仪器有限公司；SW-12A 型耐
            稳定性，且原料充足，缺点是二乙烯砜有剧毒，会                             洗色牢度试验机，温州际高检测仪器有限公司；
                         [4]
            危害人体健康 ；环氧化合物交联剂，其价格高、                             Y571B 型摩擦色牢度仪，无锡纺织仪器厂；YG（B）
                     [5]
            稳定性差 ；多元羧酸类交联剂，主要用于纤维素                             541D-Ⅱ型全自动数字式织物折皱弹性仪、YG（B）
            纤维织物的抗皱整理，利用羧基和羟基的酯化交联                             912E 型纺织品防紫外性能测试仪，温州市大荣纺织
                               [6]
            反应提高其抗皱性能 。1,2,3,4-丁烷四羧酸（BTCA）                     仪器有限公司；YG461E-Ⅲ型全自动透气量仪，宁
            的分子结构中含有 4 个羧基，抗皱效果好，但其价                           波纺织仪器厂；YG065 型电子织物强力机，莱州市
                [7]
            格高 。而廉价的柠檬酸（CA），分子结构中羧基                            电子仪器有限公司。
            数量少使其酯化位点变少，且分子中存在羟基，会                             1.2   制备工艺
            导致整理效率降低。二元羧酸酒石酸（TTA）分子                                直接染色：将 5 g 织物浸入 3%（o.w.f 代表染料
            结构中含有两个羟基，α-羟基的存在会阻碍多元羧                            质量与织物质量的百分比，下同）指甲醌染液，浴
            酸的酯化反应，其酯化效率要比聚马来酸（PMA）                            比（织物质量与染液体积之比）为 1∶30（g∶mL），
              [8]
            低 。饱和多元羧酸 PMA 的基本单元结构和 BTCA                        30  ℃入染，升温至 90  ℃，保温 30 min，二浸二轧
            相似，合成成本比 BTCA 低得多，但相比于 2D 树                        〔轧余率（75%±1%）〕。水洗，晾干。
            脂（二羟甲基二羟基乙烯脲）和 CA 还是偏高。针                               PMA+CA 复配交联染色处理棉织物：室温下，将
            对这一情况，将 PMA 与 CA 以合适的比例复配交联，                       10 g（0.0520 mol）CA、10 g（0.0125~0.0250 mol）PMA
            在催化加热条件下 PMA 可以封闭 CA 分子结构上影                        与 40 g（0.455 mol）催化剂 SHP      [12] 溶解在 440 mL
            响酯化反应的羟基，而且 PMA 分子链上带有多个相
                                                               去离子水中，得到处理液；取 300 mL 处理液，然后
            邻的羧基，酯化点较多，所以交联效果好。复配交联
                                                               加入 10 g 棉织物，0.3 g 指甲醌染料，30  ℃入染，升
            固色后的棉织物具有良好的耐水洗牢度及抗皱性能，                            温至 90  ℃，保温 30 min，二浸二轧〔轧余率（75%±
                                                       [9]
            且 CA 的加入还可以减少 PMA 的用量，降低成本 。
                                                               1%）〕。取出样品在 70  ℃预烘 15 min，170  ℃烘
                 为了提高棉织物的染色固色性能，本文采用
                                                               焙交联 3 min   [13] 。固色后用去离子水冲洗数次，然
            PMA 和 CA 复配作为交联固色剂，利用两者在反应过                        后在室温下用 0.1 mol/L NaOH 溶液浸渍 3 min，将
            程中产生的活泼酸酐           [10] 分别与纤维素链及染料结
                                                               未反应的羧酸转化为羧酸盐负离子。水洗，晾干。
            构中的羟基发生酯化交联，将染料通过酯基架桥与
                                                                   CA 单独交联染色处理棉织物：操作步骤与交
            棉织物共价结合，使染色固色同步完成，分析染色
                                                               联染色步骤相同，只是不加 PMA，并且 CA 加入量
            前后棉织物的形态结构及各项性能的变化，以期在提
                                                               为 20 g（0.104 mol）。
            高棉织物的色牢度等染色性能的同时，还可以改善
                                                                   仅交联未染色棉织物的制备除了未加入指甲醌
            棉织物的抗皱性能，赋予织物优异的抗紫外性能。
                                                               进行染色外，其余条件与上述步骤相同。
            1   实验部分                                           1.3    表征与测试
                                                               1.3.1   结构表征
            1.1   材料与仪器                                            FTIR 测试：采用 KBr 压片法对样品进行红外光
                 漂白棉机织物（296 根/10 cm286 根/10 cm），              谱分析，分辨率为 4 cm ，扫描次数为 100 次，波
                                                                                    –1
            山东如意科技集团有限公司；天然染料指甲醌                      [11] 、   数范围为 500~4000 cm 。XRD 测试：将染色前后
                                                                                    –1
            去离子水，实验室自制；PMA（相对分子质量为 400~                        棉织物进行 X 射线衍射分析，衍射源为 Cu，扫描速
            800），北京恒源股份有限公司；CA、次磷酸钠                            度为 2 (°)/min，扫描范围为 10°~40°。SEM 测试：
            （SHP）、氢氧化钠（NaOH），AR，天津科密欧                          将染色前后棉织物进行表面喷金处理，采用扫描电
            化学试剂有限公司。                                          子显微镜观察表观形态。
                 PL203 型电子天平，巩义市予华仪器有限公司；                      1.3.2   性能测试
            HH-6 数显恒温水浴锅，常州国华电器有限公司；                               按 GB/T 3819—1997《纺织品  织物折痕回复性
            LFY-305B 型小样轧车，山东省纺织科学研究院；                         的测定  回复角法》       [14] 测定织物的 WRA。按 GB/T
            BAO-80A 型电热真空干燥箱，上海施都凯仪器设备                         3923.1—2013《纺织品  织物拉伸性能第 1 部分：断
            有限公司；SpectrumOne-B 型红外光谱仪，美国 PE                    裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》                   [15] 测定织
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