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大豆蛋白纖維結(jié)構(gòu)與活性染料染色的研究

宋曉峰1,靳玉偉2,宋旸3

(1.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué),吉林長(zhǎng)春130012;2.吉林大學(xué),吉林長(zhǎng)春130012；3.吉林化纖股份有限公司,吉林吉林132101)

摘要:通過(guò)對(duì)大豆蛋白纖維結(jié)構(gòu)的分析,提出采用活性染料變性浴染色方法對(duì)大豆蛋白纖維進(jìn)行染色。經(jīng)過(guò)染色實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:采用Cibacron FN和Cibacron LS型棉用活性染料染色,上染率分別提高23%和20%,且有較好的固色率和染色牢度;而Lanasol型毛用活性染料不適宜大豆蛋白纖維染色。

關(guān)鍵詞:大豆蛋白纖維;結(jié)構(gòu);活性染料;變性浴;染色

中圖分類號(hào):TS 193.63+2文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1000-4033(2007)08-0046-03

大豆蛋白纖維是我國(guó)在本世紀(jì)初首次自主研究發(fā)明的新型再生纖維。其面料具有羊絨的手感、蠶絲的柔和光澤,兼有棉纖維的吸濕和導(dǎo)濕性,穿著十分舒適,同時(shí)它還具有合成纖維的機(jī)械性能,而這些性能需要通過(guò)染整加工才能實(shí)現(xiàn)。本文在對(duì)大豆蛋白纖維的結(jié)構(gòu)和活性染料上染過(guò)程分析的基礎(chǔ)上,提出采用活性染料變性浴對(duì)大豆蛋白纖維染色,可使活性染料的染色效率大為提高。

1大豆蛋白纖維的結(jié)構(gòu)

1.1大豆蛋白纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)

大豆蛋白纖維是由大豆蛋白(SPF)與聚乙烯醇(PVA)共混紡絲形成的,其中蛋白質(zhì)25%~45%和聚乙烯醇75%~55%組成。在大豆蛋白纖維中,羥乙烯基高聚物大分子是以平面鋸齒直線及大豆蛋白大分子是以空間彎曲直線形砌入的[1]。羥乙烯基高聚物大分子帶有大量羥基,大豆蛋白帶有較多的羥基、胺基、羧基和含硫基等,這些極性基團(tuán)在單組分和雙組分大分子間形成氫鍵、鹽式鍵和雙硫鍵等交聯(lián),在紡絲的條件下,可能產(chǎn)生能量較高的化學(xué)鍵,如酰胺鍵和酯鍵等[2]。特別是在纖維成形后的縮醛化處理中,甲醛參與了化學(xué)反應(yīng),在單組分和雙組分的大分子間形成了交聯(lián)[3]。因此,大豆蛋白纖維的聚集

1.2大豆蛋白纖維的物理結(jié)構(gòu)

目前共混纖維成功的例子均為非對(duì)抗性相容混合紡絲。非相容二元共混纖維呈兩相結(jié)構(gòu),即連續(xù)相和分散相。根據(jù)二元共混聚合物的質(zhì)量比不同,連續(xù)相和分散相的分布狀態(tài)可劃分為5種類型,又視其相容性、黏度和機(jī)械混合條件的不同,可能存在著相轉(zhuǎn)變[5]。本實(shí)驗(yàn)采用纖維中聚乙烯醇與大豆蛋白的質(zhì)量比為75:25,因此聚乙烯醇為連續(xù)相,大豆蛋白為分散相。姜巖[6]等也通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),纖維的表皮層為聚乙烯醇組分,大豆蛋白隨機(jī)分布其中,其共混模型如圖1所示。這說(shuō)明大豆蛋白纖維在染色過(guò)程中,染料首先上染大豆蛋白纖維中的聚乙烯醇組分,然后在擴(kuò)散作用下繼續(xù)上染大豆蛋白纖維組分。

2活性染料變性浴染色

活性染料有別于其他水溶性染料,在于分子中有一個(gè)或多個(gè)活性基,在上染過(guò)程中或上染纖維之后可和纖維發(fā)生共價(jià)結(jié)合,因此染色牢度較高[7]。所謂上染就是染料含染液(或其他介質(zhì))向纖維轉(zhuǎn)移,并將纖維染透的過(guò)程。染料從染液內(nèi)向纖維界面轉(zhuǎn)移;染料在擴(kuò)散邊界層中靠近纖維到一定距離后,染料分子迅速被纖維表面所吸附,染料分子和纖維表面分子之間發(fā)生氫鍵、范德華力結(jié)合;染料吸附到纖維表面后,在纖維內(nèi)外形成一個(gè)濃度差,因而可以向纖維內(nèi)擴(kuò)散;纖維中染料分子在堿性或高溫條件下,和纖維分子中有關(guān)基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)形成共價(jià)結(jié)合固著在纖維中。除固色階段外,前3個(gè)過(guò)程都是可逆的。在未達(dá)到平衡時(shí),是上染速率大于解吸速率,但隨著纖維上的染料濃度不斷增加,解吸速率也不斷增加,最