HBP-NH2改性桑蚕丝织物酸性染料染色性能研究

刘 艳，程友刚，华琰蓉，陈宇岳

(1.盐城纺织职业技术学院 纺织工程系，江苏 盐城 224005；2.苏州大学 纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215021)

HBP-NH2改性桑蚕丝织物酸性染料染色性能研究

刘 艳1，2，程友刚1，华琰蓉2，陈宇岳2

(1.盐城纺织职业技术学院 纺织工程系，江苏 盐城 224005；2.苏州大学 纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215021)

利用端氨基超支化合物(HBP-NH2)对桑蚕丝进行改性处理，以实现桑蚕丝织物酸性染料低温中性染色，研究了改性桑蚕丝酸性染料染色性能。结果表明：经改性的桑蚕丝织物对于酸性染料的染色性能有所提高，能够实现酸性染料在中性、较低温度下的染色，并对弱酸性染料和强酸性染料均具适用性；改性处理对酸性染料染色的匀染性和色牢度基本没有影响。

HBP-NH2；桑蚕丝织物；酸性染料；匀染性；色牢度

桑蚕丝织物具有质地轻柔、外观华丽、透气吸湿、滑爽舒适等特性，备受人们的青睐，并享有“纤维皇后”的美誉[1]。在传统的桑蚕丝织物酸性染料染色过程中，为了促使染料的上染，往往要求在酸性高温条件下染色。这不仅消耗了大量能源，加重了印染废水处理的负担，恶化了生产环境，还对桑蚕丝织物的手感、外观和内在质量造成一定破坏。因此，实现桑蚕丝织物酸性染料中性低温染色，符合节能、环保、健康、生态的发展趋势[2]。

树状大分子和超支化合物是一类具有特殊结构和性能的聚合物[3-4]，其中超支化合物因其合成简便，价格低廉，更具实用价值。前期研究中，本课题组已成功自制了表面富含大量氨基和亚氨基的端氨基超支化合物(HBP-NH2)[5]，本研究利用HBP-NH2对桑蚕丝织物进行改性处理，探讨改性后桑蚕丝织物酸性染料的染色性能。

1 试 验

1.1 材料与药剂

织物：桑蚕电力纺(64 g/m2)

染料：弱酸性桃红BS(C.I. Weak Acid Pink B)，酸性橙Ⅱ(C.I. Acid Orange 7)，酸性青莲4BNS(C.I. Acid Brilliant Violet E-4BNS)，酸性棕B(C.I.Acid Red 75)。

其他药剂：冰乙酸，乙酸铵，硫酸钠，以上试剂均为分析纯；固色剂3A；HBP-NH2(自制)[5]。

1.2 仪 器

Ultrascan XE测色仪(美国HunterLab公司)，HD500型水浴振荡器(南通宏大实验仪器有限公司)，雷磁PHS-3C精密pH计(上海楚柏实验设备有限公司)，SW-12A型耐洗色牢度试验机(无锡纺织仪器厂)，Y571B型摩擦色牢度仪(南通宏大实验仪器有限公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 桑蚕丝织物改性处理

采用5 g/L HBP-NH2溶液对桑蚕丝织物进行改性处理，pH10.5，温度100 ℃，3 min，二浸二轧，控制轧余率100 %，水洗后待染。1.3.2 酸性染料染色工艺

染液配方：酸性染料X质量分数2.0 %；Na2SO41 g/L，浴比1∶100，pH3～7。

染色工艺：室温入染→10 min后加入Na2SO4→10 min后开始升温至所需染色温度(升温速率1 ℃/min)→保温40 min→水洗→固色→烘干→皂煮→水洗→晾干。

固色工艺处方：固色剂3A质量分数为2.0 %，浴比1∶20，60 ℃处理20 min。

皂煮工艺处方：2 g/L皂片，浴比1∶50，60 ℃下皂煮10 min。

1.4 测试方法

1.4.1 织物表面色深(K/S)测试

样品表面色深(K/S)值采用Ultrascan XE测色仪测量，10°视角，D65光源，试样折叠4层。1.4.2 织物匀染性能测试

在测色仪上对染色样品按均匀取样原则，在各部位随机测定20个点的K/S值，计算其标准偏差：

1.4.3 染色牢度测试

耐摩擦色牢度，按GB/T 3920―1997《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》标准测试；耐洗色牢度，按GB/T 3921.1―1997《纺织品 色牢度试验耐洗色牢度 试验1》标准测试。

2 结果与讨论

2.1 染色工艺对改性桑蚕丝织物上染性能的影响

图1为HBP-NH2改性桑蚕丝织物和未改性桑蚕丝织物用弱酸性桃红BS在不同染色工艺下染色后的色深比较。由图1可见，经改性桑蚕丝织物均获得了较未改性桑蚕丝织物更高的K/S值。这是由于桑蚕丝织物经HBP-NH2改性处理后，表面引入大量的氨基和亚胺基，改变纤维在染色过程中的表面电荷分布，它能与酸性染料中的阴离子基团形成盐式键合，有效促进了阴离子染料的上染。未改性桑蚕丝织物在酸性、无Na2SO4或中性、有Na2SO4条件下，均获得了较中性、无Na2SO4条件下染色更高的K/S值，说明对于酸性染料染色来说，酸性条件和Na2SO4对桑蚕丝织物的促染作用。未改性桑蚕丝织物在酸性、无Na2SO4条件下，获得了较中性、有Na2SO4条件下，更高的K/S值，和酸性、有Na2SO4条件下色深相当，说明酸性染料的染色主要依靠酸性条件对染料的促染。经改性的桑蚕丝织物在酸性和中性条件下，加入Na2SO4，K/S值略都有降低。这主要是由于桑蚕丝织物经HBP-NH2改性后，其表面带有大量氨基和亚胺基，加入Na2SO4起缓染作用[6]。当染浴pH值接近真丝等电点时，真丝负电性减弱，部分吸附在真丝表面的HBP-NH2会从真丝上脱落下来，吸附染浴中的染料，阻止了染料的上染，所以在pH3.0时，改性桑蚕丝织物染色K/S值下降。因此，改性桑蚕丝织物能够有效促进酸性染料的上染，适合在中性条件下染色。

图1 染色工艺对HBP-NH2改性桑蚕丝织物上染性能的影响Fig.1 Effects of dyeing process on the dyeing capacity of mulberry silk fabric modi fi ed by HBP-NH2

2.2 温度对改性桑蚕丝织物上染性能的影响

在不同温度下用弱酸性桃红BS对改性桑蚕丝织物进行中性染色(pH7)，对未改性桑蚕丝织物进行酸性染色(pH3.0)，染色后织物K/S值变化见图2。由图2可见，在不同温度下染色，改性桑蚕丝织物K/S值均高于未改性桑蚕丝织物。未改性桑蚕丝织物随着染色温度的升高，织物K/S值增加，说明高温染色对于酸性染料染色的重要性。改性桑蚕丝织物在温度较低时，随着温度的升高，织物K/S值增加，但当温度升高到70 ℃时，再提高温度，织物K/S值增加缓慢，并且在70 ℃时改性桑蚕丝织物中性染色K/S值已远高于未改性桑蚕丝织物90 ℃时酸性染色K/S值，说明HBP-NH2改性桑蚕丝织物完全可以实现酸性染料中性低温染色。

为进一步验证HBP-NH2处理桑蚕丝织物的酸性染料低温中性染色的适应性，采用4种酸性染料进行染色(图3)。从图3可以看出，对处理后桑蚕丝在染色温度70 ℃和染液中性(pH7)条件下的染色色深度与未处理桑蚕丝在染色温度90 ℃和染液酸性(pH3)条件下的染色色深相当，可见HBP-NH2处理桑蚕丝对于酸性染料是具有适用性的。

图2 染色温度对染色性能的影响Fig.2 Effects of dyeing temperature on the dyeing capacity

图3 处理前后桑蚕丝的酸性染料染色性能Fig.3 Dyeing capacity of different acid dyes for mulberry silk fabric before and after modi fi ed with HBP-NH2

综上所述，经HBP-NH2处理桑蚕丝的酸性染料染色可以在较低的染色温度和中性染液(pH7)条件下进行，这样有助于减轻环境污染和节约能源。

2.3 改性桑蚕丝织物酸性染料染色色牢度

表1为HBP-NH2处理前后桑蚕丝酸性染料的染色牢度测试结果，可以看出：对于酸性青莲4BNS，处理前后桑蚕丝的耐摩擦和耐水洗牢度没有变化，其他3种染料的染色牢度低半级。总体上看，HBP-NH2处理桑蚕丝的染色牢度变化不大。

表1 处理前后桑蚕丝织物染色牢度测试结果Tab.1 Color fastness testing of mulberry silk fabric before and after modi fi ed with HBP-NH2

2.4 改性桑蚕丝织物匀染性

表2为HBP-NH2处理前后桑蚕丝酸性染料的匀染性能测试结果，可以看出：改性桑蚕丝酸性的染料染色可获得与未改性桑蚕丝相当或更佳的匀染性能。

表2 处理前后桑蚕丝的匀染性测试结果Tab.2 Dyeing uniformity testing of mulberry silk fabric beforeand after modi fi ed with HBP-NH2

3 结 语

1)经HBP-NH2预处理后的桑蚕丝酸性染料的染色性能有所提高，并且可实现酸性染料在中性、较低温度下的染色，有助于减缓环境污染、节约能源及减少对丝的损伤。

2)经HBP-NH2预处理后的桑蚕丝对酸性青莲4BNS的摩擦色牢度和水洗色牢度没有影响，并且匀染性良好。

[1]陈宇岳.丝绸及纤维技术的研究进展及未来发展趋势[J].苏南科技开发，2004(2)：9-12.

[2]陈松.柞丝绸低温染色工艺的试验[J].丝绸，1999(6)：15-17.

[3]张惠芳，沈勇，王黎明，等.阳离子改性苎麻纤维酸性染料染色性能[J].印染，2007，33(23)：9-12.

[4]GAO C, YAN D. Hyperbranched polymers: from synthesis to applications [J]. Progress in Polymer Science, 2004, 29:183-275.

[5]ZHANG F, CHEN Y, LIN H, et al. Synthesis of an aminoterminated hyperbranched polymer and its application in reactive dyeing on cotton as a salt-free dyeing auxiliary [J].Coloration Technology, 2007, 123: 351-357.

[6]梅洁，李丹华，唐人成，等.牛奶丝酸性和中性染料的染色性能[J].印染，2007(15)：4-8.

Research on acid dyeing of mulberry silk fabric modi fi ed with HBP-NH2

LIU Yan1,2, CHEN You-gang1, HUA Yan-rong2, CHEN Yu-yue2

(1.Department of Textile Engineering, Yancheng Textile Vocational and Technical College, Yancheng 224005, China; 2. College of Textile and Clothing Engineering, Soochow University, Suzhou 215021, China)

In order to achieve dyeing in neutral condition at low-temperature, mulberry silk fabric was treated with the amino-terminated hyperbranched polymer (HBP-NH2) and dyeability of the modified mulberry silk fabric was investigated. The results showed that the modified silk fabric improved the dyeability, which was possible to dye in neutral condition at low temperature with both weak acid dyes and leveling acid dyes. The modified dyeing had similar level-dyeing property and color fastness compared to the conventional dyeing.

HBP-NH2; Silk fabric; Acid dyes; Dyeing levelness; Color fastness

TS193.4

A

1001-7003(2011)09-0006-03

2011-06-02；

2011-06-25

江苏省高校重大基础研究项目(08KJA540001)

刘艳(1985－ )，女，助教，主要从事纺织材料的研究和开发。通讯作者：陈宇岳，教授，博导，chenyy@suda.edu.cn。