改性瓜尔豆胶在棉织物活性染料印花中的应用研究

王先成 王莉莉 沈一峰 段保屹

摘要：采用一氯均三嗪型活性基改性剂（T1S2）对瓜尔豆胶（GG）进行改性处理，制备得到改性瓜尔豆胶（TSGG）。将TSGG用作活性染料印花糊料，测试其成糊性、耐化学品稳定性和抱水性，并与GG和海藻酸钠（SA）相对比，探讨其在棉织物上的印花效果。结果表明：TSGG具有较好的成糊性、耐化学品稳定性和抱水性。与GG相比，TSGG的透网量、表面得色量和渗透性分别提高63.7%、48.7%、33.8%。TSGG在棉织物上的印花效果接近SA，可以印制得色均匀的大块面花型和轮廓清晰的精细花型，且织物手感较柔软。

关键词：改性瓜尔豆胶；一氯均三嗪型活性基；印花糊料；活性染料

中图分类号：TS195.5

文献标志码：A

文章编号：1009-265X（2017）06-0066-05

Research on Application of Modified Guar Gum inCotton Fabric Reactive Dye Printing

WANG Xiancheng1a， WANG Lili1b， SHEN Yifeng1b， DUAN Baoyi2

（1a.College of Materials and Textiles； 1b.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Materials

and Manufacturing Technology， Zhejiang SciTech University， Hangzhou 310018， China； 2.Pingxiang

Entryexit Inspection and Quarantine Bureau， Pingxiang 532600， China）

Abstract：Guar gum （GG） was modified by a monochlorotriazine active group （T1S2） to gain modified guar gum （TSGG）. TSGG was used as the printing gum of reactive dyes. The thickening， chemical stability and waterholding ability were studied. In comparison with GG and sodium alginate （SA）， the printing effects of printed cotton fabric were investigated. The results show that TSGG has excellent thickening， chemical resistance and waterholding ability. Compared with GG， the paste addon， color yield and penetration increase by 63.7%， 48.7%， 33.8%， respectively. The printing effect of TSGG used as thickener on cotton printing is close to those of SA. Evenly colored large patterns and fine pattern with clear outlines as well as the soft handle could be obtained by TSGG.

Key words：modified guar gum； monochlorotriazine active group； printing paste； reactive dyes

瓜爾豆胶是从一种豆科植物的胚乳中提取出来的天然多糖，其主要成分是半乳甘露聚糖。主链由甘露糖通过β1，4糖苷键连接而成，半乳糖则通过α1，6糖苷键链接在主链上，通常半乳糖与甘露糖的摩尔比为1∶1.5～1∶2。瓜尔豆胶的水溶性较好，可以迅速水化成半透明状粘稠液体，在低质量分数下便呈现很高的粘度（1%水溶液粘度可达4～5 Pa·s），为天然种子胶中粘度最高者[1]。此外，瓜尔豆胶在温度不高于90 ℃和pH3～11内，都能保持其自身的稳定，是一种性能优良的天然增稠剂。然而，瓜尔豆胶分子结构中含有大量活泼羟基，一方面易与活性染料产生共价键结合，影响印花织物的表面色光；另一方面与棉纤维间存在弱结合力，汽蒸烘干后浆膜硬韧而难以洗除，影响印花织物的手感[2]。因此，将瓜尔豆胶用于活性染料印花，需要对其进行改性处理[3]。

目前对于瓜尔豆胶的改性，糊料研究者多采用醚化法，用羧甲基、甲基或羟丙基来封闭瓜尔豆胶分子结构中的活泼羟基，用于活性染料印花糊料[34]。然而，这种改性方法，反应条件剧烈，易造成大量瓜尔豆胶分子主链断裂，使其水溶液的粘度急剧降低，影响其成糊性；而且这是一种随机非均相取代，易造成瓜尔豆胶分子结构中的部分活泼羟基未被取代，还会与活性染料反应，使得印花织物表面色泽萎暗、手感较差[57]。

本文创新性地采用选择性高、活性强的一氯均三嗪型活性基改性剂（T1S2）对瓜尔豆胶（GG）进行改性处理，研究改性瓜尔豆胶（TSGG）在棉织物活性染料印花上的应用性能，探寻其作为活性染料印花糊料的内在潜力。

1实验部分

1.1材料和仪器

材料：纯棉府绸（平方米质量：125 g/m2，经密133根/10 cm，纬密72根/10 cm）

药品：碳酸氢钠，无水碳酸钠均为分析纯；瓜豆尔胶（GG），海藻酸钠（SA），雅格素红P4B，尿素，防染盐S均为工业纯，一氯均三嗪型活性剂改性剂（T1S2）实验室自制。

仪器：MCR52型旋转流变仪（奥地利Anton Paar公司），Mini MDF/767型磁棒印花机（奥地利Zimmer公司），DHE65102型万能汽蒸焙烘机（瑞士Mathis公司），DHE型高温汽蒸烘机（瑞士Mathis公司），SF600X型测色配色仪（美国Datecolor公司）；Phabro Meter织物风格仪（绍兴市元茂机电设备有限公司），Y571L型摩擦色牢度仪（莱州电子仪器有限公司），BS200S型电子天平（北京赛多利斯天平有限公司）。

1.2改性瓜尔豆胶的制备方法

准确称取GG（GG和T1S2摩尔比为1∶1）加入到盛有一定体积蒸馏水的三口烧瓶中，搅拌使其完全溶解，升温至90 ℃，缓慢滴加T1S2改性剂溶液，充分搅拌15 min后，逐滴加入碳酸钠溶液（总溶液中碳酸钠浓度为1.2 g/L），反应1 h，取出反应液冷却至室温，加入无水乙醇，充分搅拌2 min，静置，待沉淀充分析出，过滤，重复用无水乙醇洗涤沉淀三次后，60 ℃条件下干燥24 h，研磨成粉，得到改性瓜耳豆胶（TSGG），反应如图1所示。

1.3活性染料印花方法

1.3.1印花原糊的制备

以配制质量分数1%的原糊为例：称取1 g糊料放入烧杯中，加入99 mL的蒸馏水，搅拌一定时间成均一、无任何颗粒状的糊状体系。静置过夜，使其充分膨化，即制得质量分数1%的原糊。

1.3.2色浆的制备

准确称取色浆配方需要水的质量，然后加入尿素、防染盐S和染料，充分搅拌至分散均匀，临用前加入NaHCO3搅拌至完全溶解，最后加入原糊，充分搅拌，静置待用。色浆处方：雅格素红P4B 2%，尿素5%，防染盐S 1%，碳酸氢钠1%，原糊70%。

1.3.3印花工藝流程

调制色浆→磁棒印花（磁棒直径10 mm，磁力3档，车速6档，印花网版150目）→烘干（80 ℃，3 min）→汽蒸（102 ℃，10 min）→水洗→皂煮（皂片3 g/L，纯碱2 g/L，95 ℃，10 min，浴比1∶50）→水洗→烘干。

1.4性能测试

1.4.1成糊性

配制一系列不同质量分数的原糊，使用旋转流变仪MCR52测试原糊粘度。选用直径50 mm的椎板体系，设定温度（25±1）℃，固定剪切速率10 s-1，扫描20个点。计算得到的平均值，即为原糊的粘度值，做成成糊曲线（表观粘度糊料质量分数曲线）。

2结果与讨论

2.1原糊基本性能

2.1.1成糊性

在印花行业，糊料的成糊性能反映了糊料的用量，往往是决定其是否被采用的要素之一。若成糊性太低，印花成本将会大量上升，相反，印花成本将会降低许多；故成糊性能对于一种糊料是至关重要的。TSGG，GG和SA的成糊性，如图2所示。

从图2可以看出，3种糊料的粘度均随其含固量增大而增大。经过改性后，TSGG成糊性下降，这是由于在改性过程中GG长时间处于高温碱性条件，使得其大分子链变得较为柔顺，分子间作用力减弱，部分分子链断裂，致使成糊性能下降。但TSGG仍能保持较好的成糊性能，与SA接近。

2.1.2化学品相容性

化学品相容性是衡量原糊性能的重要指标，活性染料印花色浆中的助剂，会与原糊发生反应而对原糊的粘度产生一定的影响，从而导致糊料流变性能的改变，进而影响印花效果。在不同化学试剂浓度下，TSGG原糊的粘度变化率如表1所示。

2-2.22

5-9.34注：一般而言，粘度变化率在±15%以内，原糊的耐化学品稳定性较好。

由表1中可知，TSGG在低浓度助剂时，具有较好的化学稳定性；当助剂浓度较高时，改性瓜尔豆胶TSGG对尿素与碳酸氢钠的稳定性较差，对防染盐S和染料的稳定性较好。总体来说，TSGG原糊化学品相容性较好。

2.1.3抱水性

抱水性的好坏是决定印制织物花纹轮廓清晰度的要素之一，在汽蒸过程中，印花花纹边缘与蒸汽充分接触，吸收水分较多，若糊料的抱水性太差，将会导致水分子能够在糊料中自由运动，染料将会随自由水运动到花纹轮廓之外，导致渗化，使得花纹清晰度下降。不同糊料的抱水性如图3所示。

由图3对比发现TSGG的抱水性能比GG、SA都好，GG最差。经过改性后的TSGG的抱水性能有明显提高，可能是由于TSGG分子中引入亲水磺酸基团后，水合能力增强，使糊料分子间的自由水变少，抱水性能力提高。

2.2糊料的应用性能

2.2.1透网性

随着印花产品的高档化，高目数的筛网已经逐步被应用，筛网目数越大，印制的轮廓清晰度越高，但色浆通过网孔就越难。原糊的透网性好坏直接影响到印花织物的表观得色量和花纹轮廓清晰度。不同糊料的透网性如图4所示。

从图4可以看到，TSGG透网量比GG有较大改善，提升了63.7%，与SA接近。这可能是GG经改性之后，引入新的亲水性基团，使糊料的流动性提高，弹性降低，流变性能得到改善，提高了色浆通过网孔，转移到印花织物上，故TSGG透网量有明显提升。

2.2.2表观得色量及渗透率

印花织物得色量情况是评估印制效果的一项很重要的指标，织物表观得色量主要取决于色浆的透网量和原糊渗透性，在相同透网量下，渗透性好的表观得色量小，渗透性小的表观得色量高。采用雅格素红P4B对棉织物印花，织物表面得色量和渗透率如图5所示。

由图5知，相比GG，TSGG印制织物在表观得色量和渗透率都有较大程度的提高，分别提高了48.7%和33.8%。相比SA，在相近的透网量下，TSGG的表观得色量较SA提高17.4%，渗透率接近SA。这可能是改性过程中，GG分子中引入带负电的磺酸根离子，与活性染料相斥，降低了染料与TSGG与糊料发生反应，得色量提高；同时引入的磺酸根离子增强糊料的流动性，使TSGG流变性能更加优异，更加有利于色浆转移到织物上，因此织物能够获得较好的得色，且易于渗透到织物纤维内部。

2.2.3得色不匀度

印花织物如果存在色花或色差将影响织物的整体风格，因此得色不匀度是评价印花织物的重要指标之一。得色不匀度是通过织物正面K/S值得离散度计算而得到的结果，不同糊料印制织物的得色不匀度如图6所示。

从图6中可知，GG色泽均匀性较差，印花后织物能看到明显的色点，经改性之后的TSGG在织物上看不出色点，色泽得色匀性好，和SA相近。改性后TSGG流动性得到提高且与染料反应性降低，有利于印花色浆均匀的透过印花网版。

2.2.4花型轮廓清晰度

花型的清晰度和糊料的抱水性以及粘度有密切关系。抱水性越好，在汽蒸中越不易渗化，花纹越精细。不同糊料印制花纹的轮廓清晰度如表2所示。

由表2可知，由于经过改性后TSGG的抱水性得到明显提高，在印制图案的轮廓清晰度明显优于SA，且线条均匀性好。而GG透网性较差，色浆不易均匀透过网孔，故线条不匀度较大，印制的精细图案会发生缺经断纬的现象，故不能用于印制精细花型。

2.2.5手感

織物手感评价通常是通过织物的硬挺度、柔软度和光滑度3个指标综合考虑。其中柔软度和光滑度越大，硬挺度越小，织物的手感越好；相反，织物的手感越差。不同糊料的印制织物手感如表3所示。

由表3可知，与原布相比，印花织物的手感都偏硬，TSGG的手感较GG柔软，接近SA。这可能是在汽蒸过程中糊料和染料发生反应沉积在织物上或糊料与纤维发生反应导致手感变差，TSGG中引入了磺酸根负离子，减少糊料与织物之前的氢键，同时与织物的斥力使织物上的糊料脱去。

3结论

经过与GG、SA各项性能比较，TSGG具有作为活性染料印花糊料的优良性能。相比GG，TSGG成糊性有所下降，抱水性明显提高；透网量提高了63.7%，表观得色量提高48.7%且渗透率也提高了33.8%，色泽均匀性以及轮廓清晰度也得到提高，手感较柔软。相比SA，TSGG成糊性与海藻酸钠接近，抱水性与轮廓清晰度都比SA好，更适合印制精细花型；透网量与SA接近，表观得色量较SA提高17.4%，渗透率、得色均匀性也接近；轮廓清晰度较好，手感较柔软。

参考文献：

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[2] 刘国良.染整助剂应用测试[M].北京：中国纺织出版社，2005：209-222.

[3] 龚红红.瓜尔胶的干法改性及在活性染料印花中的应用研究[D].兰州：兰州大学，2012.

[4] 熊燕.两性离子型瓜尔胶的制备及其性能研究[D].太原：中北大学，2007.

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[7] 周培文，武宗文，李俊礼，等.羧甲基瓜尔胶在活性印花中的应用性能[J].印染，2015（16）：5-9.

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（责任编辑：张会巍）