壳聚糖在丝绒纱线染色中的应用

王艳

摘要：本文通过对壳聚糖与丝绒纱线的性能的分析，从丝绒纱线单因素实验中获取影响织物的主要因素，探究壳聚糖在丝绒纱线的预处理染色中的最佳工艺丝绒织物性能。

关键词：壳聚糖；丝绒纱线；染色

1 蚕丝的性质

蚕丝不溶于酒精、丙酮、四氯化碳等有机溶剂。丝胶在水中首先发生膨化，随着温度的不断提高膨化程度加深。但是可以在溶于某些盐类溶液中溶解。比如：无水氯化钙（CaCl2）的甲酸（HC00H）溶液以及煮沸的浓氯化锌（ZnCl2）溶液等[1]。

蚕丝分子中既含有酸性基团（如COOH），又含有碱性基团（NHa），蚕丝纤维在不同pH值的溶液中，既能与碱结合，又能与酸结合的两性性质。丝纤维在酸、碱和酶催化作用下发生水解，其强度下降。水解作用是随着pH值的而变化，丝纤维的等电点pH=1.75～10.5范围内，丝纤维比较稳定，但是在强酸和强碱中可以水解甚至溶解[2]。蚕丝的耐光性也很差，蚕丝对光特别敏感。

2 壳聚糖的来源与特性

壳聚糖各项性能良好，比如，具有良好的水解性、较强的吸湿透气性、良好的抗菌性、吸附性等。目前主要的制备壳聚糖的方法有：制备方法有化学法、酶法和发酵法。

根据甲壳质、壳聚糖的制备方法，可归纳出一下制备流程：虾或蟹壳漂洗、除砂→脱钙及无机组分→脱蛋白质及脂肪→脱碱、漂白→水洗、烘干→甲壳质产品→浓碱处理→水洗、烘干→壳聚糖粗产品→提纯→壳聚糖产品。

3 壳聚糖在丝绒的染色中的应用

近年来，国内外对壳聚糖的研究越来越重视，纺织印染行业也不例外，壳聚糖在酸性环境中与丝绒纱线具有较强的亲和力，因为壳聚糖中有大量的活性氨基和羟基阳离子型[3]，用壳聚糖预处理丝绒纱线，为丝绒纱线增加大量的染座，可大大提高了上染率染色均匀，染色牢度也有所增加，尤其是在中性或者弱酸性染浴中效果更好。

3.1 染料的选择

根据蚕丝和羊绒纤维的物理化学性质，染丝绒选用弱酸性染料以及中性染料。中性染料色谱不齐全，而弱酸性染料上染丝绒色牢度不强，因壳聚糖预在酸性条件下，对蛋白质有很好的亲和力，可以弥补其不足。

3.2 染色工艺流程

结合企业具体的生产过程我们将染色工艺流程定为：洗净丝绒混纺纱线或织物→润湿→染色→漂洗→脱水→烘干。

3.3 各影响因素确定

由于丝绒表面的拒水性，阻碍了染料的吸附和扩散，所以丝绒的染色必须在沸染条件下进行，但高温会造成丝绒纤维损伤，手感变硬，泛黃等问题。壳聚糖作为一种天然聚合物，在自然界广泛存在，丝绒纤维经过壳聚糖处理后，在很大程度上提高了丝绒的上染率及K/S值，把经过壳聚糖处理的丝绒纤维和未经壳聚糖处理的丝绒纤维的上染率做比较，丝绒获得了明显的增深效果，这就会使丝绒染色能耗少，染料利用率高。这对于实际解决纺织印染工业中丝绒的染色问题具有很大的意义。

根据实验对酸性染料的上色时各因素影响情况对比如下：

（1）在偏酸性条件下染料上色率高，但是pH值不能小于2.0，否则丝会大量溶解；PH值为45之间，丝与羊绒上染率以及匀染性都较好，染浴中的残余染料较少也就是说吸尽率最大；

（2）丝绒同浴染色时，终染温度小于80℃时，蚕丝纤维的上染量高，温度升高至100℃时，羊绒的上染率超过蚕丝，当温度为85～95℃时，羊绒和蚕丝的上染速率基本接近，同色性较好。所以丝绒同浴染色的终染温度一般选择在95℃。

（3）丝绒织物用酸性染料染色时，一开始蚕丝的上染速度快于羊绒，到达一定时刻，羊绒上染率随着时间慢慢加快超过蚕丝，在这个过程中有一时间会达到同步。根据实验中的规律发现，似乎染色时间短有利于提高同色性，但考虑到染色匀染性，色牢度等诸项要求，按照染料用量的多少，即淡、中、深色，整个染色时间控制在80～100min为宜。

（4）当浴比大时，染液的浓度小，染料上染纤维的速度就慢，从而增大了染料对蚕丝的上染几率，有利于丝、绒同色。实验中一般采用1：40～1：50的浴比。

3.4 实验结果分析

pH值是丝绒纱线染色过程中影响染料上染最主要的因素，当染液pH值变化时，染料的上染百分率变化也较大；随着染色温度的升高，丝绒纱线的上染百分率增加，采用染色温度85℃既可以节能又可以节省原料，使之适合利益最大化，更好的适用于生产；同时也可以避免高温对丝绒纱线的损伤。当壳聚糖浓度為0.2%时上染效果较好，增加壳聚糖浓度上染率变化不大。

壳聚糖对不同染料上染丝绒纱线上染百分率、K/S值实验结果对比可以看出：丝绒纱线经过壳聚糖处理后，其上染率及K/S值明显提高。因为壳聚糖分子带正电荷，经过壳聚糖处理后丝绒纱线的负电荷会减少，从而减少了染色过程中纤维与染料离子之间的排斥力，这样可以使染料充分地从染液中转移到纤维上，从而提高了上染率。加壳聚糖的弱酸兰的上染百分率为91.1%，未加壳聚糖的上染百分率为84.7%；加壳聚糖K/S值27.5，未加壳聚糖K/S值25.2，色差最明显。壳聚糖预处理丝绒织物其上染率增加，染色均匀。

4 结论

（1）当预处理液中壳聚糖的浓度较低时，上染百分率随着壳聚糖浓度的增大而提高，但当浓度增大到一定值时，上染百分率不再增加，反而有所下降，同时丝绒纱线的手感变硬；K/S值的变化规律与上染百分率的基本一致，当壳聚糖浓度太高时，纱线的表面色深度也无明显变化。当壳聚糖浓度在0.2%时，丝绒纱线上染效果最好。

（2）经壳聚糖处理后的丝绒纱线，可降低其染色温度。

（3）经过壳聚糖处理后的丝绒纱线，其染色残液中染料的浓度明显降低，这表明壳聚糖有助于提高染料的利用率，同时也有利于纺织企业印染废水的处理，保护环境。

参考文献：

[1]张子涛，陈东辉.壳聚糖在毛纺织工业中的应用[J].毛纺科技，2001，06（1）：3033.

[2]谢芳.季铵盐表面活性剂和壳聚糖对羊毛织物的抗菌整理[D].青岛大学，2006.

[3]刘炳宏.生态法羊毛织物防毡缩整理[D].北京服装学院，2008.