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竹纤维织物的阳离子改性及其苏木染料染色性
!罗丹实，邓丽丽，赵( 明
（ 大连轻工业学院 纺织轻工学院 ，辽宁 大连( !!’")%）
关键词：阳离子改性；染色；植物染料；竹纤维织物
摘要：对纤维素纤维阳离子改性，是提高染料利用率的有效方法。本文报道了将阳离子改性剂用
于竹原纤维织物并采用天然苏木染料染色的实验研究。通过正交试验和极差分析，得到了其改性 和直接染色的优化工艺条件，可以显著提高天然苏木染料在竹纤维织物上染色效果和色牢度。
中图分类号：*+!,)( ( ( 文献标识码：-
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( ( 纤维素纤维阳离子化概念首先是由英国化 学工作者于 !,’" 年提出来的。关于在纤维素分 子中导入阳离子基团以改善棉纤维染色性能的研 究，早在 !,’& 年就有专利介绍［!］。&" 世纪 K" 年 代部分实现工业化，进而在 L" 年代末期达到了高 潮，目前已成为一个热门研究课题。
随着人们环保意识的加强以及对人类健康的 日益重视，天然植物染料以无毒、无害、无污染并 有一定的防虫杀菌和药效作用备受关注。竹纤维 具有不同于棉的独特风格，被称为“ 会呼吸的纤 维”。该纤维能 !""M 降解，具有良好的生态环保 性，其织物采用天然植物染料染色，具有自然、朴 素、雅致的色彩风格，并且染色的天然化增加了竹 纤维织物的生态环保性。但纤维素纤维对天然染 料的直接性低，湿牢度较差。近年来国内外关于 提高棉、苎麻纤维的染色性能的研究重点，放在纤 维的阳离子化改性上，在染色效果等方面仍存在 着很多问题有待解决。对纤维素纤维阳离子改
性，是提高染料利用率的有效方法［&］。文献表明 国内外染整工作者以棉纤维为基质进行季铵盐改 性得到了较好的效果［)$%］。但将阳离子改性剂用 于竹原纤维织物并采用天然苏木染料染色，目前 尚未见报道。天然苏木染料直接用于竹纤维织物 染色，织物得色量低、鲜艳度差而且色牢度低。因 此本文采用阳离子改性剂 )$氯$&$羟基三甲基硫 酸铵处理竹纤维织物，将竹纤维的离子性由阴荷 性转变成阳荷性，使纤维形成新的染座，从而使苏 木染料不通过媒染直接牢固地固着在纤维上［#］。 实验证明，阳离子改性处理对提高天然苏木染料 在竹纤维织物上的染色性能具有较好的效果。
!( 竹纤维织物改性机理
)$氯$&$羟基三甲基硫酸铵是含有氯醇基的阳 离子化合物，它在碱性条件下脱去氯化氢，形成带 第 &# 卷第 % 期
& " " ’ 年 ! & 月( ( ( ( ( ( ( ( 大 连 轻 工 业 学 院 学 报
7%4+&"8 %* 9"8$"& :&2#$#4#- %* ;$/1# :&)42#+.( ( ( ( ( ( ( (
N01I &#，O0I % A3. I & " " ’
! 收稿日期：&""’$"K$"’
基金项目：辽宁省教育厅 - 类项目（&""%A"#%）I 作者简介：罗丹实（!,K, P ），女，硕士研究生I
环氧基团的季铵盐表面活性剂。活泼的环氧基与 纤维素葡萄糖残基上第 ! 位碳原子上的羟基发
生反应，以共价键形式结合，形成阳离子改性纤维 素［!］。其反应方程式如图 "。
图 "# 反应方程式
# # 由此，在竹纤维上引入季铵阳离子基，纤维 阳离子改性后，带有正电荷，纤维素上的羟基被封 闭，减少了纤维在染浴中的负电性。所以，阳离子 化后纤维的上染率会大大提高，达到了用苏木染 料进行染色的目的。
$# 实# # 验
$% "# 实验材料
试样："&&’ 竹原纤维织物（ 染色前用净洗溶 液处理 (& )*+，洗涤，自然晾干）。
药品：苏 木（ 市 购 中 药 材）；氢 氧 化 钠；碳 酸 钠；冰醋酸（ 化学纯）；硼砂；中性皂粉；阳离子改 性剂（(,氯,$,羟基三甲基硫酸铵），实验室自制。
仪器：-.!& 系列积分球式分光光度仪（ 视角 /!0 1 "& 光源）；2$" 型分光光度计；.3-,$4 酸度 计；.5$&(,6 型电子天平；电热恒温水浴锅；容量 瓶；锥形瓶；量桶；移液管；-789 耐洗色牢度试验 机（ 无锡纺织仪器厂）；:02"7 纺织品摩刷色牢度 仪；5;<:=&8 标准光源箱。
$% $# 测试指标
（"）上染率 >（" ? !""# $"&） @ "&&’
式中：$ 为染色前染液稀释倍数；! 为染色后染 液稀释倍数；"&为染色前染液稀释 $ 倍后的光密 度；""为染色后染液稀释 ! 倍后的光密度。
（$）色差：在测色仪上分别测得染色织物的
!%、&! 、’! 、(!，然后根据公式（"）和（$）计算 出 )!和 *&。
# # # # )! +（ !’!$ , !(!$）" # $ （"）
# # # # *& + AB+-"（ (! # ’!） （$）
# # （(）染色牢度指标：耐洗色牢度（ 参考国标
<5 1 C (=$"% ","==2 ）；耐 摩 擦 色 牢 度（ 参 考 国 标
<5 1 C (=$&,"==2）。
(# 实验结果和分析
(% "# 苏木染料萃取工艺条件
称取一定量的苏木，加水萃取，用容量瓶定 容，测定吸收光密度（ 稀释 "&& 倍，稀释液为硼砂 的缓冲溶液），并由此得出苏木色素的最大吸收 波长为 (2& +) 左右。苏木染料萃取的最优化工 艺条 件 为 &% &8 D 1 )E 水，6BF3 $& D 1 E，8& G ， (& )*+［2］。
(% $# 织物改性工艺的优化 (% $% "# 竹纤维织物改性正交试验
采用 &（(= H）正交试验（ 浴比 "I (&），并测试 了染料在改性竹纤维织物上的上染百分率和色差 值（ 见表 "）。
改性织物后处理工艺：热水洗"冷水洗"酸 洗（ $ D 1 E 394，处理 $ )*+）"水洗至中性"烘 干［8］。
# # 由表 " 极差分析可知，对上染百分率和 !%
影响大小顺序为：6BF3 浓度 J 反应温度 J 反应 时间 J 阳离子试剂浓度。
(% $% $# 单因素分析
根据极差分析结果对氢氧化钠浓度和反应温 度进行单因素分析。6BF3 浓度和反应温度对上 染百分率的影响见图 $、(。
2
!
第 H 期# # # # # # # # # # 罗丹实等：竹纤维织物的阳离子改性及其苏木染料染色性# # # # # # $
表 !" 竹纤维织物阳离子化改性正交试验及结果分析
实验号 !（ 阳离子试剂）#（ $・%& !） !（’()*）#（$・%& !） " # + ! # ,-. 上染率 # / !"
! 01 !1 21 31 034 31 034 50
6 01 !2 51 71 754 06 304 23
0 01 61 81 91 254 96 364 !5
3 31 !1 51 91 234 82 3!4 10
2 31 !2 81 31 284 12 304 36
7 31 61 21 71 234 !3 084 76
5 21 !1 81 71 314 76 074 71
9 21 !2 21 91 774 90 3!4 95
8 21 61 51 31 754 63 364 01
上 染 率
#! 204 !91 304 060 2!4 581 204 270
#6 274 135 734 311 704 !51 234 165
#0 294 601 284 500 264 385 284 975
$ 24 121 6!4 155 !!4 091 74 013
!"
#! 314 !35 054 320 094 531 314 !21
#6 3!4 025 364 830 364 681 084 861
#0 314 625 3!4 070 314 501 3!4 781
$ !4 6!1 24 381 04 221 !4 551
" " " " " " " " 萃取液用量：经 34 ! 优化条件萃取，21 ,% 容量瓶定容的染液；
" " " " " " " " 染色工艺条件：萃取液用量 21 ,% # %，染液 :* 值 5，反应温度 91 + ，反应时间 32 ,-.，浴比 !; 31；
" " " " " " " " 原试样标准：%!为 98& 06，’!为 < 1& !1，(!为 < !4 37
萃取液用量：经 34 ! 优化条件萃取，21 ,% 容量瓶定容的染液；
染色工艺条件：萃取液用量 21 ,%# %，染液 :* 值 5，反应温度 91 +，反应时间 32 ,-.，浴比 !; 31；
原试样标准：%!为 8!& 1!，’!为 <1& 10，(!为 <0& 66
图 6" ’()* 用量对上染百分率的影响
萃取液用量：经 34 ! 优化条件萃取，21 ,% 容量瓶定容的染液；
染色工艺条件：萃取液用量 21 ,%# %，染液 :* 值 5，反应温度 91 +，反应时间 32 ,-.，浴比 !; 31；
原试样标准：%!为 8!& 1!，’!为 <1& 10，(!为 <0& 66
图 0" 反应温度对上染百分率的影响
" " 由图 6 可知，随着 ’()* 浓度的增大，苏木的 上染百分率先增大后减小。这可能是由于改性剂 在强碱性条件下发生水解，从而失去与纤维素反 应的能力，故取 ’()* 浓度为 !2 $ # % 。
由图 0 可知，当温度大于 51 + 时，上染百分 率减小，故取温度为 51 + 。
综上所述，竹纤维织物阳离子改性最优化工 艺条件为：改性剂浓度 21 $ # %，’()* 浓度!2 $ # %，
反应温度 51 + ，反应时间 71 ,-.，浴比!; 01。
04 0" 改性竹纤维织物染色工艺的优化 04 04 !" 改性竹纤维织物染色正交试验
称取竹纤维织物 14 211 $ ，调节染液 :* 值，
加 热 恒 温 水 浴 锅 至 21 + ，改 性 织 物 入 染，在
!2 ,-.内升至所需温度，恒温 32 ,-. ，取出，水洗，
晾干（ 所有染色工艺同）。染色后试样用分光光 度计测试颜色特征值，正交试验及结果分析见表 6。
" " 从表 6 可以看出，:* 值对织物的各颜色特征 值影响最大。在酸性条件下，红色的织物黄光较 重；中性条件下，织物的黄光较弱；碱性条件下，基 本为红色。染液浓度对色差、亮度也有较大的影 响，随染料浓度的增加，色差增大，亮度减小。温 度对鲜艳度也有较大影响，温度越高，鲜艳度越 差，即上染越少。
由表 6 极差分析可知，对 !"、%!影响大小顺 序为：:* 值 = 染液浓度 = 反应温度。对 )!影响
9 7
6 " " " " " " " " " 大" 连" 轻" 工" 业" 学" 院" 学" 报" " " " " " " " " " 第 62 卷
大小顺序为：染液浓度 ! 反应温度 ! "# 值。对
!$影响大小顺序为："# 值 ! 反应温度 ! 染液浓 度。
表 %& 改性竹纤维织物的苏木染色正交试验
水平 ! ’ ( "# 值 "（ 染液）’（ )*・*+ ,）
, -$ . /$
% 0$ - .$
/ 1$ ,$ 2$
!"
#, //3 ,1$ %43 2%/ /$3 /./
#% /.3 -./ /03 4/$ /23 ,,-
#/ //3 $1$ /23 0-$ /23 24/
$ ,3 42/ ,%3 ,$- 23 %%$
%!
#, 4,3 $0$ 403 %-- 4/3 -0/
#% 4$3 ,1$ 223 ,1/ 213 -2$
#/ 4$3 10$ 203 -0$ 203 -,-
$ $3 01$ ,/3 $0. 23 $44
&!
#, ,.3 -,$ ,.3 1%$ ,/3 %//
#% ,23 0%/ ,23 $$- ,43 %4/
#/ ,23 ,.- ,23 -2/ ,43 ,0/
$ ,3 ,,/ $3 0// /3 $/$
!$
#, /.3 02- 2.3 4%- .,3 2%-
#% .,3 0%$ %$3 41/ /03 4/-
#/ .,3 2./ .%3 1$$ /03 $2-
$ 43 14/ //3 1/. /3 .-$
/3 /3 %& 单因素分析
（,）以 !" 为依据，正交试验中反应溶液的
"# 值对染色的影响最大，故对其做单因素实验。
所用染液为在最佳萃取工艺条件下的萃取染液
（ 下面实验相同）。其他实验条件为织物重量为
$3 2$$ 5，萃取液用量 1$ )* ’ *，温度 0$ ( ，时间 .2 )67，浴比 ,8 .$，"# 值分别取 .，2，4，-，0，1，,$，
,,。实验结果见图 .。由图 . 可知，当 "# 值为 - 时，织物的 !" 最大，织物的 %!最小，织物的颜色 鲜艳度 &!适中，此时织物的得色量最深，故选反 应溶液的 "# 值为 -。
图 .& "# 值同颜色特征值的关系
& & （%）萃取液用量对颜色特征值 &!有较大的 影响，对 !"、%!也有一定的影响，故对其做单因 素实验。其他实验条件织物重量为 $3 2$$ 5，"#
值为 -，温度0$ ( ，时间 .2 )67，浴比 ,8 .$，分别 取萃取液用量为 4$，-$，0$，1$，,$$ )* ’ *。实验结 果见图 2。由图 2 可知，随着萃取液用量的增加，
亮度减小，!" 值增大，但当萃取液用量增大到 1$
)* ’ *，各项指标有稍下降的趋势，所以选择萃取 液用量为 1$ )* ’ *，此时织物染色的各项指标均 较好，故取萃取液用量为 1$ )* ’ *。
& & 综上所述，苏木用于改性竹纤维织物染色的 最优工艺为：染料萃取液用量 1$ )* ’ *，反应溶液 的 "# 值为 -，反应温度 0$ ( ，浴比 ,8 .$，反应时 间 .2 )67。
图 2& 萃取液用量同颜色特征值的关系
.& 染色效果分析
.3 ,& 苏木用于未改性和改性竹纤维织物的染色 效果对比
根据苏木染料的染色最佳工艺对未经过改性 处理的竹纤维织物和改性竹纤维织物进行染色，
所测得的颜色特征值见表 /。
& 表 /& 苏木用于未改性和改性竹纤维织物染色 试样对比结果
染色类型 !" %! &!
未改性竹纤维织物 /$3 42 4$3 %/ ,$3 2,
未改性竹纤维织物皂洗 %$3 04 413 /1 -3 $2
改性竹纤维织物 2-3 1. //3 21 ,43 02
改性竹纤维织物皂洗 2%3 .- /-3 -% ,.3 $$
& & 皂洗处理工艺：9:;</, 5 ’ *，中性皂粉 % 5 ’ *，温度 2$ ( ，浴 比,8 /$，时间 %$ )67
& & 原试样标准：%!为 01’ $%，(!为 = $’ $4，)!为 = %3 22
& & 由表 / 可知，织物的色度指标经皂洗之后共同 的趋势是色差值 !"、饱和度值 &!减小，明亮度值
%!增大。苏木用于改性竹纤维织物染色，色差值 明显提高（即得色量较深）；色彩饱和度值 &!明显 提高（即染色织物的色彩较纯正）；改性织物经皂 洗后色差比未改性织物下降的幅度小。可见，天然
1 4 第 . 期& & & & & & & & & & 罗丹实等：竹纤维织物的阳离子改性及其苏木染料染色性& & & & & & %
植物染料苏木用于改性竹纤维织物的染色性能大 大好于未改性竹纤维。
!" #$ 染色牢度分析
对采用在最佳工艺条件下染得的竹纤维试样 进行色牢度实验，测定结果见表 !。
表 !$ 试样皂洗牢度和摩擦牢度测定结果
皂洗牢度 摩擦牢度
棉沾色 毛沾色 竹褪色 干摩 湿摩
未改性直接染色 % ! & % #
改性直接染色 ! ’ % ! % ( !
’$ 结$ $ 论
（&）%)氯)#)羟基三甲基硫酸铵可用于竹纤维 织物阳离子改性，改性处理的最优工艺条件为：改 性剂浓度 ’* + , -，./01 浓度 &’ + , -，反应温度 2*
3 ，反应时间 4* 567，浴比为 &8 %*。
（#）天然苏木染料可直接用于阳离子改性竹 纤维织物的染色，苏木染料用于阳离子改性竹纤 维织物染色的最优工艺条件为：染料萃取液用量 9* 5- , -，反应溶液的 :1 值为 2，反应温度;* 3 ， 浴比 &8 !*，反应时间 !’ 567。
（%）天然苏木染料直接用于竹纤维织物染色 时色泽较浅，皂洗后织物色差值下降十分明显。
采用阳离子改性剂改性后，竹纤维织物染色后得
色较深，织物色牢度和摩擦牢度可以提高 & ( # 级，织物染色性能得到明显改善。
参考文献：
［&］<1=>-?@A?< B C" >DE FGE H/:/I6J6KG LM 5LF6M6EF N/56E
［ A］" >EOK6JE P7FQRKNG LM P7F6/，&9;4（2）：&!)&4"
［#］宋心远，沈煜如" 纤维素纤维化学改性增强染色性能
（ 一）［ A］"印染，&99;，#!（&&）：%2)!’"
［%］-?SPB T C" P5:NLUEF HEJJQJLRE FGE/I6J6KG IG HDE56H/J 5LF6M6H/K6L7 LM KDE M6IEN［ A］" TGER /7F V6+5E7KR，&99&，
&4：#%)#’"
［!］WX@YP.B1S B S" CLF6M6H/K6L7 LM HLKKL7 KL 65:NLUE 6KR FGE/I6J6KG :/NK #［ A］" ABT<，&99*，&*4：%*2)%*9"
［’］周秋宝，余忠成" 虫胶染料对阳离子改性棉的染色性 能研究［ A］" 印染，#**#，#;（4）：&*)&#"
［4］贾维妮，李景川，周峻峰，等" 棉的阳离子改性及其染 色工艺研究［ A］" 印染助剂，#**%，#*（%）：#4)#9"
［2］程万里" 天然染料苏木在真丝绸上的应用［ A］" 丝绸，
#***（&*）：#&)##"
［;］吕丽华，邓丽丽，赵明" 阳离子改性棉的大黄染料染 色性能［ A］"印染，#**!，%*（&;）：
########################################## #
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$
2)9"
科技论文的规范表达
引$ $ 言
论文的引言又叫绪论，写引言的目的是向读者交代本项研究的来龙去脉，其作用在于唤起 读者的注意，使读者对论文先有一个总体的了解。
引言中要写的内容大致有如下几项：
&）研究的理由、目的和背景。包括问题的提出，研究对象及其基本特征，前人对这一问题 做了哪些工作，存在哪些不足；希望解决什么问题，该问题的解决有什么作用和意义；研究工作 的背景是什么。
如果要回答的问题比较多，则只能采取简述的方式，通常用一两句话即把某一个问题交代 清楚。
#）理论依据、实验基础和研究方法。如果是沿用已知的理论、原理和方法，只需提及一 笔，或注出有关的文献。如果要引出新的概念或术语，则应加以定义或阐明。
%）预期的结果及其地位、作用和意义，要写得自然、概括、简洁和确切。
* 2
# $ $ $ $ $ $ $ $ $ 大$ 连$ 轻$ 工$ 业$ 学$ 院$ 学$ 报$ $ $ $ $ $ $ $ $ $ 第 #’ 卷
