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羧甲基纤维素钠糊料取代海藻酸钠的研究

发布日期:2015-04-22 10:54:55
糊料
  印花糊料是印花色浆中起增稠作用的高分子化合 物,一般能溶于水或在水中溶胀、分散,形成稠厚的胶 体溶液。它作为印花色浆的主要成分,决定印花运转 性能、染料表面给色量、花型轮廊的清晰度等,是影响印花效果的一个重要因素。海藻酸钠是活性染科印花 较为理想的和常用的糊料,广泛应用于棉织物印花。 近年来,海藻酸钠的售价不断上涨,且在食品工业中的 使用量不断增大,导致货源供应趋紧。因此,选择一种 既不影响印花质量又可降低成本的新糊料,代替海藻 酸钠是非常有必要的。基于此,本文对国内某公司研 制的新型cmc糊料的物理性能和印花性能进行测试 分析,以探讨其在活性染料印花中代替海藻酸钠的可 能性。
  
  1分子结构海藻酸钠与CMC的结构式如图1、图2所示^L HHH^P-1,4-4D-甘露糖醛酸单元p-l,4-L■古罗糖醛酸单元图1海藻酸钠结构式从图1化学结构可以看出,海藻酸钠分子结构与 淀粉和纤维素颇为相似,不同的是第5位碳原子上的 羧基(一COOH)取代了羟甲基(一CH2OH),加碱可生 成羧酸钠盐而具有水溶性和阴荷性。虽然海藻酸钠分 子也含有仲醇基,但因其阴荷性羧基与阴荷性的活性染料相互排斥,使活性染料无法接近仲醇基并与之键 合,所以不会与活性染料反应。因此它是调制活性染 料色浆的理想原糊。
  
  图2羧甲基纤维索钠结构式从图2化学结构图可以看出,羧甲基纤维素钠是 以纤维素为原料改性制备而成的。纤维素与海藻酸钠 比较,它们葡萄糖环中Cs上连接的基团不同,海藻酸 钠为羧基(一COOH),纤维素为羟甲基(一CH2OH), 而G、C3上同样有仲醇基。但因纤维素本身水溶性很 小,且存在大量活泼羟基,故不能直接用作印花糊料。 而如果将其C?上的活泼羟基进行醚化,改变分子结 构,并引人水溶性较强的羧甲基,得到的羧甲基纤维素 钠就可能成为性能良好的印花糊料。
  
  2实验部分 2.1材料和仪器织物:纯棉平纹织物,经密160根/10 cm;纬密90 根/10 cm。
  
  药品:国内某公司研制的CMC:FVH10,FVH12 (取代度大于1.4,分别用C1、C2表示);普通CMC(取 代度为0.7,用C3表示);海藻酸钠(用SA表示染料 为K-2BP活性艳红、K-3R紫。
  
  仪器:恒温磁力搅拌器,NDJ-1型旋转粘度计, 01J2003—04型立式压力蒸汽灭菌器(上海东亚压力容 器制造6号彩票网),烘箱,电子侧色配色仪,印花花框 等。
  
  2.2实验方法原糊制备:将糊料与去离子水混合后,在恒温磁力 搅拌器上加热搅拌,待其呈均匀透明状后,静置过夜, 使糊料充分膨化。
  
  色浆制备:先用少量冷水将染料调成浆状,加人尿 素和80 ‘C热水,充分搅拌使染料和尿素溶解,然后加 人防染盐S,溶解后将染液滤人原糊中搅拌均匀,最后 用撒粉法将小苏打撒人色浆中,搅拌均匀。
  
  印花色浆处方:活性染料2%(活性紫K-3R、活性 艳红K-2BP),尿素5%,防染盐S 1 %,小苏打2%,原 糊50%,用水补足100% [1]。
  
  2.3测试方法 2.3.1 物理性能测试(1)印花糊料粘度采用NDJ-1旋转式粘度计进 行测试。
  
  (2)印花粘度指数PVI印花粘度指数是为了衡 量色浆的流变性所规定的参数指标,定义为同一流体 在剪切速率相差10倍时所具有的粘度之比。利用旋 转式粘度计可测得在不同剪切速率下的粘度,当剪切 速率相差10倍时的粘度之比,即为印花粘度指数。 NDJ-1型旋转粘度计的转子有1、2、3、4号4种,转速 有6、12、30、60 r/min 4档,在选用同一种转子以6 r/ min和60 r/min转速下分别测取原糊的粘度,即可得 到该原糊的PVI值:和/。
  
  (3)抱水性能称取原糊25 g(精确至0. 1 g)放入 100 ml烧杯中,加人25 ml蒸馏水,搅拌均匀。然后将 划有插人线标记的10 cmXl on的定量滤纸插人糊内 lcm处(刚好使糊面与刻线一致)。插入后立即计时,<在30 min时记录水分上升高度「21。
  
  ?2- 3. 2印花性能测试⑴得色量印花得色情况用电子测色配色仪测定印 花织物花纹处的K/S值表示。K/S值越大,得色越深。
  
  (2)渗透性印花织物背面的色泽深度,用织物反 面与正面的K/S值之比表示。按下式计算:渗透率X 100(3)脱糊率采用失重法进行测试,在印花前先用 电子天平称被印织物的重量,计为W,印花后放人 60 ‘C的烘箱烘干,再用赛多利斯天平称其重量,计为,印花织物经过皂煮、水洗后再放入6〇 ?(:的烘箱烘 干,称其重量,计为W2。然后计算脱糊率脱糊率(%)=^^xlo〇 W1 — Vv〇
  
  ⑷色牢度耐冼色牢度的测定参照GB/T 3921.3- 1997,耐摩擦色牢度的测定参照GB/T 3920—1997。
  
  3结果和分析3.1CMC与海藻酸钠的成糊率图3表示C1、C2、C3及海藻酸钠4种糊料随含固 率变化而变化的表观粘度,由图中可以看出C1、C2的 粘度随着含固率的升高要远远大于海藻酸钠(SA),而 C3与海藻酸钠基本一致,它说明C1、C2的成糊率远高 于海藻酸钠。经分析认为,前两种新型CMC的取代度 极大,所以CMC大分子间静电斥力较大,水化能力较 强,从而在氢键力的共同作用下形成较大的三维网格, 裹住更多的水分,在宏观上表现出较大的粘度。另外, 含固量相同时,原糊粘度C2>C1>SA,这在实际生产 中意味着如果要达到相同的原糊粘度,其所用新型 CMC的量就要远低于SA的量。这样既能为企业节 约成本,又有利于含固量低的原糊在汽蒸过程中使活 性染料从色浆向织物转移,取得更好的印花效果。
  
  图3备原糊成糊率曲线3.2CMC与海藻酸钠的PVI值对于印花糊料来说,在剪切速度变化的时候,PVI 值越大,粘度变化越小。因此,含有这类糊料的色浆, 在印花机车速变化时,粘度变化不大,能保持相近的粘 度,从而保持较为一致的印花效果。色浆的PVI值一 般在0.45?0.70为宜。从表1中可得,两种新型 CMC和海藻酸钠均能满足生产的需要,而普通CMC 的PVI值偏大不适合做印花糊料。
  
  表1各糊料的PVI值糊料类型SAC1C2aPVI值0.680. 480.450. 7680换6040203.3CMC与海藻酸钠的抱水性能如表2所示,分别为3%的各原糊的抱水高度。可 以看出,海藻酸钠和新型糊料C1、C2的抱水高度较为 接近。C1、C2的抱水性能略大于海藻酸钠,而普通 CMC糊料的抱水性能不好。
  
  表2备原糊的抱水性糊料类型SAClC2C3抱水髙度/cm0.140.120* 120.213.4CMC、海藻酸钠的得色置和渗透性从图4、图5可知,由于C3用的是普通CMC糊料 调制成的色糊,其取代度低,会与活性染料发生反应, 所以印花织物的正反面K/S值都较低,其得色量也较 差。而新型CMC与海藻酸钠糊料的得色量基本一致, 因为取代度越大,CMC分子上所带的负电荷多,使分 子链由于静电排斥作用在水中更能充分地伸展开。这 样,每个羧甲基基团都能充分与水分子接触,吸引水分 子,增加染料的抱水性,不易产生渗化现象,并且取代 度越大,CMC糊料越不易与活性染料反应,反而会促 使染料上染织物[3]。
  
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  SAClC2C3图4 K-2BP活性艳红印花K/S值和渗透率3.5CMC、海藻酸钠的脱糊率从表3中可以看出,新型tMC糊料和海藻酸钠的 脱糊率都在85%以上,而且实验中印花织物的手感十 分柔软,其脱糊性优良。普通的CMC糊料的脱糊率 低,是因为较低取代度的CMC糊料与棉纤维亲和力 大,汽蒸后不易被洗除,导致脱糊率低,且印花织物手 感粗硬。而当取代度增大,节省能源,有利于调浆和水 洗,以及后处理时浆料的洗除和织物手感的柔软。
  
  3.6CMC、海藻酸钠的耐摩擦牢度测试印花织物的耐洗牢度和耐磨擦牢度结果如表 4所示。实验结果表明,新型CMC糊料与海藻酸钠糊 料的印花色牢度基本一致。
  
  100#图5 K-3R紫印花K/S值和渗透车 表3各糊料的脱糊率染料类型脱糊率/%SAC1C2C3K-2BP活性红90.191.493.667.8K-3R 紫88.787.586.151.1表4印花织物色牢度染料种类糊料种类耐洗色牢度耐磨擦色牢度原样变化白布沾色干磨湿磨SA5555C14—5455C24~54-555C34-54 一 54-54~5K- 3R活性紫SA5555C15555C24—5455C34-54-54—54-54结论由实验分析可得出以下结论:取代度很高的新型CMC糊料在活性染料印花方 面,基本可以取代传统的海藻酸钠糊料;新型CMC糊 料的成糊率高,符合印花要求,节约印花成本;新型 CMC糊料的印花得色量高,与海藻酸钠相比几乎无差 别;新型CMC糊料的脱糊率高,色牢度好;每吨海藻酸 钠价格为4. 5万元,而每吨CMC价格仅为其一半,在 实际生产中能极大地节省成本。
  
  ?由表4可以看出,随着搅拌时间的延长,脱色率略 有下降,在不浪费能源的情况下,取最佳搅拌时间为10 min。
  
  表4搅拌时间对脱色效率的彩响搅拌时间/min1020304060活性红M-3BE脱色率/%97.696.896.596.396.4直接蓝5B脱色率/%98.397.796.996.596.12.6烷基化壳聚糖用量对脱色率的影响固定染料溶液浓度为0.15 g/L,染液的pH值7, 温度2(TC,搅拌速度为200 r/min,搅拌时间10 min, 改变烧基化壳聚糖用量,测得的脱色率如表5所示。
  
  表5烷基化売聚糖用置对脱色效率的影响烷基化壳聚糖用量/gM,10. 050. 080.100.120.15活性红M-3BE脱色率/%89.296.197.690.688.4直接蓝5B脱色率/%90.798.898.394.590.5由表5可以看出,随着烷基化壳聚糖添加量的增 加,脱色率先增加,后下降。因为随着用量的增加,烷 基在壳聚糖与染料分子的吸附架桥作用增强,所以脱 色效果增加。但如果继续增加用量,过量的烷基壳聚 糖会产生再稳现象,会降低脱色率。所以对〇。 15 g/L 的活性红M-3BE染料溶液使用的烷基在壳聚糖的最 佳用量为0.10 g/L,对0.15 g/L直接蓝513染料溶液 使用的最佳用量为〇。 08 g/L3结论用烷基化壳聚糖处理〇。 15 g/L的活性红M-3BE 和直接蓝5B染料溶液,在pH值为7左右,温度20 ‘C,搅拌速度200 r/min,搅拌时间10 min,在烷基化壳 聚糖用量分别为〇。 15和0.1 g/L时,获得较佳的脱色 效果,脱色率分别为97. 6%和98. 8%。