合成單寧改善蠶絲／錦綸交織物同色性的機理（二）

2．2．1 合成單寧在染液中與酸性染料的相互作用
在多只酸性染料溶液中加入不同濃度的合成單寧，進行紫外可見光譜掃描。試驗發(fā)現(xiàn)，合成單寧除對個別染料（如Everacid藏青N-5R）的可見光吸收光譜有影響外，對絕大多數(shù)染料的可見光吸收光譜均沒有影響，典型的例子見圖3。這表明合成單寧與絕大多數(shù)酸眭染料在溶液中并不存在相互作用，排除了因合成單寧與染料相互作用，而影響染料上染蠶絲和錦綸。合成單寧影響蠶絲和錦綸染色的原因應(yīng)在于合成單寧與纖維的相互作用。圖3 合成單寧對Everacid綠N-G溶液可見吸收光譜的影響
注：染料用量為0．05 g／L。
2．2．2合成單寧在蠶絲和錦綸上的吸附
合成單寧于弱酸性條件下在蠶絲和錦綸上的吸附情況見圖4。由圖4可知，在相同用量下，合成單寧在蠶絲上的吸附量高于在錦綸上的吸附量，且在兩種纖維上吸附量的差距隨合成單寧用量增加而增大。導(dǎo)致出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是：蠶絲氨基含量比錦綸高得多，纖維大分子上有更多質(zhì)子化的氨基能與合成單寧大分子上的磺酸基通過離子鍵作用而結(jié)合；此外，蠶絲結(jié)構(gòu)疏松，纖維內(nèi)的空隙尺寸比錦綸大，數(shù)量比錦綸多，故合成單寧在其內(nèi)部的擴散速率較高，吸附量也較大。較高的擴散速率也促進了合成單寧在蠶絲表面的不斷吸附，因而導(dǎo)致了合成單寧在蠶絲上的吸附速度較快。可預(yù)測，在蠶絲／錦綸交織物染色過程中，尤其是在始染階段和升溫過程中，添加在染液中的合成單寧將更多地吸附于蠶絲上。圖4合成單寧在蠶絲和錦綸上的吸附量
2．2．3蠶絲／錦綸交織物染色時合成單寧的防染作用
用酸性和中性染料分別對蠶絲和錦綸染色，測定合成單寧對染料上染蠶絲和錦綸的防染率（見表1）。
表1 合成單寧對染料上染蠶絲和錦綸的防染率注：合成單寧用量為2．5％（owf）。
由表1可知，合成單寧對大多數(shù)染料上染錦綸的防染率高于其對染料上染蠶絲的防染率。對于酸性染料上染錦綸而言，合成單寧對雙磺酸基酸性染料的防染率普遍高于對單磺酸基酸性染料的防染率；對中性染料上染蠶絲和錦綸而言，合成單寧對中性染料的防染率大小順序：雙磺酸基染料>單磺酸基染料>不含磺酸基的染料。
有關(guān)合成單寧對酸陛和活性染料上染錦綸的防染作用，文獻中已作過討論，其防染機理是：吸附在錦綸上的合成單寧陰離子與靠近纖維表面的染料陰離子之間存在排斥力，合成單寧占有錦綸上部分質(zhì)子化的氨基染座，吸附在錦綸上的分子尺寸大的合成單寧降低了染料在纖維內(nèi)的擴散速率，均會降低染料在錦綸上的上染量和上染速率。
圖4表明，合成單寧在蠶絲上的吸附量大于在錦綸上的吸附量。從表面看來，合成單寧對蠶絲的防染作用應(yīng)大于錦綸，然而，本節(jié)試驗及前述蠶絲／錦綸交織物染色的結(jié)果（圖1和圖2）并非如此，這說明合成單寧與染料間電荷排斥力只是合成單寧具有防染作用的原因之一，合成單寧對錦綸染色具有更強防染作用的重要原因應(yīng)是，錦綸上吸附的合成單寧阻止了染料在纖維內(nèi)的擴散。由于錦綸物理結(jié)構(gòu)緊密，染料在其中的擴散速率原本就比在蠶絲中的慢，一旦它吸附了合成單寧，則合成單寧就顯示出其明顯的空間位阻效應(yīng)，從而降低了染料在錦綸上的上染速率和上染量。由于蠶絲結(jié)構(gòu)比較疏松，故它吸收的合成單寧對染料上染的阻礙作用較小。因此，無論是酸性和中性染料單獨染蠶絲和單獨染錦綸，還是酸性和中性染料染蠶絲／錦綸交織物（見表2），合成單寧對染料上染錦綸均顯示出很好的防染作用。
表2蠶絲／錦綸交織物染色時合成單寧對錦綸的防染率由表2知，合成單寧對雙磺酸基染料的防染率普遍高于對單磺酸基染料和不含磺酸基染料的防染率，其原因之一是，纖維上吸附的陰離子性的合成單寧與靠近纖維表面的雙磺酸基染料之間的排斥力更強，因而阻染作用更強，早期的報道中亦有類似的試驗現(xiàn)象。由表2知，對于大多數(shù)染料而言，合成單寧對雙磺酸基酸性染料和雙磺酸基中性染料上染蠶絲／錦綸交織物中錦綸組分的防染率，亦基本上分別高于單磺酸基酸性染料和單磺酸基及不含磺酸基的中性染料。
2．2．4合成單寧對染料在兩種纖維上分配的影響
圖5合成單寧對酸性染料在蠶絲和錦綸上分配的影響
圖5中，未加合成單寧的低中溫階段（80℃之前），因蠶絲結(jié)構(gòu)疏松而易于吸附染料，故染料更多更快地吸附于蠶絲上，使得蠶絲的表觀色深值大于錦綸；溫度超過85℃，由于錦綸膨化程度明顯提高，更重要的是酸性染料對錦綸的親和力大于對蠶絲的親和力，染料上染錦綸的能力進一步隨溫度升高而增強，使蠶絲上的染料發(fā)生解吸，轉(zhuǎn)而上染錦綸，結(jié)果導(dǎo)致染料更多地分配于錦綸上，zui終致使兩種纖維的同色性較差。
染浴中添加合成單寧后，65℃以下，染料對蠶絲的上染速率有所降低；85℃以下，對錦綸的上染速率降低特別大；95℃保溫前，染料更多地分配在蠶絲上，尤其85℃之前染料在蠶絲上分配速率很快（快于未添加合成單寧時的速率）；當(dāng)升溫至85℃后，蠶絲上的染料發(fā)生大量的解吸，轉(zhuǎn)而上染錦綸（未加合成單寧時染料從蠶絲上大量解吸，轉(zhuǎn)而上染錦綸的溫度為75℃）。錦綸的zui終表觀色深值比不加合成單寧時低，而蠶絲的zui終表觀色深值則比不加合成單寧時高，zui終兩種纖維色深值相對較接近，也即意味著添加合成單寧改善了兩種纖維的同色性。該試驗結(jié)果表明，蠶絲／錦綸交織物染色時，添加合成單寧改變了染料在蠶絲和錦綸上的分配比例和分配速率，對染料上染錦綸具有明顯的緩染和降低zui終上染量的作用。
根據(jù)以上討論可知，合成單寧改善蠶絲／錦綸交織物染色同色性的原因，并非染料與合成單寧在染液中的相互作用，而是合成單寧與纖維之間的相互作用，以及錦綸物理結(jié)構(gòu)的緊密性，導(dǎo)致了對錦綸染色具有明顯的緩染作用所致。
3 結(jié)論
（1）蠶絲／錦綸交織物在染淺中色時，大多數(shù)酸性和中性染料染色的結(jié)果是錦綸表觀顏色濃于蠶絲。在染液中添加合成單寧可改善其同色性，但合成單寧用量應(yīng)根據(jù)具體染料而定。
（2）合成單寧可提高蠶絲／錦綸交織物染色同色性的機理，這是由于合成單寧與蠶絲和錦綸的相互作用，且對蠶絲和錦綸的防染作用不同所致。
（3）蠶絲／錦綸交織物染色時，合成單寧主要對錦綸起防染作用，對大多數(shù)染料上染蠶絲不起防染作用；錦綸和蠶絲單獨染色時，合成單寧對雙磺酸基染料的防染作用普遍高于對單磺酸基染料和不含磺酸基的染料，而蠶絲／錦綸交織物染色時，合成單寧對雙磺酸基酸陛和中性染料上染錦綸組分的防染作用，基本上亦分別高于單磺酸基酸性染料和單磺酸基及不含磺酸基的中性染料。
（4）蠶絲／錦綸交織物染色時，合成單寧改變了染色過程中染料在蠶絲和錦綸上的分配比例和分配速率，在85℃之前，錦綸的染色速率比未加合成單寧時顯著減緩。
（5）合成單寧對錦綸具有更強防染作用的重要原因是：錦綸物理結(jié)構(gòu)緊密，錦綸上吸附的合成單寧對染料在纖維內(nèi)的擴散，具有明顯的空間位阻效應(yīng)；而蠶絲結(jié)構(gòu)比較疏松，它吸附的合成單寧對染料上染的阻礙作用較小。
來源: 印染在線