宋曉峰１，唐淑娟１，馬立偉２（１﹒長春工業大學 藝術設計學院，長春 １３００１２﹔２﹒吉林化纖股份有限公司，吉林 吉林 １３２１０１）作者簡介﹕宋曉峰（１９７２—），男，副教授，主要從事纖維材料方面的研究。

    摘要﹕對大豆蛋白／聚乙烯醇共混纖維進行了活性染料變性浴染色工藝試驗，結果表明﹕變性染色方法上染率大為提高，兩种棉用活性染料Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＦＮ和Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＬＳ分別提高了２３％和２０％，并且具有較好的染色牢度。在鹼性浴中，上染溫度影響顯著，上染時間和元明粉用量次之﹔在酸性浴中，ｐＨ值影響顯著，上染溫度次之，上染時間影響較小。       
    關鍵詞﹕大豆蛋白／聚乙烯醇共混纖維﹔活性染料﹔變性浴染色

    大豆蛋白纖維是再生植物蛋白改性纖維，是由大豆蛋白与ＰＶＡ共混紡絲形成的，其中蛋白質２５％～４５％，聚乙烯醇７５％～５５％[１]。其纖維橫截面呈扁平狀不規則啞鈴形，大豆蛋白均勻分布在聚乙醇組分中形成海島結构，中間有微孔，縱向表面呈現不明顯的溝槽，且具有一定的卷曲[２]。該纖維手感柔軟、彈性好、光澤柔和，具有优良的吸濕、保暖性能。大豆蛋白是由多种氨基酸組成，一般在酸性條件下染色可取得較好的效果﹔而聚乙烯醇与纖維素類似，均帶有較多的羥基，所以鹼性條件下染色可取得較好的效果。就物理結构而言，聚乙烯醇為連續相，大豆蛋白為分散相，大豆蛋白隨机分布于聚乙烯醇組分
中間[３]。
    与其他水溶性染料相比，活性染料分子中具有一個或多個活性基，在上染過程中或上染纖維之后和纖維發生共价結合，所以活性染料的染色牢度較高。但是
活性染料上染纖維時，部分染料与纖維形成共价結合，部分染料會水解，水解染料失去了与纖維反應形成共价結合的能力[４]，也可以說是“失活”，造成染料的利用率低。仔細研究不難發現活性染料分子母体結构較為簡單，一般為酸性或酸媒染料[５]，“失活”后活性染料的化學結构和酸性染料相似。
    所謂變性浴染色，活性染料首先在鹼浴中上染大豆蛋白質纖維中的聚乙烯醇組分，在上染同時活性染料不可避免地要發生水解，對聚乙烯醇組分失去上染能力而“失活”。“失活”的活性染料和酸性染料相似，因此如果在這時將鹼性染浴調節為酸性浴，即經過變性處理，那么剩余染料就可以繼續擴散上染纖維中大
豆蛋白組分。本文采用正交實驗法，對大豆蛋白質纖維“變性浴染色”的工藝進行了初步研究。
    １ 實驗材料与方法
    １﹒１ 實驗材料
    大豆蛋白纖維（浙江嘉俐蛋白纖維有限公司）﹔Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＦＮ、ＣｉｂａｃｒｏｎＬＳ（汽巴克隆公司）﹔元明粉、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＣｌ、淨洗劑等。
    １﹒２ 上染百分率的測定
    用ＵＶ－ ２１０２型Ｕｎｉｃ紫外可見光分光光度計測３次取平均值，按式（ １）計算。  
    
    ２ 結果与討論
    唐人成、梅士英[７，８]等研究表明，毛型活性染料對大豆蛋白／聚乙烯醇共混纖維的染色效果不佳，而棉型活性染料效果較為理想。筆者研究也發現Ｌａｎａｓｏｌ對大豆蛋白質纖維上染率和固色率較低。大豆蛋白質／聚乙烯醇纖維是大豆蛋白和聚乙烯醇（２０／８０）共混溶液通過濕法紡絲經縮醛化反應而制得的一种含大豆再生蛋白質的纖維。大豆蛋白是由多种氨基酸組成，一般在酸性條件下染色可取得較好的效果﹔聚乙烯醇与纖維素類似，均帶有較多的羥基，所以鹼性條件下染色可取得較好的效果。大豆蛋白質只占２０％，并且以海島式分布在聚乙烯醇中間。而Ｌａｎａｓｏｌ的活性基為溴代丙烯　胺，對蛋白質纖維具有非常突出的牢度性能，羊毛可不經處理染色，在無鹼條件下（ｐＨ＝４﹒５～６﹒５）于８５～９０℃固色，時間為３０～４０ｍｉｎ，但需要其專用助劑Ａｌｂｅｇａｌ Ｂ。脂肪族類的活性基被用于含羥基較少的纖維材料，在ｐＨ７時固色，可獲得非常高的竭染率和染料固色率。這就造成了毛型活性染料Ｌａｎａｓｏｌ上染效果和固色效果均不理想。另外，王宏等[９]的研究還發現Ｂ型雙活性基的活性染料上染率和固色率优于單活性基活性染料。因此，這里著重考察了棉用雙活性基活性染料染色。
    ２﹒１ 鹼性浴染色
      
    選用Ａ上染溫度（℃），Ｂ上染時間（ｍｉｎ），Ｃ元明粉（ｇ／Ｌ），三因素四水平正交表Ｌ９（３４）[１０]安排實驗，用上染百分率評价染色效果，如表１所示。染料質量分數３％（對織物重），始染時，當升至染色溫度時將染料加入，將織物用熱水浸漬后擠干，放入染液，加入元明粉，然后續染至所需時間。固色使用Ｎａ２ＣＯ３ ５ｇ／Ｌ，時間４０ｍｉｎ，溫度８０℃。
      
    通過對极值求极差，結果示于表２。可以看出，在活性染料Ｃｉｂｃｒｏｎ ＦＮ上染過程中，上染溫度影響顯著，其次是元明粉的用量和上染時間。而對于活性染料Ｃｉｂｃｒｏｎ ＬＳ也是上染溫度的影響顯著，上染時間和元明
粉用量次之。在表１中，還可以看出活性染料ＣｉｂｃｒｏｎＦＮ在溫度６０℃、時間２０ｍｉｎ、元明粉用量４０ｇ／Ｌ條件下取得較好的效果，上染率為６５﹒８％﹔而Ｃｉｂｃｒｏｎ ＬＳ在溫度７０℃、時間３０ｍｉｎ、元明粉用量３０ｇ／Ｌ，上染率為７０﹒３％。
    這兩种棉型活性染料的上染率產生差异，主要是由于兩种染料分子結构的不同。Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＦＮ是一氟均三　和β－ 乙烯　硫酸酯异雙活性基活性染料，染料分子中的兩個活性基的反應性是不同的，而且由于空間位阻，兩個活性基全部參加反應与纖維共价結合將受到一定限制，只有部分染料有可能發生兩個活性基均与纖維形成共价結合，較多的情況是一個活性基（主要是乙烯　基）參与共价結合，另一個活性基發生水解。由于有兩個活性基与纖維反應，反應形成共价結合的几率較高，故上染率和固色率較單活性基的高。而Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＬＳ是一氟均三　均雙活性基活性染料，染料分子中的兩個活性基的反應性基本相同，空間位阻影響相對較小，染料分子中的活性基有更多机會与纖維
形成共价結合。另外，就分子大小來講，Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＬＳ的分子較Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＦＮ小，因此更容易被纖維吸附，向纖維內部擴散，染色所需促染劑用量少于Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＦＮ。Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＬＳ上染溫度、上染時間比Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＦＮ大是由于緩染劑、勻染劑等因素的影響。
    ２﹒２ 酸性浴染色
    ＤｐＨ值、上染溫度（℃）、Ｅ上染時間（ｍｉｎ ），Ｆ三因素四水平正交表Ｌ９（３４）[１０]安排實驗，如表３所示。用ＨＡｃ調節染浴ｐＨ值，在一定溫度下，繼續染至所需時間，然后固色處理。
      
       
    從表４可知，兩种活性染料在酸浴上染過程中，ｐＨ值影響顯著，其次是上染溫度，而上染時間影響不明顯。在ｐＨ ４、溫度９０℃、時間７０ｍｉｎ，兩种活性染料Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＦＮ和Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＬＳ上染達到良好效果，上染率分別為２２﹒６％和２０％（如表３所示）。鹼性浴染色過程中，
Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＬＳ是一氟均三　均雙活性基活性染料，兩個活性基与纖維形成共价鍵的比例較高，水解活性基相對較少。而Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＦＮ是一氟均三　和β－ 乙烯　硫酸酯异雙性基活性染料，主要是一個活性基与纖維形成共价鍵，另一個共价鍵水解。由此造成了酸性浴中Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＦＮ上染率高于Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＬＳ。
    
    采用變性浴染色工藝可以使活性染料的利用率大為提高，同時還減輕了廢液處理難度。另外，考慮在大豆蛋白／聚乙烯醇共混纖維的染色中，聚乙烯醇組分的上染性能不是很好，這主要是受到縮醛處理的影響，使得羥基損失了大約１／３。但是大豆蛋白組分的染色性能很好，只是大豆蛋白的含量只占２０％，并且以海島式分布在聚乙烯醇中間，因此染色工藝條件應在可能的條件下适當加大力度。從表５中可以看到，Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＦＮ和 Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＬＳ兩种染料的鹼性浴染色解吸率分別為３﹒１％和２﹒３％，而變性浴染色之后解吸率分別為２％和１﹒７％，解吸率減小。因此，“變性浴”染色具有較好的染色牢度。這是因為其經過兩次固色處理，聚乙烯醇組分固色率得到加強，而大豆蛋白分散在聚乙烯組分中間，染料和大豆蛋白之間除了离子鍵外，還存在分子間的作用力，使染料分子的固著力得到加強。
     ３ 結論
    （１）變性浴染色方法使活性染料上染率大為提高， 兩种活性染料Ｃｉｂａｃｒｏｎ ＦＮ和ＬＳ分別提高了２３％和２０％，染料總上染率達９０％，并且具有較好的色牢度。因此，活性染料變性浴染色是一种很有前途的染色方法。
    （２）由于兩种活性染料分子結构的差异，造成了兩种染料變性浴染色效果有所不同。在鹼性條件下，上染溫度影響顯著，上染時間和元明粉用量次之﹔在酸性浴中，ｐＨ值影響顯著，上染溫度次之，上染時間影響較小。
    另外，考慮大豆蛋白／聚乙烯醇纖維的結构特點，染色工藝條件應在可能的條件下加大力度。

    參考文獻﹕
    １詹怀宇，李志強，蔡再生﹒纖維化學与物理[Ｍ]﹒北京﹕科學出版社， ２００５﹒
  ２郭利，李永干，劉俊英﹒大豆纖維／竹纖維混紡織物染色[Ｊ]﹒印染，２００５（６）﹕ ２０－２１﹒
  ３姜岩，王寶東，章歐雁等﹒大豆蛋白質纖維的結构研究（Ⅲ）﹕共混結构[Ｊ]﹒紡織學報，２００５，２６（２）﹕５１－ ５３﹒
  ４宋心遠，沈煜如﹒活性染料染色的理論和實踐[Ｍ]﹒北京﹕紡織工業出版社，  １９８１﹒
  ５侯毓汾，程侶伯﹒活性染料[Ｍ]﹒北京﹕化學工業出版社，１９９１﹒
  ６金咸穰﹒染整工藝實驗[Ｍ]﹒北京﹕紡織工業出版社，１９９３﹕７６－８０﹒
   ７唐人成，梅士英，趙建平等﹒大豆蛋白纖維的染色性能[Ｊ]﹒中國紡織經濟，２００１ （６）﹕３８－ ４２﹒
  ８梅士英，唐人成，趙建平等﹒再生大豆蛋白纖維結构与染色性能[Ｊ]﹒江蘇絲綢，２００２（６）﹕１６－ １９﹒
  ９王宏，李連祥，余顯芳﹒Ｂ型活性染料的大豆蛋白纖維染色工藝研究[Ｊ]﹒上海紡織科技，２００３， ３１（５）﹕ ３７－３８﹒ 
  １０吳翊，李永樂，胡慶軍﹒應用數理統計[Ｍ]﹒北京﹕國防科技大學出版社， １９９５﹒