摘 要:本文研究高碘酸钠氧化亚麻短纤维染色工艺的特点，分析了高碘酸钠浓度?食盐和碳酸钠用量?固色时间对染色性能的影响?结果表明:氧化后的亚麻短纤维其上染速率低于未氧化亚麻短纤维?在工艺参数为高碘酸钠浓度5g/L?食盐30g/L?碳酸钠10g/L及固色时间30min时，氧化亚麻短纤维的吸尽率?固色率和色饱和度指标最佳，满足染色成本低?综合性能好的要求?
关键词:高碘酸钠；亚麻；短纤维；染色工艺
亚麻是真正的草本植物，经过加工处理后的纺织品彰显了可持续发展的环保理念，是最具发展潜力的产品之一?在崇尚时尚感和现代感的潮流下，消费者倍感自然和舒适?因此，亚麻制品充满着健康的风格，低调又不失高贵?在亚麻原料中，大约有65%~75%的是短纤维?短纤维主要是在生产加工过程中产生的，比如在栉梳机梳理打成麻的工序中产生的机器短麻；或是开松机?粗梳机工序后获取的降级麻；或是在加工打成麻的过程中得到的一粗和二粗短麻?与长麻比较，亚麻短纤维的麻屑和其他杂质含量较高，短纤维混合交叉在一起，长度?细度及强度等级都不同，所以短麻的利用和改性比长麻难度更大?程友刚?刘艳等[1]用丝胶蛋白处理氧化后的亚麻纤维，使亚麻变得柔软，易吸湿，抗折皱性提高，并且使纤维表面达到了真丝般的成效?赵兵?张峰等[2]采用HBP-NH2对氧化纤维素进行接枝，主要研究了其无盐染色性能和抗菌性能?对伯羟基的氧化，近年来，TEMPO共氧化剂氧化体系被应用的较为频繁，该体系反应条件比较缓和，反应过程也相对简单[3]?Chang等[4]首次选用该氧化体系对纤维素等水不溶性葡聚糖进行氧化，得出了令人满意的结果:产率很高，伯羟基几乎被完全的氧化?Saito等[5]研究了用该体系对天然纤维素进行氧化，Isogai等[6-9]也应用此氧化体系对纤维素材料进行了研究?纺织方面，Liu等[10]以高碘酸钠氧化棉纤维合成双醛纤维素为桥梁与壳聚糖反应，制备了一种新型棉纤维，经过处理后，棉纤维表面有能够承载和控制释放中药，因此这种新型纤维成为了药物释放的载体?本文对煮练后的亚麻短纤维用高碘酸钠进行选择性氧化，在纤维素大分子上引入醛基，利用醛基可以将其转变为其它的官能团，开发亚麻短纤维的功能和用途，并通过染色工艺的研究改善产品的应用性能，为染色工序提供理论依据?
1实验部分
1.1材料及试剂
亚麻短纤维:齐齐哈尔克山金鼎亚麻有限公司；高碘酸钠(分析纯):天津市科密欧化学试剂有限公司；食盐(分析纯):长春化学试剂厂；碳酸钠(分析纯):西安化学试剂厂；活性橙HRF-150%:上海科颜化学制品有限公司?
1.2仪器及设备
HH-SII6数显水浴锅:金坛华峰仪器有限公司；Y802K快速烘箱:莱州电子仪器有限公司；FA1004电子分析天平:上海上平仪器公司；WSD-Ⅲ测色仪:北京康光仪器有限公司?
1.3亚麻短纤维氧化处理
称取一定质量的亚麻短纤维至于棕色锥形瓶中，加入预先配好的高碘酸钠溶液，避光氧化处理相应时间，得到氧化的亚麻短纤维?将氧化后的亚麻短纤维于0.1mol/L的丙三醇溶液中浸泡45min，用去离子水充分洗涤，然后置于空气中晾干，放入干燥器中，待恒重称其质量[11]?
1.4色饱和度的测定
对染色后的亚麻短纤维采用WSD-Ⅲ测色仪测定其色饱和度，用D65(相关色温约为6500K的平均昼光)的标准照明体，照明及测试条件为o/d垂直/漫射)，测试孔口径为Φ22/6mm，标准观察者:10°视场?
2.1高碘酸钠浓度对染色性能的影响
高碘酸钠是氧化性很强的一种氧化剂，虽然可以对亚麻短纤维进行改性，但对纤维的损伤也很大，因此，高碘酸钠浓度的确定很重要?一般采用对氧化后纤维进行染色，通过吸尽率?固色率以及断裂强度的综合指标来衡量高碘酸钠的用量?表1高碘酸钠浓度对吸尽率?固色率及断裂强度的影响
表1 高碘酸钠浓度对吸尽率、固色率及断裂强度的影响
从表1中数据可以看出，高碘酸钠的浓度为5g/L时，吸尽率和固色率都达到最大；但是当高碘酸钠的浓度达到6g/L时，经过染色处理后亚麻短纤维的断裂强度明显减小，即可纺性降低，纤维呈现较糟乱的状态；且在对短纤维进行皂煮的过程中，纤维几乎完全的断裂，呈现碎末的状态，说明氧化过度?因此，为探究氧化后亚麻短纤维的最佳染色工艺，选用高碘酸钠的浓度为5g/L为宜?对未氧化和氧化的亚麻短纤维进行染色，工艺处方:染料用量:2%(o.w.f.)?NaCl30g/L?Na2CO310g/L?染色时间120min?浴比1∶30?温度60℃?对其上染速率进行对比，并绘制其上染速率曲线，见图1?
图1 未氧化与氧化亚麻短纤维上染速率曲线
由图1可以看出，在染色过程相同条件下，亚麻短纤维和氧化亚麻纤维随着时间的延长，染料的上染百分率逐渐的增大；加盐促染后上染速率急剧增加；而碱固色后上染百分率逐渐上升?当染色90min左右，上染率趋于平缓?这是因为在中性或碱性体系中亚麻纤维素分子上的羟基易电离，纤维带负电荷，由于活性橙HRF-150%分子上带有阴离子基团，在接近亚麻纤维界面时，活性橙HRF-150%分子受到纤维所带电荷斥力的影响，因此在染色的最初15min内上染速率曲线比较平缓；加入食盐后，在钠离子的屏蔽下，染料向纤维表面游离时所受的斥力减弱，染料由染浴向纤维表面转移的倾向增加[12]，因此加入食盐后平衡上染百分率增加明显?另外，活性染料与纤维素大分子反应，主要是靠染料分子上的活性基团与纤维素葡萄糖环上的伯羟基反应，形成共价键牢固地固定在纤维分子上，而高碘酸钠对亚麻短纤维的选择性氧化只发生在仲羟基?由图1可知，氧化后的亚麻短纤维其上染速率低于未氧化亚麻短纤维?这是因为氧化后纤维上的部分羟基转变为醛基，与活性染料可反应的羟基数目减少，因此，从上染速率上来说氧化后的亚麻短纤维会比未氧化亚麻短纤维低?此外，亚麻短纤维在前处理漂白工艺中，漂白剂会使纤维发生非选择性的氧化，也会减少可反应的伯羟基的数目?
2.2食盐的用量对吸尽率?固色率及色饱和度的影响
采用活性橙HRF-150%，2%(o.w.f.)，按照K型活性染料染色工艺对氧化后的亚麻短纤维进行染色实验?活性染料的直接较低，一般中性电解质食盐的用量较高，主要是提高活性染料的直接性和上染百分率?亚麻短纤维的纤维素在碱性染液中带负电荷，食盐的促染效果非常显著?食盐成本较低，但用量过大会造成染料的色泽鲜艳度及溶解性降低?调整食盐的用量，染色后氧化亚麻短纤维的吸尽率?固色率以及色饱和度的变化见图2?图3?
图2 食盐用量对吸尽率和固色率的影响
图3 食盐用量对色饱和度的影响
由图2可以发现，食盐能明显的加快活性染料染色的染色效果，主要是为了提高染料的吸尽率，因此，随着盐浓度的增加，吸尽率逐渐增加，但达到30~50g/L时，吸尽率趋于平缓的趋势，而固色率则是呈现先增大后下降的趋势?当食盐的用量达到30g/L时，固色率达到最大?由图3可以看出，色饱和度随着食盐用量的改变则呈现先增大的趋势，20g/L之后，则逐渐的降低?也就是说食盐对纤维内染料有促染作用，而对外观上的颜色则没有明显的影响?综合考虑吸尽率?固色率和色饱和度指标，食盐的用量30g/L为最佳?
2.3碳酸钠的用量对吸尽率?固色率和色饱和度的影响
活性染料固色pH值一般以10~11较合适?一般根据活性染料活性基反应性的不同，选用碱剂的碱性强弱也不同，同时也随固色速率而定?通过实验测定，碱性大小对活性染料和亚麻短纤维反应的影响较大?本研究采用碳酸钠做固色剂，可维持染液pH值在10.5左右，有利于提高匀染和透染效果?染色后氧化亚麻短纤维的吸尽率?固色率以及色饱和度的变化见图4?图5?
图4 碳酸钠用量对吸尽率和固色率的影响
图5 碳酸钠用量对色饱和度的影响
由图4?图5可知，碳酸钠的用量对活性染料染色的吸尽率和固色率都有较大的影响，随着碳酸钠浓度的增加，吸尽率和固色率都有增加，而色饱和度当碳酸钠用量达到8g/L以后，随着碳酸钠的用量增加而逐渐的增大，碳酸钠对染料进去纤维有固色的作用，因此，当碳酸钠的用量增加时，亚麻短纤维的颜色也逐渐的加深，因此色饱和度也逐渐的增加，但就成本和环境上考虑来说，碳酸钠用量选10g/L为宜?
2.4固色时间对吸尽率?固色率及色饱和度的影响
图6 固色时间对吸尽率和固色率的影响
图7 固色时间对色饱和度的影响
固色时间是影响染色性能的一个重要因素?采用活性橙HRF-150%，2%(o.w.f.)，按照K型活性染料染色工艺对氧化后的亚麻短纤维进行染色实验?实验方案:纯碱10g/L，食盐30g/L，固色温度90℃，浴比1∶30?染料残液稀释至50mL，然后取出10mL至50mL量瓶中，稀释至50mL测吸光度，而标准染液则先稀释至50mL，再移取5mL至50mL量瓶中，稀释至50mL测吸光度?染色后氧化亚麻短纤维的吸尽率?固色率以及色饱和度的变化见图6?图7?从图6和图7中可以看出，随着固色时间的延长，吸尽率先增大，达到20min后吸尽率的变化比较平缓；而固色率则呈现先增大后减小的趋势，固色时间达到30min时固色率达到最大；色饱和度随着固色时间的延长呈现先增大的趋势，达到30min后变化比较平稳?因此，综合分析，固色时间30min为最佳选择?
3结论
高碘酸钠氧化亚麻短纤维的最佳浓度为5g/L?由于氧化处理使纤维上的羟基发生了一定的性能改变，因此，氧化后的亚麻短纤维的上染速率低于未氧化亚麻短纤维的上染速率?由不同因素的实验研究发现，氧化后的亚麻短纤维的染色条件为:食盐30g/L，碳酸钠10g/L，固色时间30min，染色综合性能好，纺纱时粘色少，保证在棉纺设备上纺制的技术要求?
参考文献
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文章摘自：高洁，崔莹，诸葛学静，佟潇.高碘酸钠氧化亚麻短纤维染色工艺探讨[J].染料与染色，2022，59(05):47-50.
