2023年浅谈木质素分散剂的颜色于对纤维的沾污.doc

浅谈木质素分散剂的颜色与对纤维的沾污作用 木质素分散剂由于绿色、低碳、环保已经成为分散染料、复原染料必不可少的加工助剂，无论是染料的研磨加工，耐热保护，高温染浴都发挥重要作用。 木质素分散剂对分散和复原染料体系有三种主要作用，一是分散作用，即研磨过程中使染料颗粒减小到一定的细度；二是分散稳定作用，即研磨后的细小染料颗粒在木质素分散剂的保护下得以顺利的进行喷雾枯燥，高温染色，长期存储；三是稀释作用，即根据商品染料的力份要求不同，在染料体系中参加低价木质素做填充剂降低本钱。 木质素分散剂在染料体系中发挥以上三个作用的同时，要有以下六种性能做保障，他们是：1.较好的助磨效果〔简称磨效〕；2.较高的耐热稳定性；3.良好的高温分散稳定性；4极轻的对纤维沾污性；5.很小的对偶氮染料复原性；6.较低的粘度和发泡性。 木质素分散剂上述六种性能之一的“对纤维沾污性〞越来越受到业界的关注，比方，一只分散剂沾污严重，染色后它可以改变染料色光，降低织物的鲜艳度，可能造成染色失败。本文就有关文献资料和实验结果对木质素分散剂对纤维的沾污问题谈谈个人体会，仅供参考。 一． 木质素分散剂的颜色产生 天然木质素是无色的，木质素的颜色是由于紫外线的作用，使木质素上的某些基团发生改变而成为发色基。工业木质素的颜色是由于木质素结构中的某些基团受到氧化，酸，碱，高温，高压的作用而产生大量的发色基团， 氧化越剧烈木质素的颜色越深，酸法制浆和碱法制浆得到的木质素的颜色不同可以得到证明。酸法制浆的木质素颜色比碱法制浆的木质素颜色浅。 木质素从无色到有色的过程，结构中的邻苯二酚基被氧化成醌型结构时产生颜色的原因之一。如下式： 根据染料的发色理论，除了上述邻苯二酚基团被氧化成醌型结构外，支链上的双键、羧基、羰基，羟基都可能成为发色基或助色基。工业木质素为深棕色，其形成机理不是十分清楚。但是，有人提出与其相似的结构，如邻，对-二甲苯醌乙烯,对，对`-二醌乙烯,邻-苯醌,对-亚甲基醌等可能有发色基团结构.除上述结构所示的外,苯环侧链上的双健和其它一些连接体,也是发色团。有人估计, 云杉松磨木木质素中大约 0.7%的对-醌结构,并且醌构数量几乎占木质素在457nm光吸收的35-60%,经过氧化和复原使醌构变成芳香酸或破坏双健和苯环形成的共轭，减少木质素的颜色已经被证实。显然，木质素如无颜色和颜色极浅,即使沾污纤维也不至于到达令人讨厌的地步。 以上各种基团的发色现象，通过改性后的木质素颜色的变化得以证实。例如，木质素磺化后颜色变浅；经过金属离子螯合多数木质素颜色加深；分子量增大时颜色变深，小分子的颜色变浅。化学改性的通常采用磺化、氯化、酯化、螯合、缩合、氧化、接枝、交联，上述方法度可以改变木质素的颜色，多数情况下，颜色改变不影响应用效果。 木质素的溶液的颜色受到溶液中PH值的影响，例如，木质素溶液在不同的PH值下木质素溶液颜色是不同的，请看以下列图： 经研究发现，这种现象是由于木质素中羟基的离子化产生的，随着溶液PH值的升高，羟基离子的诱导作用增强，使木质素颜色逐渐加深。试验中观察到，这种溶液PH值的影响，在一定范围内是可逆的。超出范围就变成不可逆的了。颜色随溶液PH值而变化，可用以下列图来表述： 二． 木质素分散剂对纤维的粘污 实验证明，沾色过程有三个主要因素，它们是所用纤维材料的种类，木质素分散剂的品种类型，染色时染浴条件等。 1. 沾色过程的第一个因素纤维 纺织用纤维包括天然纤维〔棉，麻，丝，毛〕、再生纤维〔粘胶纤维，大豆纤维等〕和合成纤维〔涤纶，锦纶，腈纶等〕。纤维的种类不同，化学组成不同，行态结构不同，表现出的特性不同。我们选用了锦纶，涤纶，棉，毛四种纤维材料，做木质素分散剂的沾色试验，锦纶和涤纶代表合成纤维，棉和毛代表天然纤维。它们的化学结构各有不同，下面是它们的红外光谱图。 图一 涤纶纤维的红外谱图 图二 锦纶纤维的红外谱图 图三 羊毛纤维的红外谱图 图四 棉纤维的红外谱图 棉纤维主要组成物质是纤维素，其余为纤维素伴生物。棉纤维素及其伴生物的含量取决于棉纤维的成熟程度。完全成熟的棉纤维其纤维素的含量约占棉纤维总重的94%;左右，伴生物含量较少。 羊毛的主要成分为角蛋白,它由多种α-氨基酸剩基构成,后者可联结成呈螺旋形的长链分子,其上含有羧基、胺基和羟基等，在分子间形成盐式键和氢键等。长链之间由胱氨酸的二硫键形成的交键相联结。上述化学结构决定羊毛的特性。 锦纶-聚酰胺纤维俗称尼龙〔Nylon〕，英文名称Polyamide〔简称PA〕，是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称。包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。其中，脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。是美国著名化学家卡罗瑟斯和他的科研小组创造的。尼龙,是聚酰胺纤维〔锦纶〕是一种说法. 可制成长纤或短纤。 涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。它是以对精苯二甲酸〔PTA〕或对苯二甲酸二甲脂〔DMT〕和乙二醇〔EG〕为原料经酯化或酯交换和缩聚反响而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯〔PET〕，经纺丝和后处理制成的纤维。结构中含有大量的羧基基团。 含氮纤维沾污较重，如羊毛、锦纶，棉和涤纶虽有沾污，但是很轻。木质素对纤维的沾污机理主要是氢键理论，氢键由木质素和纤维上的含电负性基团和氢基提供的，沾污作用随纤维电负性基团的多少而增减。上面四种纤维都分别含有酰氨基、羰基和羟基结构。木质素分散剂对四种纤维的沾污情况 2.沾色过程的第二个因素木质素 市售木质素分散剂主要由两种类型，既黑液原料生产的成为“磺化碱木素〞；而红液原料生产的成为“木质素磺酸盐〞， 可以统称为“木质素衍生物〞。 就颜色和沾污而言，磺化碱木素分散剂比木质素磺酸盐沾污严重。一是前者本身的颜色也比后者深，二是前者分子结构中吸附基团也比后者多，三是前者平均分子量小于后者 在多种作用下，所以表现出对纤维沾污严重。朱德仁将木质素颜色和对纤维沾污的关系描述如下： ①深颜色木质素+重沾污 表现为严重沾污 ②浅颜色木质素+重沾污 表现为较轻沾污 ③深颜色木质素+轻沾污 表现为轻微沾污 ④浅颜色木质素+轻沾污 表现为更轻沾污 其中第三条，已经被现在的木质素改性实践得以证明了。原本木质素颜色很深的磺化碱木素分散剂，经过改变吸附基团，使得很深颜色的木质素，对纤维根本不沾污。例如美国的磺化碱木素Reax-85A分散剂。 3.沾色过程的第三个因素染色条件 染色条件也是造成木质素对纤维沾污的原因之一，例如，染色温度，压力，时间，溶液PH值，染液浓度等等。 三． 减轻木质素颜色的方法 木质素的颜色令人生畏，在多各领域的使用受到限制。特别是染料行业关注度更高，它不仅使染料的外观加深，更有甚者对纤维沾污改变染料色光。多数只能在深颜色染料上应用。 减轻木质素颜色方法很多，如用双氧水温和氧化，二氧化氯氧化，过硫酸铵氧化，过碳酸钠氧化等等，氧化条件各不相同，减轻木质素颜色的效果各异。下表中的T-1和T-2就是由RM-9通过双氧水的温和氧化的产品，T-1比RM-9的溶液颜色减轻30.15%，T-2RM-9的溶液颜色减轻60.63%。 分散剂 外观 xD450 公司 T-1 浅颜色 0.22 T-2 米黄色 0.124 Lignosl FTA 深棕色 0.36 挪威 Reax 85A 深棕色 0.725 美国 M-9 深棕色 0.315 中国 四． 减轻木质素分散剂对纤维沾污 如上所述，木质素分散剂的颜色深只是对纤维沾污的局部原因，更关键的因素是结构中的某些基团，与纤维上的化学基团形成氢键所致，根据氢键理论，木质素结构中的游离酚羟基，羧基，羰基容易与纤维上的氧原子形成氢键。根据上述分析，最理想的方法是封闭这些基团，封闭剂包括：含卤素的烷烃，氯甲烷，氯乙烷；含烷基的酯化物，硫酸酯，磷酸酯，含氧的烷烃，环氧乙烷，环氧丙烷，含羧酸的烃类，丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸酯，甲酸，乙酸，顺丁烯二酸，柠檬酸，酒石酸等等，封闭剂种类的不同，封闭效果不尽相同，减轻沾污的结果不尽相同。还有一个方法，就是采用螯合的方式，螯合邻苯二酚基团，所用的是含有二价的金属离子，钙，镁，锰，锌，铜，铁，铬，硼。螯合程度不同结果不同。上述这些方法已经得到应用。 五． 结论 综上所述，氢键是木质素分散剂对纤维沾污的根底，采用氧化的方法，封闭游离酚羟基的方法，用二价金属离子螯合邻苯二酚基团，都是经过实践证明过的十分可行的方法。