合成单宁改善蚕丝／锦纶交织物同色性的机理（二）

2．2．1 合成单宁在染液中与酸性染料的相互作用
在多只酸性染料溶液中加入不同浓度的合成单宁，进行紫外可见光谱扫描。试验发现，合成单宁除对个别染料（如Everacid藏青N-5R）的可见光吸收光谱有影响外，对绝大多数染料的可见光吸收光谱均没有影响，典型的例子见图3。这表明合成单宁与绝大多数酸眭染料在溶液中并不存在相互作用，排除了因合成单宁与染料相互作用，而影响染料上染蚕丝和锦纶。合成单宁影响蚕丝和锦纶染色的原因应在于合成单宁与纤维的相互作用。图3 合成单宁对Everacid绿N-G溶液可见吸收光谱的影响
注：染料用量为0．05 g／L。
2．2．2合成单宁在蚕丝和锦纶上的吸附
合成单宁于弱酸性条件下在蚕丝和锦纶上的吸附情况见图4。由图4可知，在相同用量下，合成单宁在蚕丝上的吸附量高于在锦纶上的吸附量，且在两种纤维上吸附量的差距随合成单宁用量增加而增大。导致出现这一现象的原因是：蚕丝氨基含量比锦纶高得多，纤维大分子上有更多质子化的氨基能与合成单宁大分子上的磺酸基通过离子键作用而结合；此外，蚕丝结构疏松，纤维内的空隙尺寸比锦纶大，数量比锦纶多，故合成单宁在其内部的扩散速率较高，吸附量也较大。较高的扩散速率也促进了合成单宁在蚕丝表面的不断吸附，因而导致了合成单宁在蚕丝上的吸附速度较快。可预测，在蚕丝／锦纶交织物染色过程中，尤其是在始染阶段和升温过程中，添加在染液中的合成单宁将更多地吸附于蚕丝上。图4合成单宁在蚕丝和锦纶上的吸附量
2．2．3蚕丝／锦纶交织物染色时合成单宁的防染作用
用酸性和中性染料分别对蚕丝和锦纶染色，测定合成单宁对染料上染蚕丝和锦纶的防染率（见表1）。
表1 合成单宁对染料上染蚕丝和锦纶的防染率注：合成单宁用量为2．5％（owf）。
由表1可知，合成单宁对大多数染料上染锦纶的防染率高于其对染料上染蚕丝的防染率。对于酸性染料上染锦纶而言，合成单宁对双磺酸基酸性染料的防染率普遍高于对单磺酸基酸性染料的防染率；对中性染料上染蚕丝和锦纶而言，合成单宁对中性染料的防染率大小顺序：双磺酸基染料>单磺酸基染料>不含磺酸基的染料。
有关合成单宁对酸陛和活性染料上染锦纶的防染作用，文献中已作过讨论，其防染机理是：吸附在锦纶上的合成单宁阴离子与靠近纤维表面的染料阴离子之间存在排斥力，合成单宁占有锦纶上部分质子化的氨基染座，吸附在锦纶上的分子尺寸大的合成单宁降低了染料在纤维内的扩散速率，均会降低染料在锦纶上的上染量和上染速率。
图4表明，合成单宁在蚕丝上的吸附量大于在锦纶上的吸附量。从表面看来，合成单宁对蚕丝的防染作用应大于锦纶，然而，本节试验及前述蚕丝／锦纶交织物染色的结果（图1和图2）并非如此，这说明合成单宁与染料间电荷排斥力只是合成单宁具有防染作用的原因之一，合成单宁对锦纶染色具有更强防染作用的重要原因应是，锦纶上吸附的合成单宁阻止了染料在纤维内的扩散。由于锦纶物理结构紧密，染料在其中的扩散速率原本就比在蚕丝中的慢，一旦它吸附了合成单宁，则合成单宁就显示出其明显的空间位阻效应，从而降低了染料在锦纶上的上染速率和上染量。由于蚕丝结构比较疏松，故它吸收的合成单宁对染料上染的阻碍作用较小。因此，无论是酸性和中性染料单独染蚕丝和单独染锦纶，还是酸性和中性染料染蚕丝／锦纶交织物（见表2），合成单宁对染料上染锦纶均显示出很好的防染作用。
表2蚕丝／锦纶交织物染色时合成单宁对锦纶的防染率由表2知，合成单宁对双磺酸基染料的防染率普遍高于对单磺酸基染料和不含磺酸基染料的防染率，其原因之一是，纤维上吸附的阴离子性的合成单宁与靠近纤维表面的双磺酸基染料之间的排斥力更强，因而阻染作用更强，早期的报道中亦有类似的试验现象。由表2知，对于大多数染料而言，合成单宁对双磺酸基酸性染料和双磺酸基中性染料上染蚕丝／锦纶交织物中锦纶组分的防染率，亦基本上分别高于单磺酸基酸性染料和单磺酸基及不含磺酸基的中性染料。
2．2．4合成单宁对染料在两种纤维上分配的影响
图5合成单宁对酸性染料在蚕丝和锦纶上分配的影响
图5中，未加合成单宁的低中温阶段（80℃之前），因蚕丝结构疏松而易于吸附染料，故染料更多更快地吸附于蚕丝上，使得蚕丝的表观色深值大于锦纶；温度超过85℃，由于锦纶膨化程度明显提高，更重要的是酸性染料对锦纶的亲和力大于对蚕丝的亲和力，染料上染锦纶的能力进一步随温度升高而增强，使蚕丝上的染料发生解吸，转而上染锦纶，结果导致染料更多地分配于锦纶上，zui终致使两种纤维的同色性较差。
染浴中添加合成单宁后，65℃以下，染料对蚕丝的上染速率有所降低；85℃以下，对锦纶的上染速率降低特别大；95℃保温前，染料更多地分配在蚕丝上，尤其85℃之前染料在蚕丝上分配速率很快（快于未添加合成单宁时的速率）；当升温至85℃后，蚕丝上的染料发生大量的解吸，转而上染锦纶（未加合成单宁时染料从蚕丝上大量解吸，转而上染锦纶的温度为75℃）。锦纶的zui终表观色深值比不加合成单宁时低，而蚕丝的zui终表观色深值则比不加合成单宁时高，zui终两种纤维色深值相对较接近，也即意味着添加合成单宁改善了两种纤维的同色性。该试验结果表明，蚕丝／锦纶交织物染色时，添加合成单宁改变了染料在蚕丝和锦纶上的分配比例和分配速率，对染料上染锦纶具有明显的缓染和降低zui终上染量的作用。
根据以上讨论可知，合成单宁改善蚕丝／锦纶交织物染色同色性的原因，并非染料与合成单宁在染液中的相互作用，而是合成单宁与纤维之间的相互作用，以及锦纶物理结构的紧密性，导致了对锦纶染色具有明显的缓染作用所致。
3 结论
（1）蚕丝／锦纶交织物在染浅中色时，大多数酸性和中性染料染色的结果是锦纶表观颜色浓于蚕丝。在染液中添加合成单宁可改善其同色性，但合成单宁用量应根据具体染料而定。
（2）合成单宁可提高蚕丝／锦纶交织物染色同色性的机理，这是由于合成单宁与蚕丝和锦纶的相互作用，且对蚕丝和锦纶的防染作用不同所致。
（3）蚕丝／锦纶交织物染色时，合成单宁主要对锦纶起防染作用，对大多数染料上染蚕丝不起防染作用；锦纶和蚕丝单独染色时，合成单宁对双磺酸基染料的防染作用普遍高于对单磺酸基染料和不含磺酸基的染料，而蚕丝／锦纶交织物染色时，合成单宁对双磺酸基酸陛和中性染料上染锦纶组分的防染作用，基本上亦分别高于单磺酸基酸性染料和单磺酸基及不含磺酸基的中性染料。
（4）蚕丝／锦纶交织物染色时，合成单宁改变了染色过程中染料在蚕丝和锦纶上的分配比例和分配速率，在85℃之前，锦纶的染色速率比未加合成单宁时显著减缓。
（5）合成单宁对锦纶具有更强防染作用的重要原因是：锦纶物理结构紧密，锦纶上吸附的合成单宁对染料在纤维内的扩散，具有明显的空间位阻效应；而蚕丝结构比较疏松，它吸附的合成单宁对染料上染的阻碍作用较小。
来源: 印染在线