一蚕丝的结构特点
蚕丝主要由丝素(又称丝朊)和丝胶两部分组成,其主体为丝素,在桑蚕丝中通常占70%~80%。丝素蛋白属线型蛋白。与羊毛蛋白相比,丝素蛋白的结构较简单,以侧链中非极性的氨基酸(如甘氨酸、丙氨酸等)含量为最多,因此结晶度较高。蚕丝也具有两性性质,但其氨基含量要比羊毛低得多,约为0.15mol/kg纤维,而且酸性基因含量比氨基含量高,约为0.29mol/kg纤维。测得丝素蛋白的吸酸饱和值约为0.12~0.2mol/kg纤维,为羊毛蛋白的五分之一左右。丝素蛋白的等电点pH值为3.5~5.2。丝素吸酸和吸附染料阴离子的特征基本上和羊毛类似。
丝胶属球型蛋白,与丝素蛋白的组成基本相同,以侧链带亲水性基团的氨基酸(如丝氨酸和天门冬氨酸等)含量最高,因而在水中容易溶解。坯绸在印染加工前,必须经过脱胶精练去除丝胶,但不使丝素受损伤。
与桑蚕丝相比,柞蚕丝的丝素中丙氨酸的含量特别高,是组成结晶区的主要部分,但结晶区的比率要小些。柞蚕丝对酸和碱的稳定性要高些。此外,丝素中含有少量色素,经漂白也不容易完全去除,使柞蚕丝染色织物的鲜艳度较差。
柞蚕丝中的丝胶含量稍低些,约占12%~13%,但其丝胶粒子大,并有较多钙盐的杂质存在,使丝胶和杂质的溶解性较差,因此柞蚕丝的脱胶比较困难。
二、蚕丝的酸性染料染色
蚕丝染色中一般以弱酸性染料为主。弱酸性染料对蚕丝纤维有较高的染着能力,能在弱酸浴或中性浴中上染。应用最多的是弱酸浴酸性染料,中性浴酸性染料次之。强酸性染料虽然色泽鲜艳,匀染性良好,但是染色饱和值较低,湿处理牢度较差,而且丝素在强酸性介质中会受到损伤,故不宜采用。也可采用中性、直接或活性等染料进行染色。
蚕丝的酸性染料染色机理基本上与羊毛染色相同。在蚕丝的等电点pH值附近染色时,染料与纤维的结合中有离子键结合,氢键和范德华引力起着重要作用。当染浴的pH值大于蚕丝的等电点时,染料主要靠氢键和范德华引力上染纤维。
弱酸性染料染丝绸时,必须根据染料的结构和性能来调节染浴的pH值。从蚕丝特性和染料给色量的角度考虑,以弱酸浴染色为好。一般选用醋酸或醋酸铵调节染浴的pH值。对于匀染性较差的染料。则以中性浴染色为好,有的在后阶段逐步加一些酸,以提高上染率。
弱酸性染料在高于蚕丝等电点的染浴中染色时,电解质(如食盐、元明粉等)的加入,可以降低染料与纤维之间的电荷斥力,起促染作用。为了防止上染过速而造成染色不匀,宜在中途分次加入。生产中不常使用电解质,因为它对丝绸的光泽和手感可能带来不良影响。为了改善匀染性,可以加入匀染剂。
蚕丝的表面没有鳞片层,在水中较易膨化,弱酸性染料在蚕丝纤维上的上染速率比羊毛的快,但它的湿处理牢度比染羊毛的差些,尤其是部分中深色。为了提高湿处理牢度,有必要进行固色处理。
为了使染料均匀上染,需要逐步升温。由于丝绸的质地轻薄,长时间沸染会使蚕丝受损伤,影响丝绸的光泽,最高温度宜控制在95℃左右。
三、染料溶解性能的影响
弱酸性染料一般是以胶体状态分散在水溶液中。表1-4的数据表明,在室温(25℃)时,弱酸性染料的溶解度一般比较低(除普拉黄GN外),大多在10g/L以下。随着温度的升高,其溶解性能有不同程度的提高。在70℃时,不同结构染料的溶解性能表现出明显的差异。当温度继续升高到90℃时,有些染料的溶解度虽有提高,但提高幅度不大。
从1-4可看到,于70℃时,溶解度小于10g/L的染料中大多为三芳甲烷结构的。柴林艳蓝G染液在放置2h后,其溶解度提高,说明它的溶解速率较慢。溶解度在60g/L以上的染料中大多为偶氮结构的。溶解度在10~60g/L范围的染料有蒽醌和偶氮结构的。
染料的溶解性能不仅与化学结构有关,而且与商品染料的剂型与添加剂等也有很大关系。弱酸性大红GN、色派拉诺大红FGN与尼龙山大红F—3GL三只染料的色光相近。其中,大红FGN与大红F—3GL的结构是相同的。数据表明,不仅结构不同的染料的溶解性能存在差异,结构相同的两只染料的溶解性能也有一定差异。
实践中反映,某些溶解性能差的染料易造成染色中色点、色斑的产生。对于溶解速率慢的染料,可以将所配染液或印花色浆在适当条件下放置一定时间,以提高染料的溶解性能。
表1-4 弱酸性染料的溶解性能
染料名称 | 结构类别 | 溶解度(g/L) | 溶解稳定性(g/L) (70℃,2h) | ||
25℃,5min | 70℃,5min | 90℃,5min | |||
普拉黄GN 弱酸性黄3GL 卡普仑桃红BS 酸性艳蓝5GM 可耶诺尔黄RW 酸性艳红10B 酸性湖蓝3GM 蓝纳芯蓝GL 普拉黄RXL 龙山大红F3GL 卡普仑绿5GS 酸性藏青5R 色派拉诺大红GN 弱酸性大红GN 柴林艳蓝6B 柴林艳蓝G | 偶氮 偶氮 偶氮 三芳甲烷 偶氮 偶氮 三芳甲烷 蒽醌 偶氮 偶氮 蒽醌 偶氮 偶氮 偶氮 三芳甲烷 三芳甲烷 | 140~160 <1 <1 <1 <1 3~4 1~2 2~3 <1 <1 10~15 2~3 <1 <1 1~2 <1 | 160~180 100~120 100~120 90~100 90~100 70~80 60~70 50~60 50~60 25~30 20~25 15~20 10~15 3~4 3~4 2~3 | 100~120 50~60 5~6 8~9 | 100~120 120~140 60~70 3~4 15~20 |
注 表中A、B、C为按不同移染能力指标而分的类别
3.蒽醌染料和蓝色偶氮染料 移染性较差,静态移染率在10%以下。动态染率中等,其中tanγ在0~0.002之间。染料移染性能随染浴的初始浓度增加而有所增加,但增加量不太大。对于这些染料,控制升温速率或添加助剂等方法更有助于均匀染色。拼色时应尽量选用移染性能相似的染料,以便获得均匀的颜色。