大黃素對(duì)三種聚酯纖維的染色熱力學(xué)研究 | 大黃素對(duì)三種聚酯纖維的染色熱力學(xué)研究 |
| 發(fā)布時(shí)間:2010-12-25 信息來源:admin 發(fā)布人:admin 點(diǎn)擊次數(shù):2674 |
王嘉偉,王祥榮(蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院,江蘇蘇州215021) 一直以來分散染料在聚酯纖維上應(yīng)用很廣泛文獻(xiàn)報(bào)道也很多，但是最近研究發(fā)現(xiàn)合成染料對(duì)人體皮膚有刺激作用甚至導(dǎo)致皮膚病及誘發(fā)癌等，其中以分散染料尤為突出。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)及各項(xiàng)環(huán)保法規(guī)的逐步完善，合成染料面臨著諸多考驗(yàn)。而天然染料以其獨(dú)特的無毒、無害、對(duì)皮膚無過敏性和致癌性.且有較好的生物降解性而重新回到人們的視野中在全球性綠色革命浪潮的影響下，天然染料又開始被世人所重視。 大黃素是一種傳統(tǒng)中草藥大黃的有效成分，分子式如下： 大黃素具有較強(qiáng)的抗菌消炎作用，用大黃素對(duì)織物進(jìn)行染色，可能會(huì)對(duì)穿著者起到一些治療保健的作用。在消費(fèi)者普遍追求綠色天然保健的今天，研究天然染料用于合成纖維的染色具有重要意義。本文用大黃素對(duì)PLA、PTT、PET三種纖維進(jìn)行染色熱力學(xué)試驗(yàn)，旨在探討大黃素對(duì)這三種纖維的染色機(jī)理。 1實(shí)驗(yàn)部分 1.1材料及儀器： 纖維：83.3dtex／36f PLA纖維、83.3dtex／36f PTT纖維、75.5dtex／24f PET纖維染料：98%天然大黃素(淮安巍偉植化研究所) 藥品：碳酸鈉，氫氧化鈉，丙酮，醋酸，DMF(均為分析純)，精練劑(實(shí)驗(yàn)室自制)，皂片，平平加0(市售)。 儀器：DHG一9070A型上海恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)，數(shù)顯恒溫水浴鍋HH一6(國華電器有限公司)，玻璃儀器氣流烘干器(鞏義市領(lǐng)科儀器廠)，MP200A型電子天平(上海第二天平儀器廠)，PHS-2C型精密酸度計(jì)(上海雷磁儀器廠)，IR一12SM型紅外染色機(jī)(臺(tái)灣瑞比染色試機(jī)有限公司)，Shimadzu UV-2550雙光束紫外可見分光光度計(jì) 1.2大黃素穩(wěn)定性測(cè)試： 1.2.1酸堿穩(wěn)定性測(cè)試 分別配置不同pH值的緩沖溶液，用pH值為3—11的緩沖溶液精確配置0.04g/L的大黃素水溶液。觀察顏色變化，并用紫外分光光度計(jì)掃描。 1.2.2溫度穩(wěn)定性測(cè)試 精確配制濃度為0.02g／L、pH值為5的大黃素水溶液。分別在室溫、100℃、120℃下恒溫2h，快速冷卻至室溫觀察顏色變化，進(jìn)行光密度測(cè)試。 1.3染色工藝 1.3.1前處理： 將紗線潤濕后于1g／L碳酸鈉、1g／L精練劑，95℃條件下精練60min，然后用60℃熱水洗，再冷水洗，晾干。 1.3.2染色 染液配方： 大黃素(O.W.f)%X 平平加O 1g／L pH 5 浴比1：1000 染液的配制：用丙酮作為溶劑配制大黃素母液，在染杯中精確移入所需量的染料母液，然后依次加入勻染劑、水。于90℃長時(shí)間加熱，除去染液中的丙酮，然后補(bǔ)加水。 1.3.3標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制 DMF溶液作為溶劑配置0.1g／L染料母液，分別移取4ml，6ml，10ml，12ml，16ml，20ml定容至25ml容量瓶中，進(jìn)行光密度測(cè)試。 1.3.4吸附等溫線的繪制 吸附等溫線試驗(yàn)按上述方法配制不同濃度染液預(yù)先加熱至80℃，快速投入纖維，以3℃／min的速率升溫至90℃、100℃或110℃，為使染色達(dá)到平衡，染浴保溫4 h。染畢，取出纖維，用冷水洗滌，再于50℃水洗10 min，然后冷水洗，晾干。 1.3.5測(cè)試方法 采用DMF于40℃(PLA纖維)或130℃(PTT、PET纖維)下萃取染色纖維上的染料，直至纖維無色。最后用DMF對(duì)萃取液定容，Shimadzu UV-2550雙光束紫外可見分光光度計(jì)測(cè)定萃取液吸光度；按標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算萃取液的染料濃度。根據(jù)萃取液中染料濃度和纖維重量計(jì)算纖維吸收的染料量Df，根據(jù)染浴中投加染料量與纖維吸收的染料量之差確定染色殘液中的染料濃度Ds。 2結(jié)果和討論 2.1大黃素的穩(wěn)定性
圖1室溫時(shí)大黃素在不同pH值條件下的穩(wěn)定性圖2 pH=5時(shí)大黃素在不同溫度下的穩(wěn)定性由圖1能看出大黃素在酸性條件下是相當(dāng)穩(wěn)定的隨著PH值逐漸增大到中性時(shí)，大黃素開始慢慢發(fā)生變化最大吸收波長逐漸偏移，當(dāng)pH值變?yōu)閴A性時(shí)吸收譜圖已完全改變，產(chǎn)生了明顯的色變，這可能是由于大黃素分子結(jié)構(gòu)巾含多個(gè)羥基，在堿性介質(zhì)中羥基離子化造成的。所以染色時(shí)應(yīng)選擇在酸性條件下進(jìn)行。 另外，由圖2可知，大黃素的熱穩(wěn)定性也是非常出色的即使在120℃的高溫下也未發(fā)生分解，由此可見大黃素適合在高溫條件下對(duì)聚酯類纖維進(jìn)行染色。 2.2標(biāo)準(zhǔn)工作曲線：
圖3大黃素標(biāo)準(zhǔn)工作曲線 大黃素標(biāo)準(zhǔn)工作曲線如圖1所示，由訃算機(jī)擬合得直線方程為A=33.875c(A為吸光度，C為質(zhì)量濃度g／L)，回歸系數(shù)為R2=0.9921。2.3吸附等溫線： 圖4 PLA纖維吸附等溫線
圖5 PET纖維吸附等溫線
圖6 PTT纖維吸附等溫線
由以上圖4.6可知，三種纖維對(duì)大黃素的吸附等溫線都是線性的，均屬于Nernst分配型，分配系數(shù)是常數(shù)，線性關(guān)系可通過回歸方法來檢驗(yàn)，這類似于聚酯纖維對(duì)分散染料的吸附性質(zhì)，因此染色屬分配機(jī)理.可用以下公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)親和力、染色熱、染何熵：
在一定溫度范圍內(nèi)，△H°作為恒定，將-△μ°對(duì)T的關(guān)系作圖可得一直線(如圖7)，從直線的斜率可求得△S，從直線的截距可求得△H。 圖7-△μ0o對(duì)T的關(guān)系作圖
表1列出了不同溫度下的分配系數(shù)K及一些熱力學(xué)數(shù)據(jù)，從表1可以看出三種纖維的分配系數(shù)、染色親和力都隨溫度的升高而增大，三種纖維的染色熱、染色熵均為正值。 對(duì)于PLA和PTT纖維，分配系數(shù)雖隨溫度提高而逐漸增大但變化的幅度卻不是很大，而對(duì)于PET而言，在溫度從90℃升高到110℃時(shí)分配系數(shù)發(fā)生了巨大的變化。這可能主要是由于PET纖維本身分子結(jié)構(gòu)較為緊密，并且Tg溫度相對(duì)較高，隨著溫度的升高，纖維內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)加劇，纖維內(nèi)部自由體積增大更有利于染料在纖維內(nèi)部擴(kuò)散，溫度對(duì)分配系數(shù)的影響較大。PLA和PTT纖維的Tg溫度相對(duì)較低，溫度在90℃時(shí)內(nèi)部的自由體積可能都已接近最大值所以分配系數(shù)升高的幅度不大。 表1大黃素上三種纖維的熱力學(xué)數(shù)據(jù)
縱觀這三種纖維，大黃素對(duì)PLA的親和力最低，PTT最高，PET居中。 3結(jié)論 (1)大黃素對(duì)PLA、PTT、PET纖維的吸附符臺(tái)Nemst吸附模型，即大黃素在纖維上的含量與染浴中的質(zhì)量濃度服從享利定律，與分散染料染色規(guī)律相似。 (2)大黃素對(duì)PTT的親和力較高，對(duì)PLA纖維的親和力較其它兩種纖維都低，可能與PLA纖維自身的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。 我公司為您提供大黃素50%大黃素90%大黃素95%大黃素98% 產(chǎn)品鏈接： 杜仲提取物 綠原酸 金銀花提取物 苦杏仁苷 枇杷葉提取物-熊果酸 大花紫薇提取物-科羅索酸 上禾生物 專注植提 精于高純 基于您對(duì)天然產(chǎn)物需求持續(xù)創(chuàng)新 |
