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皮革栲膠媒染法探究

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皮革栲膠媒染法探究

本文作者:張念榮、杜丹華、王全杰 單位:陜西科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院、煙臺(tái)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

植物染料來(lái)源于自然,不污染環(huán)境,易降解,對(duì)人體親和性好[1],是合成染料較理想的替代產(chǎn)品;但具有提純困難、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、不能批量生產(chǎn)的缺點(diǎn),這成為植物染料推廣應(yīng)用的難題[2]。栲膠是含有大量多酚的植物萃取物質(zhì),是制革工業(yè)不可缺少的化工材料,也可作為石油、建材、化工、冶金等工業(yè)部門重要的處理劑或添加劑[3]。由于其本身具有顏色,可作為直接染料使用,另外栲膠還可以作為媒染染料對(duì)皮革進(jìn)行染色。媒染法是古老的染色方法之一[4]。媒染時(shí),栲膠與金屬鹽發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),生成的配合物能顯著改變栲膠的色譜,既可提高染色坯革的耐曬牢度又可增加與皮革的結(jié)合牢度。由于在制革工業(yè)中黑色革用量較多,本文選擇水解類的余柑栲膠和栗木栲膠對(duì)綿羊藍(lán)濕革進(jìn)行復(fù)鞣,用硫酸鐵和硫酸亞鐵為媒染劑,研究了不同因素對(duì)皮革染色性能的影響。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)藥品與儀器

1.1.1主要試驗(yàn)藥品

余柑栲膠,廣西武鳴栲膠廠;栗木栲膠,煙臺(tái)誠(chéng)泰皮革有限公司;硫酸鐵,分析純,天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心;硫酸亞鐵,分析純,宜興市輝煌化學(xué)試劑廠;合成加脂劑TT,煙臺(tái)多樂(lè)化工有限公司。

1.1.2主要試驗(yàn)儀器

SHZ-88型水浴恒溫振蕩器,江蘇金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠;真空干燥箱,博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;HZ-3017耐黃變?cè)囼?yàn)機(jī),天津永利達(dá)材料試驗(yàn)機(jī)有限公司;脫色程度試驗(yàn)機(jī),東莞市寶大儀器有限公司;DF-100測(cè)色配色儀,東莞市嘉品儀器有限公司;HSW-150恒溫恒濕培養(yǎng)箱,上海山連試驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2試驗(yàn)原理

栲膠是富含單寧的植物染料,單寧中的酚羥基可與一些過(guò)渡金屬離子,如Fe3+、Fe2+、Ti4+等形成絡(luò)合物,這些絡(luò)合物可吸收紫外或可見區(qū)的某一部分波長(zhǎng)而發(fā)生π電子躍遷,使其吸收光譜發(fā)生改變,從而導(dǎo)致顏色的變化[5];但有些金屬離子如Al3+、Zn2+、Cu2+等與羥基絡(luò)合時(shí),并不引起π電子的躍遷,因而顏色基本沒(méi)有變化。另外,單寧分子中的酚羥基可以氫鍵的形式與膠原纖維結(jié)合,又可與金屬離子形成絡(luò)合物,同時(shí)金屬離子與相鄰膠原肽鏈上的羧基發(fā)生絡(luò)合,從而使單寧與膠原纖維更加牢固地結(jié)合在一起,既提高了染料的上染率,也改善了染色牢度。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1媒染劑用量對(duì)染色效果的影響

1.3.2加脂劑對(duì)染色效果的影響

1.3.3中和度對(duì)染色效果的影響

中和度是影響栲膠在皮革染色的一個(gè)重要因素,該部分試驗(yàn)工藝是在中和部分依次改變NaHCO3的用量,調(diào)節(jié)最終pH值為5.0、5.5、6.0、6.5,其余工藝同表1。

1.4檢測(cè)方法

1.4.1顏色堅(jiān)牢度的測(cè)定

顏色堅(jiān)牢度是指被染物抵抗外界作用而保持顏色不變的能力。本試驗(yàn)主要測(cè)定了皮革干濕擦牢度[6]。將待測(cè)樣按國(guó)標(biāo)要求在標(biāo)準(zhǔn)空氣(溫度(20±2)℃,濕度(65±2)%)的恒溫恒濕箱中調(diào)節(jié)48h之后,在脫色程度試驗(yàn)儀上固定進(jìn)行摩擦試驗(yàn),干濕擦牢度選用退漿、漂白、不含整理劑的棉織物進(jìn)行測(cè)試。干擦牢度測(cè)試時(shí)將干擦布固定在摩擦頭上,垂直壓力9N,10s內(nèi)摩擦10次,行程10cm。濕擦?xí)r要用含2次蒸餾水為95%~105%的白布,也摩擦10次,行程同干擦一樣。摩擦結(jié)束后用標(biāo)準(zhǔn)灰色樣卡評(píng)定摩擦布的沾色牢度級(jí)數(shù),確定干濕擦牢度。

1.4.2顏色檢驗(yàn)

顏色是通過(guò)眼、腦和生活經(jīng)驗(yàn)所產(chǎn)生的一種對(duì)光的視覺(jué)效應(yīng)。國(guó)際照明委員會(huì)于1976年確定了CIELAB系統(tǒng),用L*a*b*來(lái)表征顏色空間,其中用L*為代表明暗度的縱軸,a*為表示顏色飽和度的紅綠軸,b*為表示顏色飽和度的黃藍(lán)軸,通常以紅(+a)、綠(-a)、黃(+b)、藍(lán)(-b)來(lái)表示[7]。其中2種顏色的總色差值△E=[(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]1/2,色差值的大小與表觀深度值K/S變化一致,色差值越大,表示顏色差別越大,著色越深[8]。本試驗(yàn)的皮革試樣采用的光源為標(biāo)準(zhǔn)光源D65/10°。

2分析與討論

2.1媒染劑用量對(duì)栲膠染色性能的影響

表3是媒染劑的用量對(duì)皮革摩擦牢度的影響,從表中可以看出:無(wú)論是用硫酸鐵或硫酸亞鐵做媒染劑,用量改變時(shí),皮革的干擦牢度都在4~5級(jí),濕擦牢度都在3級(jí)以上。由于服裝鞋面革的干濕擦牢度要求是在4.0/3.0以上,故栗木栲膠媒染皮革的干濕擦牢度都能達(dá)到皮革的使用要求。另外,隨媒染劑用量的增加皮革的干濕擦牢度是降低的,一方面一部分鐵鹽會(huì)沉積在皮革表面,由于鐵離子本身具有顏色,處于皮革表面的鐵很容易附著到擦拭布上,鐵鹽越多,自然擦拭布上的顏色強(qiáng)度就愈大,摩擦牢度就越低;另一方面栲膠復(fù)鞣時(shí),部分鐵鹽媒染劑會(huì)因物理吸附與栲膠絡(luò)合填充在革纖維之間,與坯革結(jié)合不牢固,隨著媒染劑用量的增加,這部分絡(luò)合物增多,經(jīng)摩擦很容易使其脫落。

從表4和表5可以看出:媒染劑硫酸亞鐵和硫酸鐵用量對(duì)栗木栲膠媒染皮革顏色影響,隨著媒染劑用量的增加,L值都是呈遞減趨勢(shì)的,皮革顏色都加深;用硫酸亞鐵媒染時(shí),由L、a、b值可知皮革的顏色都帶有副色,在黃藍(lán)軸上,主要偏藍(lán)色。用硫酸鐵媒染時(shí),皮革的色飽和度偏向于綠色、藍(lán)色,△b都小于-4,紅綠軸顏色變化沒(méi)有規(guī)律,黃藍(lán)軸偏藍(lán)程度增強(qiáng),△E都大于3小于6。皮革的顏色,主要為灰藍(lán)色、藍(lán)色和藍(lán)黑色。

2.2加脂劑對(duì)栲膠染色性能的影響

由表6可以看出:栗木栲膠和余柑栲膠在媒染后,不加脂的干濕擦牢度比加脂時(shí)要稍有增加。但干擦和濕擦牢度都在4~5級(jí)以上,均符合服裝革和鞋面革所要求的干濕擦牢度。從表7可以看出:余柑栲膠顏色變化與栗木栲膠的基本一致,加脂后皮革的顏色也變淺了,色差比較明顯,色差值△E均高于12,。在加脂與不加脂的情況下,在紅綠軸上余柑栲膠的值均為正,偏紅色,其中b值均為負(fù),偏藍(lán)色;栗木栲膠a、b值都為負(fù),偏綠、偏藍(lán),加脂后可以看出偏藍(lán)程度增加。染色后栗木栲膠的顏色最深,余柑栲膠的顏色最淺。

2.3中和度對(duì)栲膠媒染性能的影響

從表8可以看出:中和度不同對(duì)栲膠媒染皮革的干濕擦牢度影響不大,均符合服裝革和鞋面革的使用要求。其中媒染劑硫酸鐵和硫酸亞鐵在中和pH改變時(shí),對(duì)2種栲膠的摩擦牢度無(wú)明顯區(qū)別。從表9和表10可以看出:余柑栲膠和栗木栲膠不同中和pH對(duì)栲膠媒染性能影響,選用余柑栲膠媒染皮革后,在pH值為6.5時(shí),選用硫酸鐵做媒染劑時(shí),染色深度較好,而當(dāng)pH值為5.0,選用硫酸亞鐵做媒染劑時(shí),皮革的染色效果較好,染色后皮革的顏色比栗木栲膠的要淺,主要為灰藍(lán)色,色飽和度都偏紅、偏藍(lán)。選用栗木栲膠媒染皮革后,在中和pH值為5.5時(shí),媒染劑硫酸亞鐵和硫酸鐵的L值最小,此時(shí)的顏色最深,都偏向藍(lán)色。因此,選用栗木栲膠進(jìn)行媒染皮革時(shí),選取pH值為5.5,此時(shí)的皮革顏色主要偏藍(lán),色深值較大,染色效果最佳。

3結(jié)論

1)選用余甘栲膠和栗木栲膠對(duì)皮革進(jìn)行媒染染色,以鐵鹽為媒染劑,在栲膠用量不變的情況下,隨著媒染劑用量的增加,皮革的干濕擦牢度在一定范圍內(nèi)略有下降,但均都能達(dá)到皮革的使用要求;另外,皮革的媒染滲透性能相應(yīng)的增加,達(dá)到一定值的時(shí)候,滲透能力不再隨媒染劑用量的增加而改變。

2)皮革加脂后會(huì)使皮革的干濕擦牢度減小,著色程度降低,皮革顏色變淺,故加脂劑具有一定的敗色作用。

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