氨水/氯化鈉在兔毛皮染色中的應用研究

　　前言

　　毛纖維表面有一層致密的鱗片，它的疏水性和化學惰性對染料的擴散和吸附造成了困難。因此，傳統的染色溫度一般較高，因為只有在較高溫度下，毛干鱗片層才能打開，染料才能與毛皮相互作用，達到上染的目的。但溫度越高，毛纖維損傷越嚴重，且皮板在高溫下易收縮而失去彈性，物理化學性能大大降低，同時消耗大量能量[1 ～ 3]。本文采用氨水對毛皮進行預處理的方法，剝離兔毛部分鱗片層，使兔毛在較低溫度下擁有良好的染色性能。通過對毛皮的上染速率、上染百分率等染色性能進行比較，優化出了預處理兔毛的最佳條件，并確定了染色工藝。

　　1· 實驗部分

　　1. 1 主要實驗材料與儀器

　　1. 1. 1 主要實驗材料

　　兔皮，實驗室自制; 捷力毛皮藍MB-TNB，毛皮勻染劑H-GL，威勒RR 加脂劑FHL，北京泛博科技有限責任公司; 25%氨水( AR) ，甲酸( AR) ，成都市科龍化工試劑; 工業鹽。

　　1. 1. 2 主要儀器及設備

　　HZS-H 型水浴振蕩器，哈爾濱市東聯電子技術開發有限公司; FA1004 電子天平，上海精密科學儀器有限公司; pHS-2C 數字式pH 計，上海日島科學儀器有限公司; 722 型光柵可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司。

　　1. 2 實驗方法

　　1. 2. 1 氨水/氯化鈉預處理

　　采用實驗室自制兔皮進行實驗。將毛皮稱重作為以下實驗用料依據，將毛皮剪成小皮塊( 4cm ×5cm) 置于錐形瓶中進行預處理對比試驗，分別在不同的pH、溫度、濃度、時間下進行預處理實驗。然后再進行正交實驗，根據實驗結果優化出最佳工藝條件。將預處理后的兔皮在53℃下進行染色實驗。

　　1. 2. 2 上染率的測定[4]

　　上染率的計算公式: E% = ( 1 一A/A。) × 100

　　( E: 上染百分率; A: 染色后殘液吸光度; A。: 染色原液吸光度) 。

　　1. 2. 3 上染速率的測定[5]

　　本實驗用捷力系列染料對堿預處理的毛皮與沒有預處理的毛皮在相同工藝下進行染色，在染色過程中每間隔10 min 測定染料的上染百分率，然后按對應的時間作圖即可得到染料的上染速率曲線。

　　1. 2. 4 正交實驗

　　根據前面的實驗結果，設計了4 因素3 水平的正交實驗表

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　　2 ·結果與討論

　　2. 1 預處理溫度對毛皮上染率的影響

　　用0. 1 mol /L 的氨水、5 g /L 的氯化鈉、液比為20，分別在20、30、40、50、60 ℃下對毛皮預處理30min，然后用捷力藍對其進行染色，并測定上染率。

　　隨著溫度的升高上染率也是跟升高的，當溫度在50 ℃時上染率到達了97% 以上。這主要因為是隨著溫度升高，加速了對鱗片的剝離，同時促進了毛的溶脹。但溫度過高會導致鱗片層過多的剝離，從而影響兔毛的強度。為了防止鱗片的過度剝除，處理溫度控制在30 ～ 50 ℃為宜。

　　2. 2 預處理時間對毛皮上染率的影響

　　用0. 1 mol /L 的氨水、5 g /L 的氯化鈉、40 ℃、液比為20，分別處理20、30、40、50、60 min，然后用捷力藍對其進行染色，并測定上染率。

　　可以看出， 40 min 之前上染率是隨著處理時間的增加而逐漸升高的，40 min 后上染率卻開始下降。這可能是因為兔毛纖維上部分的親水基團隨著時間的增長被改變了，從而影響了染料的吸附。所以時間應控制在20 ～ 40 min 內。

　　2. 3 預處理氨水濃度對毛皮上染率的影響

　　在5 g /L 的氯化鈉、40 ℃、液比為20 下，分別用濃度為0. 1、0. 2、0. 3、0. 4、0. 5 mol /L 對毛皮進行30min 預處理，然后用捷力藍對其進行染色，并測定上染率。

　　可以看出，當氨水濃度為0. 1、0. 3、0. 5mol /L 時，上染率是逐漸上升的。這是可能因為氨水促進了二硫鍵的水解，打破了染色的障礙; 同時堿能夠清除兔毛表面的油脂、汗液，改變了兔毛的表面性質，促進了染料的吸附[6]。在0. 2、0. 4 mol /L 時，上染率略有下降，這可能是部分親水基團被改變了。為了防止鱗片的過度損傷，而影響毛的強度，根據上染率的指標，氨水濃度選擇0. 1 ～ 0. 3mol /L 為宜。

　　2. 4 預處理氯化鈉濃度對毛皮上染率的影響

　　在0. 1 mol /L 的氨水、40 ℃、液比為20 下，分別用濃度為3、6、9、12、15 g /L 的氯化鈉對毛皮進行30min 預處理，然后用捷力藍對其進行染色，并測定上染率。

　　可以看出，當氯化鈉的濃度為6 g /L 時上染率達到最大95. 37%，隨后隨著氯化鈉的增加上染率反而減小。在實驗過程中，當氯化鈉的量超過10 g /L 以上時，染料會有小部分沉淀。所以氯化鈉的量應該控制在5 g /L 左右。

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　　2. 5 兔毛預處理的正交實驗

　　綜合單因素實驗結果，設計正交實驗，以上染率為指標進行分析。

　　可以看出，根據上染率指標判斷，本文的最佳工藝為A3B2C1D1，這一結果基本與單因素實驗結果一致。從極值R 的值可以看出，各因素作用的主次順序為A > D > C > B，溫度對其影響最大。所以本文選擇溫度50 ℃、氯化鈉3 g /L、氨水0. 1 mol /L 處理30 min。

　　2. 6 氨水/氯化鈉預處理后毛皮的上染速率

　　前面通過正交試驗已經確定了堿處理的最佳處理條件，因此，我們在最佳預處理條件下對毛皮進行前處理，然后在較低溫度下對預處理過的毛皮和未經處理的毛皮分別進行染色，在不同時間( 0、10、20、30、40、50、60、70、80、120 min) 測定上染率。

　　可以看出，氨水/氯化鈉處理的毛皮上染速率明顯高于未處理毛皮，在30 min 時就已經達到很高的上染率，且在40 min 左右就已經達到平衡，而未經處理的毛皮上染速率比較緩慢，在60 min左右才達到上染平衡。這是可能因為氨水促進了二硫鍵的水解，打破了染色的障礙，加快了染色速度; 同時堿能夠清除兔毛表面的油脂、汗液，改變了兔毛的表面性質，促進了染料的吸附。加入加脂劑后，上染率略有下降[6]，這可能會因為由于加脂劑的存在，染料分子從毛皮中被擠出，但是隨著時間的增長，上染率又開始回升。

　　2. 7 對比實驗

　　將處理過的兔毛在較低溫度( 53 ℃) 下的染色效果，與未經處理在較低溫度( 53 ℃) 下的染色效果及常規( 68 ℃) 下的染色效果進行對比。

　　可以看出，經過預處理，兔毛在較低溫度( 53 ℃) 下的上染率達到了96% 以上與常規( 68℃) 下的上染率接近。未經處理的兔毛在較低溫度( 53 ℃) 下的上染率明顯低于常規( 68 ℃) 下的上染率。這就說明了預處理的方法是有可行的，且染色效果良好。

　　3· 結論

　　( 1) 氨水/氯化鈉預處理能有效的破壞兔毛的鱗片層，打破染色的障礙，降低了染色的位能，使染料更容易擴散和吸附，從而實現了較低溫度染色。

　　( 2) 在較低溫度( 53 ℃) 下用捷力染料染色，經過氨水/氯化鈉預處理的兔毛上染速率得到加快，上染百分率達到了96. 58%，與常規( 68 ℃) 下染色的上染百分率接近。

　　( 3) 影響氨水/氯化鈉預處理的因素主要有: 溫度、時間、氨水濃度、氯化鈉濃度。在本文的條件下，氨水/氯化鈉預處理的最佳條件為: 溫度50 ℃、液比20、氯化鈉3 g /L、氨水0. 1 mol /L 處理30 min。

　　( 4) 為了更好的染色，氨水/氯化鈉預處理后兔毛需要進行中和實驗，將兔毛和浴液的pH 調到4. 0左右。