饰品之家讯：自８０年代以来,稀土在各类纺织纤维染色中的应用已有很多报道.包括涤纶、棉、羊毛、蚕丝及晴纶等.但是有关稀土在染色中作用机理的研究较少.本文以真丝绸染色为例,研究了稀土离子在不同ｐＨ值和不同浓度条件下对真丝绸的吸附曲线;稀土离子对真丝绸染色中所用的染料—酸性染料、活性染料和直接染料的可见吸收谱曲线影响,来探讨稀土离子与染料和纤维之间的作用机理,并将常规染色工艺与稀土染色工艺比较,讨论稀土离子对染色效果的影响.１实验部分
１.１实验仪器、原料及试剂
７２１分光光度计,精密ｐＨ试纸,浓硝酸,ＹｂＣｌ３,活性Ｘ-２Ｒ紫,直接６Ｂ湖兰,精练真丝双绉.
１.２实验方法
１.２.１织物上稀土含量的测定
配制一定浓度、ｐＨ值的ＹｂＣｌ３溶液,按浴比１：１００将真丝织物浸入溶液中,９０℃浸泡３０ｍｉｎ,每隔５ｍｉｎ搅动一次,取出织物,用６０℃温水和冷水各洗一次,晾干后用浓硝酸将织物溶解,用ＥＤＴＡ络和滴定法测定稀土离子的含量.
１.２.２染料可见吸收光谱曲线的测定
配制一定浓度的染料溶液,按染料与稀土离子的摩尔比为１：１加入ＹｂＣｌ３于染液中,并调节适当的ｐＨ值,在７２１分光光度计上,测定其可见吸收光谱曲线.
１.２.３上染百分率和染色牢度的测定
染料用量为２%(ｏ．ｗ．ｆ．),浴比１：５０,加入一定量的ＹｂＣｌ３和其它助剂,９０℃染色１ｈ,取出染样,经热水、冷水冲洗,将洗液与染色残液合并,在７２１分光光度计上测定原液的光密度ＤｉＤｏ值和残液的光密度值,根据（１）式计算上染百分率:
式中:Ｅ为染料的上染百分率;Ｄｉ为残液的光密度值;Ｄ０为原液的光密度值
染色牢度按《印染手册》有关方法测定.
２结果与讨论
２.１ｐＨ值对稀土离子在纤维上吸附的影响
改变ｐＨ值,测定在不同ｐＨ值条件下１００ｇ纤维吸附的稀土离子的含量,结果见图１.
从图１可看出,在ｐＨ＜５时,随ｐＨ值的增加,吸附量增加缓慢.当ｐＨ＞５后,随ｐＨ值的增加,吸附量急剧增加.蚕丝纤维的等电点在ｐＨ＝３．６～５．２之间,当ｐＨ＜等电时,纤维表面带正荷,由于稀土离子与纤维之间静电斥力,纤维上吸附的稀土离子较少,这时稀土离子与纤维之间的作用,主要应该是络合作用.当ｐＨ＞５时,纤维表面带负电荷,稀土离子与纤维之间的静电引力使吸附量急剧增加.
２.２ＹｂＣｌ３浓度对吸附量的影响
从图２可见,ＹｂＣｌ３浓度小于等于１．０ｇ／Ｌ时,吸附量随浓度变化增加比较快,是因为纤维表面带负电荷的原因,而ＹｂＣｌ３浓度在１．０～１．５ｇ／Ｌ时,纤维吸附微量的稀土离子,当浓度大于１．５时,纤维吸附稀土离子的量又会增大.当浓度大于２．５ｇ／Ｌ时,吸附量不再增加.在吸附稀土离子的过程中,随着吸附量的赠加,在纤维内部会出现电中性,对稀土离子几乎不吸附,当溶液中的Ｙｂ３+超过一定浓度后,可以克服静电斥力,继续产生吸附.从图２还可以看出,稀土离子在纤维上的吸附符合朗格谬尔吸附等温线,有一个吸附饱和值.这说明稀土离子的吸附,只发生在纤维的特定位置上,吸附量的大小取决于纤维上羧基负离子的多少.
２.３稀土离子对染料吸收光谱的影响
稀土离子对几种染料吸收光谱曲线的影响见图３～７.从图３～７可知,除直接湖兰６Ｂ以外,稀土离子的存在对染料的共轭体系没有影响,可认为染料与稀土离子之间没有形成络合物,但最大吸光度降低,而在其它波段有的吸光度却有所提高,尤其是酸性黄５Ｇ在４００～７００ｎｍ之间吸光度变化不大,吸收峰不明显,将染料与ＹｂＣｌ３的混合液放置２４ｈ后,染料全部沉淀.说明稀土离子与染料中的磺酸基团作用,生成染料的稀土盐使染料的水溶性下降.酸性黄５Ｇ分子中只有一个磺酸基团,所以这中沉淀现象特别明显.其它染料分子中的磺酸基团都在两个以上,沉淀现象不明显,因而吸光度下降较少,但染液的透明度都有一定的下降.从图７可看出,直接湖兰６Ｂ的λｍａｘ红移了３０ｎｍ,说明稀土离子与染料之间形成了络合物,从染料的结构来看,在偶氮基的邻位分别有-ＯＨ和-ＯＣＨ３,有利于稀土离子与染料之间络合,另一方面,在磺酸基的邻位有-ＮＨ２,由于Ｙｂ３+的配位数较大,与-ＳＯ３-作用后,还可以与邻位的-ＮＨ２配位.
２.４ｐＨ值对Ｙｂ３+和直接湖兰６Ｂ溶液吸收光谱的影响
由图８可知,ｐＨ＝２时,吸光度大,红移较多,随ｐＨ值的升高,吸光度减小,同时红移也较少,说明随ｐＨ值减小,生成染料磺酸盐而沉淀减少,稀土离子与染料形成络合物的较多,因此随着ｐＨ值的下降,有利于络合物的形成.
２.５ＹｂＣｌ３对上染百分率及染色牢度的影响
稀土染色工艺与常规染色工艺结果见表１.从表１可知,在Ｐｈ＝６时,ＹｂＣｌ３的用量大于０．２%时,其促染效果超过食盐.随着ＹｂＣｌ３用量的增加,上染百分率也增大,但ＹｂＣｌ３的用量超过０．３%,上染百分率增加不明显.从前面的讨论可知,在Ｐｈ＝６时,稀土离子的促染机理主要是由Ｙｂ３+与纤维上-ＣＯＯ-作用,降低纤维表面的负电荷,甚至改变纤维表面的电性,减少染料与纤维之间的静电斥力而促染.
ｐＨ值小于蚕丝等电时,稀土染色结果见表２.从表２可看出,当ｐＨ小于蚕丝等电点时,加入ＮａＣｌ和ＹｂＣｌ３都是缓染作用,对纤维而言起缓染作用的都是Ｃｌ-,但Ｙｂ３+与染料之间不论是形成络合物,还是形成染料的磺酸盐,都是使染料的负电荷减少,所以ＹｂＣｌ３的缓染作用比ＮａＣｌ的要大.
我们将不同ｐＨ条件下的稀土染色织物与常规染色织物的染色牢度进行比较,结果见表３.从表３可知,加入ＹｂＣｌ３后使织物的水洗牢度有所提高,因为Ｙｂ３+属于硬酸可与纤维上的-ＣＯＯ-和染料中的ＳＯ３-形成键能较大的化学键,封闭了染料中的水溶性基团,此外稀土离子有较大的配位数［５］还可与纤维上的极性基团-ＮＨ２、-ＯＨ等配位,增加染料与纤维之间的结合力,从而提高水洗牢度.
３结论
（１）真丝绸染色中,ｐＨ值大于蚕丝等电点时,ＹｂＣｌ３起促染作用,其促染效果比食盐大;当ｐＨ小于蚕丝等电点时,ＹｂＣｌ３起缓染作用.
（２）真线绸染色中,加入ＹｂＣｌ３可提高染色牢度.
（３）稀土离子与纤维之间以及大部分染料之间主要发生离子间作用,络合作用不明显
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