酸性染料染蠶絲的染色機(jī)理

一蠶絲的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
  蠶絲主要由絲素（又稱絲朊）和絲膠兩部分組成，其主體為絲素，在桑蠶絲中通常占70％～80％。絲素蛋白屬線型蛋白。與羊毛蛋白相比，絲素蛋白的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，以側(cè)鏈中非極性的氨基酸（如甘氨酸、丙氨酸等）含量為最多，因此結(jié)晶度較高。蠶絲也具有兩性性質(zhì)，但其氨基含量要比羊毛低得多，約為0.15mol/kg纖維，而且酸性基因含量比氨基含量高，約為0.29mol/kg纖維。測(cè)得絲素蛋白的吸酸飽和值約為0.12～0.2mol/kg纖維，為羊毛蛋白的五分之一左右。絲素蛋白的等電點(diǎn)pH值為3.5～5.2。絲素吸酸和吸附染料陰離子的特征基本上和羊毛類似。
  絲膠屬球型蛋白，與絲素蛋白的組成基本相同，以側(cè)鏈帶親水性基團(tuán)的氨基酸（如絲氨酸和天門冬氨酸等）含量最高，因而在水中容易溶解。坯綢在印染加工前，必須經(jīng)過(guò)脫膠精練去除絲膠，但不使絲素受損傷。
   與桑蠶絲相比，柞蠶絲的絲素中丙氨酸的含量特別高，是組成結(jié)晶區(qū)的主要部分，但結(jié)晶區(qū)的比率要小些。柞蠶絲對(duì)酸和堿的穩(wěn)定性要高些。此外，絲素中含有少量色素，經(jīng)漂白也不容易完全去除，使柞蠶絲染色織物的鮮艷度較差。
柞蠶絲中的絲膠含量稍低些，約占12％～13％，但其絲膠粒子大，并有較多鈣鹽的雜質(zhì)存在，使絲膠和雜質(zhì)的溶解性較差，因此柞蠶絲的脫膠比較困難。
二、蠶絲的酸性染料染色
   蠶絲染色中一般以弱酸性染料為主。弱酸性染料對(duì)蠶絲纖維有較高的染著能力，能在弱酸浴或中性浴中上染。應(yīng)用最多的是弱酸浴酸性染料，中性浴酸性染料次之。強(qiáng)酸性染料雖然色澤鮮艷，勻染性良好，但是染色飽和值較低，濕處理牢度較差，而且絲素在強(qiáng)酸性介質(zhì)中會(huì)受到損傷，故不宜采用。也可采用中性、直接或活性等染料進(jìn)行染色。

   蠶絲的酸性染料染色機(jī)理基本上與羊毛染色相同。在蠶絲的等電點(diǎn)pH值附近染色時(shí)，染料與纖維的結(jié)合中有離子鍵結(jié)合，氫鍵和范德華引力起著重要作用。當(dāng)染浴的pH值大于蠶絲的等電點(diǎn)時(shí)，染料主要靠氫鍵和范德華引力上染纖維。

   弱酸性染料染絲綢時(shí)，必須根據(jù)染料的結(jié)構(gòu)和性能來(lái)調(diào)節(jié)染浴的pH值。從蠶絲特性和染料給色量的角度考慮，以弱酸浴染色為好。一般選用醋酸或醋酸銨調(diào)節(jié)染浴的pH值。對(duì)于勻染性較差的染料。則以中性浴染色為好，有的在后階段逐步加一些酸，以提高上染率。

   弱酸性染料在高于蠶絲等電點(diǎn)的染浴中染色時(shí)，電解質(zhì)（如食鹽、元明粉等）的加入，可以降低染料與纖維之間的電荷斥力，起促染作用。為了防止上染過(guò)速而造成染色不勻，宜在中途分次加入。生產(chǎn)中不常使用電解質(zhì)，因?yàn)樗鼘?duì)絲綢的光澤和手感可能帶來(lái)不良影響。為了改善勻染性，可以加入勻染劑。

   蠶絲的表面沒有鱗片層，在水中較易膨化，弱酸性染料在蠶絲纖維上的上染速率比羊毛的快，但它的濕處理牢度比染羊毛的差些，尤其是部分中深色。為了提高濕處理牢度，有必要進(jìn)行固色處理。

   為了使染料均勻上染，需要逐步升溫。由于絲綢的質(zhì)地輕薄，長(zhǎng)時(shí)間沸染會(huì)使蠶絲受損傷，影響絲綢的光澤，最高溫度宜控制在95℃左右。

三、染料溶解性能的影響

   弱酸性染料一般是以膠體狀態(tài)分散在水溶液中。表1-4的數(shù)據(jù)表明，在室溫（25℃）時(shí)，弱酸性染料的溶解度一般比較低（除普拉黃GN外），大多在10g/L以下。隨著溫度的升高，其溶解性能有不同程度的提高。在70℃時(shí)，不同結(jié)構(gòu)染料的溶解性能表現(xiàn)出明顯的差異。當(dāng)溫度繼續(xù)升高到90℃時(shí)，有些染料的溶解度雖有提高，但提高幅度不大。

   從1-4可看到，于70℃時(shí)，溶解度小于10g/L的染料中大多為三芳甲烷結(jié)構(gòu)的。柴林艷藍(lán)G染液在放置2h后，其溶解度提高，說(shuō)明它的溶解速率較慢。溶解度在60g/L以上的染料中大多為偶氮結(jié)構(gòu)的。溶解度在10～60g/L范圍的染料有蒽醌和偶氮結(jié)構(gòu)的。

   染料的溶解性能不僅與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與商品染料的劑型與添加劑等也有很大關(guān)系。弱酸性大紅GN、色派拉諾大紅FGN與尼龍山大紅F—3GL三只染料的色光相近。其中，大紅FGN與大紅F—3GL的結(jié)構(gòu)是相同的。數(shù)據(jù)表明，不僅結(jié)構(gòu)不同的染料的溶解性能存在差異，結(jié)構(gòu)相同的兩只染料的溶解性能也有一定差異。

   實(shí)踐中反映，某些溶解性能差的染料易造成染色中色點(diǎn)、色斑的產(chǎn)生。對(duì)于溶解速率慢的染料，可以將所配染液或印花色漿在適當(dāng)條件下放置一定時(shí)間，以提高染料的溶解性能。

表1-4 弱酸性染料的溶解性能

注 表中A、B、C為按不同移染能力指標(biāo)而分的類別

   3.蒽醌染料和藍(lán)色偶氮染料 移染性較差，靜態(tài)移染率在10％以下。動(dòng)態(tài)染率中等，其中tanγ在0～0.002之間。染料移染性能隨染浴的初始濃度增加而有所增加，但增加量不太大。對(duì)于這些染料，控制升溫速率或添加助劑等方法更有助于均勻染色。拼色時(shí)應(yīng)盡量選用移染性能相似的染料，以便獲得均勻的顏色。