1 . 2 . 3 染色時間 染液的組成為 1 %染料 ,0 . 1 %乙酸 ,1 %Na Cl,0 . 1 %滲透劑 ,液比 1 5∶ 1 ,染色時間設計見表 1。按要求配制 8份 3 0 0 m L染液 ,在每份染液中取 3 0 m L作染色前吸光度分析。剩余的 2 70 m L染色液分成 2等份 ,分別作染色和空白試驗 ,在 90℃染色至設計時間。取出試樣 ,測定殘液的吸光度。
1 . 2 . 4 染料濃度 根據表 1 ,將不同濃度的染液 ,液比 2 0∶ 1 ,按配方要求配制 7份 2 0 0 m L染液 ,每份染液取 2 5m L作染色前吸光度分析 ,剩余的 1 75m L染色液進行染色試驗。在 90℃下保溫 2 . 5h,取出染色試樣 ,測殘液的吸光度。
1 . 2 . 5 酸性大紅染色液比試驗 染液組成為 1 %染料和 0 . 1 %乙酸 ,按表 1染液材積比配制 6份染液 ,
并作染色前吸光度分析 ,然后分別作染色試驗 ,試驗在 90℃保溫 2 . 5h。取出染色試樣 ,測吸光度。
1 . 2 . 6 乙酸濃度 染色液的組成為 1 %染料 ,按配方添加乙酸 ,液比 1 0∶ 1 ,按配方要求配制 5份 2 0 0m L染液 ,每份染液中取 2 0 m L作染色前吸光度分析 ,剩余的 1 80 m L染液分成 2等份分別作染色試驗和空白試驗。試件置入染液燒杯中 ,在 90℃下保溫
2 . 5h。取出試樣 ,分別測定殘液和空白試液的吸光度。
2 結果與分析
2 . 1 Na Cl濃度對泡桐單板染料上染率的影響從上染率曲線 (圖 1 )可見 ,隨著 Na Cl濃度的增加 ,上染率明顯上升。當 Na Cl濃度為 1 %時 ,上染率為 2 7. 2 2 %,約為不加 Na Cl時上染率的 3倍。當 Na-Cl用量繼續增加時 ,上染率反而降低。當 Na Cl濃度達 1 . 5%以后又繼續上升。試驗表明 ,Na Cl可以提高上染率 ,對染料有促染作用 ,合適的 Na Cl濃度為1 %。
Na Cl對染料的促染作用是其能降低或克服上染過程中纖維上的電荷對染料色素的庫侖斥力。木材纖維在中性染液中帶有負電荷 [9],染色時 ,纖維周圍的染料鈉離子由于庫侖引力 ,向纖維界面轉移。在纖維界面附近作擴散層狀態分布 ,界面上的濃度最高 ,隨著距離增大 ,濃度逐漸降低 ,直至和染液本體一樣。作為分子 (離子 )間的引力來說 ,范德華力的有效距離很小 ,庫侖力的作用距離比其大得多。染料陰離子在接近纖維界面時 ,首先受到纖維所帶電荷斥力的影響 ,只有那些由于分子碰撞 ,在瞬間里具有更高的動能 ,足以克服這種斥力的染料陰離子才能突破障礙進入到一定距離以內。這時范德華力對它們發生的作用超過庫侖斥力 ,木材與染料陰離子便發生吸附。染料陰離子所受的電荷斥力大小和其本身所帶的電荷數有關 ,即電荷效應和染料分子所含磺酸基的多少有關。
在染液里加入食鹽 ,增加了額外的鈉離子和氯離子。前者受纖維電荷的吸引 ,而后者則受到排斥。在鈉離子的遮蔽作用下 ,染料陰離子接近纖維表面所受斥力大為減弱。隨著 Na Cl濃度進一步提高 ,過高的Na Cl濃度會增進染料對纖維的吸附力 ,引起染料聚集 ,上染率反而下降。
2 . 2 溫度對泡桐單板染料上染率的影響
溫度對上染率的影響見圖 2。從圖 2可見 ,溫度對泡桐單板染料上染率的影響極顯著。溫度 50℃時 ,上染率是 5. 68%,隨著溫度的升高 ,上染率略有增大。在 90℃時 ,上染率急劇增加 ,達到 1 2 . 58%。但過高的溫度不利于木材對染料的吸著 ,如溫度為 1 0 0℃時 ,上染率降為 9. 0 1 %。合適的溫度是 90℃。提高溫度使分子得到更大的能量 ,克服庫侖力 ,增加了木材發生碰撞形成范德華力的機會。染料陰離子向纖維轉移的過程中 ,必須帶著自身的鈉離子一起移動以維持電性中和。但是纖維界面附近的鈉離子濃度本來就較染液本體中高得多 ,要使它們從濃度低的地方向濃度高的地方轉移需消耗能量 ;提高溫度可顯著降低染料的聚集程度 ,增加染料分子的擴散性能。
上染時染料隨著染液的流動到達擴散邊界層 ,再通過染料自身的分子運動 ,擴散到木材纖維表面 ,進而通過細胞腔、胞間隙、胞壁毛細管系統和纖維素無定型區向木材內部擴散。由于木材的微毛細管系統孔隙較小 ,染料要擴散進入木材 ,其聚集體必須進行解聚 ,使染料呈分子狀態流動 ,提高溫度可增加染液的流動性。在緊貼木材的液體中總有一個邊界層 ,在這個邊界層里 ,物質的傳遞主要是通過擴散而不是通過液體對流來完成 ,這個邊界層為擴散邊界層。在上染過程中 ,染液里的染料濃度逐漸降低 ,這種降低首先發生在木材外的擴散層邊界。為此 ,染色過程中要保證染液流動 ,使木材外圍的染液不斷更新。
2 . 3 染色時間對泡桐單板染料上染率的影響染色時間對上染率的影響見圖 3。從圖 3中可見 ,隨著染色時間的延長 ,泡桐單板染料上染率逐步增加。由于木材的結構和化學成分與棉麻紡織品不同 ,染料對木材的上染是一個逐步的緩慢過程 ,在短時間內不可能達到染料的擴散和木材的吸著的平衡。從圖 3還可以看出 ,在 90℃染色 4h,仍未達到平衡上染率。根據對染色單板的觀測發現 ,此時單板已染透。在要求不是特別高時 ,0 . 5mm厚的泡桐單板在90℃染色 3 h以上 ,即能達到理想的染色效果。
2 . 4
|
