超声波染色技术的作用与影响

超声波染色技术的作用与影响 1．超声波的作用 超声波在染色体系中的作用概括有三个方面： (1)分散作用：染料对纤维的上染过程通常以单分子状态来完成，但在染液中染料分子或离子会形成聚集体，或以胶束状态存在。超声波不但能使染液中的染料聚集体解聚，而且还可以将分散浴中的染料颗粒击碎，获得粒度为1um以下高稳定性的分散液。超声波可以提高水的活性以及染料在染液中的溶解度。例如，在直接染料对苎麻的染色中，【家纺】超声波可以明显提高染料的上染速率和上染百分率。在直接染料对棉织物的染色中，染料的平衡上染臣分率提高8％。 有研究表明超声波可以提高染料对纤维的亲和力，加速染料的吸收，提高纤维的得色量，但对于不同的染料，其亲和力提高的幅度不一样。 (2)除气作用：超声波的空化作用可以将纤维毛细管、织物经纬交织点以及纱线内部溶解或滞留的空气排除掉，从而增加丫染液与纤维的接触面积，有利于纤维对染料的吸收。因此超声波对厚密织物的染色效果的影响更为显著。 (3)扩散作用：超声波的空化作用可以穿透纤维表面的吸附层，使染料的扩散边界层变薄，促进染料向纤幀表面的扩散，超声波能增加纤维内无定形区链段的活性，使高分子侧序度降低，而且有可能使纤维的结晶度和取向度下降。染料在纤维内部的扩散速度加快，与常规染色相比，扩散系数可提高30％左右，染色活化能明显下降。有报道在亚麻织物的染色中使用超声波，可以降低染料上染的活化能、提高染料的平衡上染百分率和上染速率，从而克服了传统亚麻染色得色量低和染色困难的缺点，减少染料的浪费。 2．超声波染色的影响因素 影响超声波在染色中作用的因素主要有：超声波的频率、强度、纤维和染料的种类、染料浓度、染色温度、电解质等。 (1)超声波染色的强度一般为0.8—1.0 W／cm2，在该染色条件下染料对纤维的上染率可达到最大，同时还可以使纱线或织物蓬松，纤维柔软，但不会引起纤维永久性松弛和纤维形态的改变。通常超声波染色采用的声波频率在20一50 kHz之间，也就是空化作用发生最显著的波段。低于该频率的声波不易引起空化作用；当声波频率超过100 kHz以上时，有可能引起纤维的聚合度下降、原纤化以至熔融等。 (2)超声波产生声空化效应的最佳温度为50℃，所以一般超声波染色的温度采用45—65℃。染色过程中部分声能转化为热能，染浴无须外加能量，而且温度越低空化作用越明显，超声波对上染速率的影响就越大。如果没有超声波处理，温度低，染料分子的动能就小，纤维的溶胀程度就小，染色难以进行。应用超声波染色，可避免由于高温染色对蛋白质纤维和部分化学纤维所造成的损伤，同时还可以使在高温下难以处理的工艺顺利进行。 (3)在直接和活性等染料染色时，如果不加电解质，即使在超声波处理条件下也难提高染料的上染率，说明超声波的能量还不足以克服带有相同电荷的染料与纤维之间的斥力。所以，无论是否在超声波处理条件下染色，都存在盐效应。 (4)超声波对不同纤维和不同染料作用也不同。一般超声波染色对于疏水性纤维、相对分子质量较高的染料、达到染色平衡时间长的染色体系作用较为明显。例如，分散染料对醋酯纤维的超声波染色，与常规染色相比较，其上染速度的提高很显著，而对纤维的得色量增加并不明显。 染料种类对超声染色的影响尤为明显，即使是同类染料，超声波对其亲和力提高的幅度不同。另外，染料的浓度越高，超声波在染色中的作用也就越明显。 但超声波染色也存在一些问题，如加工成本、超声波的方向性、噪声等，而且，由于超声波设备的昂贵费用，限制了工业化生产。