活性染料木材染色

第 4I卷第 6期 2004 I I2月 染料 与 染 色 DYESTUFFS AND COLORAT10N Vo1．4I No．6 December 2004 磺究 活性染料在木材染色中上染率的研究 邓 洪 廖 齐 胡云楚 (中南林学院应用化学研究所，株州412006) 摘要： 选用三只活性染料对速生杨木进行染色。上染率最佳的染色条件：温度：70oC-80~(2：染色时间：3 sJ、时：无机盐 用量：40g／l：纯碱用量：20g／l。在染色条件中，当温度由40~(2上升至80~C时，上染率由33．74％上升至56．31％：染色时闻由 1小时延长至3小时，上染率由34．74％上升至54．92％继续延长时间，上染率变化不大；当无机盐由0变为50g／l时上染率达 到55．61％，碱的用量在20g／l时上染率达到最高为55．15％。 关键词： 活性染料：木材染色：上染率 中图分类号：TQ615．5 文献标识码：A 文章编号：l672．1179(2004)06．0358-2 速生低质木材通过染色加．I ，可仿制成名贵木材，从 而提高木材的使用价值和满足人们对色彩多样性的要 求，尤其在目前天然珍贵木材不断减少，而木材的市场需 求量不断增加的情况下，研究和发展木材染色加 I 技术 越来越受到人们的广泛重视。美国、日本、意大利等l玉I家 上世纪五六十年代就开始对木材染色技术进行研究和 产品开发，我l玉I在这方面起步比较晚，20世纪80年代末 才涉及I-I。 木材主要南纤维素、半纤维素、木素j部分组成，其 中纤维素、半纤维素约占70％121，可用于木材染色的染料 有：酸性、碱性、直接、活性等水溶性染料。从目前研究应 用的情况来看，人们普遍采用酸性染料进行染色I 51，酸 性染料染木材着色的只是木素，而占木材主要成分的纤 维素、半纤维素并未上染。活性染料作为现代染料的代 ，近50年来获得了快速发展，其分子和一般水溶性染 料不同的地方是具有一个(或两个)可和纤维素、半纤维 素反应形成共价结合的活性基，活性染料在一定的条件 下可与木材反应形成稳定的化学键而同着在木材上，同 时由于活性染料价格低、色谱全、来源广、渗透性和化学 稳定性好 I，可用于木材染色。本文选用一 只M犁潘性 染料。对木材染色时影响其上染率的几个因素进行探 讨。 1实验部分 1．1实验材料与仪器 试材：速生杨木，气干密度0．406 g／cm，，厚度为0．5mm 的单板。 活性染料：上海染料八厂活性红M3BE(C．I．活性红 1 95)，活性蓝M2GE(C．I．活性蓝1 94)，活性黄M3RE(C．I．活眭 黄145)。 其它相关助剂：促染盐元明粉(NazSO ·1 0Hz0)，同色 剂Na：CO (化学纯)。 仪器：72 l型分光光度计，电热恒温水浴锅。 1．2实验与测试方法 (1)以红木商业用材为参照样品进行染色实验，得 · 358· 到其颜色的染料配比 活性红M3RE：活性蓝M2GE：活性黄M3RE=7：0．5：l 染色时，染液浓度为0．8％(染料对木材重)。 (2)染色：染色一 色一漂洗一烘干，40 c(=入染．升 温速度控制为2~C／min。 (3)上染率的测定 上染率指上染到木材的染料最(包括 术材纤维键 合的和未键合的染料)占染色前染液中染料总量的白分 比，它是评判染色性能的一个重要指标，上染率越大，染 料的利用率越高。上染率可用分光光度法(残液法)测定， 上染率(％)=【(Ao—A-)／Ao】×100％，其中Ao是染色前染液的 吸光度，A一是染色结束后染色残液的吸光度。影响活性 染料上染率的主要因素有：染色温度、时间、促染盐、碱性 色剂等几个方面。 2结果与讨论 按(2)染色流程，分别改变染色温度，染色时间，促染 元明粉及l剞色剂纯碱的量，在保证染色效果的前提下，选 择上染率最高的染色条件。 2．1温度对上染率的影响 染料浓度0．8％(染料对木材重1，死明粉40g／1 ．纯碱 20g／L，染色时间3小时，比较不同温度对上染率的影响 表1温度对上染率影响 从表1可以看出，随着染色温度的升高，木材的染色 速度加快，上染率提高，但是温度过高，染料的水解速度 加快，上染率反而下降；同时，染色温度过高，易出现木 材表芯色差。据实验结果，木材染色温度控制在70~C 一 80~C之间最佳。 2．2染色时间对上染率的影响 染料浓度为0．8％，染色温度为70~C 80℃，元明粉 40g／L，纯碱20g／L，改变染色时间，比较不同时间对上染 率的影响。 木材单板具有一定的厚度，染色时，如果时间过短． 。基金项目：巾南林学院青年科研些金资助项H ffi4026B 维普资讯 http://www.cqvip.com 染料与染色 Vo1．4I No．6 邓 洪 活性染料在小材染色rf1上染卒的研究 2004 I 2 J J 表2染色时间对上染率的影响 染色时问(hr1 I 2 3 4 5 6 很难透染。短时间染色后，尽管单板表面颜色一致，但进 行切剖断面，可以看出芯部未完全染透，存在表芯色 差。随着染色时间延长，木材纤维能充分吸收染料进行 移染，染色3小时以后，0．5mm厚的杨木单板能达到表芯 颜色均匀一致。 2．3促染剂用量对上染率的影响 染料浓度为0．8％，染色温度为70~C～80~C，染色时问 3小时，纯碱2orfL改变元明粉的用量，比较不同量的促 染剂对上染率的影响。 表3促染剂对上染率的影响 元明粉(v4L) o IO 20 30 40 50 实验结果表明，随着促染剂用量的增加，染色速度加 快，上染率提高，当促染剂用量达到40g／LIJ~，再增加促 染剂用量对上染率已无明显变化，其原因在于元明粉的 加人，可提高染料的直接性，同时随着盐的浓度的增大， 溶液的离子强度不断提高，活性染料和木材纤维素离子 之间的反应随离子强度的不断提高而加快，所以上染率 增大。 2-4固色剂用量对上染率的影响 染料浓度为0．8％，染色温度为70~C～80~C，染色时问 3小时，元明粉的用量4Og／L改变 色剂纯碱的用量，比 较不同量的纯碱对上染率的影响。 表4固色剂用量对上染率的影响 纯碱(g，L) 0 5 10 上染帛(％) 4536 47．29 50．84 l5 20 30 53．03 55．15 54．75 的上染率逐渐增大。其原因是南于在碱性条件下，木材 纤维素可离解成cell一0一阴离子，而与活性染料反应的主 要是cell一0一阴离子及OH一离子，前者的亲核反应性比后 者强，随着纯碱量的增加，与活性染料反应的cell—O一阴 离子浓度不断增加，上染率增大，同时随着pH值升高，与 活性染料反应的OH一离子浓度也增大，染料水解速度加 快，当纯碱超过一定量时，水解速率大于染色速度，上染 率反而下降。实验结果表明最佳纯碱用量为20g／L。 3 结论 (1)实验表明，活性染料染色后的杨木完全能达到 天然红木的自然效果。 (2)活性染料对木材单板染色，染色和 色分两少 进行，在l刮色前染料可以充分进行移染，从而避免造成单 板表芯色差。 (3)杨木单板仿红木活性染料染色时，上染率最佳 时的染色条件： 染色温度为70~C 80~C，染色时间34,时，元明粉40g／ L固色剂纯碱20g／L。 参 考 文 献 ⋯ 段新芳．木材调控技术【!哪．北京：中国建材工业出版社，2002 【2】尹思慈．术材学【M】．北京：中国林业出版社．2002 【3]孙芳利，段新芳，冯得君．木材染色的研究概况及发展趋势{J1．西北林 学院学报．2003、l 8(3)：96-98 [4]4 陈土和．陆仁，方桂珍．木材水溶性染料的染色技术[J】．小材 I． ． 1999．13(2)：27~30 【5】陈l三和，陆仁书、杨洪义．泡桐小材仿红小染色 l 艺的研究[J】_林J I． ．2001．28(4)：l7一l9 f^]6中杰 观代活fk染料技术进展f J】_印染．2flO4．!：37～42 【7 J工镝生．染粘 I 芝 (第 JIJ})【M】北京：纺终 出版 1994 从表4可以看出，随着 色剂纯碱的用量增加，木材 Studies on the Uptake of Reactive Dyes for Dyeing Wood DENG Hong LlAo Qi HU Yun．chu (Research Institute ofApplied Chemistry，Central South Forestry University,Zhuzhou 412006) Abstract：Threee reactive dyes were used to dye the veneer of Poplar Wood．The optimum dyeing conditions were：dyeing temperature was 70-80~C，dyeing time Was 3 hours，the dosage ofsalt Was 40g／l，sodium carbonate Was 20g／1．The uptake improved from 33．74％ to 56． 31％ when dyeingtemperatureraisedfrom40℃ to 80℃：The uptakeimprovedfrom 34．74％ to 54．92％ when dyeingtimeincreasedfrom l hour to 3 hours，and there no more change with more time．When salt dosage Was improved from 0 to 513I ，the uptake achieved 55．61％； when dosage ofsodium carbonate Was 20g／I．the uptake achieved the maximum of55．1 5％． Key words：reactive dyes；wood dyeing；dye uptake (收稿日期：2004年I 1月 液状直接耐晒黑G的制备 直接耐晒黑G(C．I．直接黑l9)是一只1F常莆婴的直接蝌 晒染料品种，它是闻内 卜世f7．70年代卣’选的联苯胺染料(c． I．直接黑38)代用品种。该染料闻内外生产厂家众多，儿乎生 产直接染料厂无小生产该品种。 直接耐晒黑G除用于棉、粘胶、蚕丝及混纺(如涤，粘、丝， 粘、毛，粘)织物外，还用于纸张、皮革和电化铝着色，尤其是 已成为纸张着色的重要品种。对于纸浆着色来说，采用液 状商品 为方便、简捷 口本H|冈公几]发表的口本特丌fIf{57—5l759介绍 液状 直接耐晒黑G的制备方法 将loo克 I 业直接耐晒黑( l染料 含量42克，住水中溶解度2％) 2oo毫升水一起JJu热N50～55 ℃，再用HOH 2CSO3Na(由Il克亚硫酸氢钠和l0克30％甲醛水 溶液在50毫升水中制得)水溶液处理，于50～55℃搅拌2～3／b 时，得到可贮存半年以上的稳定的深黑色溶液。 f冉华文) · 359· 维普资讯 http://www.cqvip.com