1 . 2 . 3 染色時(shí)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(shí)間設(shè)計(jì)見(jiàn)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(yàn) ,在 90℃染色至設(shè)計(jì)時(shí)間。取出試樣 ,測(cè)定殘液的吸光度。
1 . 2 . 4 染料濃度 根據(jù)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(jìn)行染色試驗(yàn)。在 90℃下保溫 2 . 5h,取出染色試樣 ,測(cè)殘液的吸光度。
1 . 2 . 5 酸性大紅染色液比試驗(yàn) 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(yàn) ,試驗(yàn)在 90℃保溫 2 . 5h。取出染色試樣 ,測(cè)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(yàn)和空白試驗(yàn)。試件置入染液燒杯中 ,在 90℃下保溫
2 . 5h。取出試樣 ,分別測(cè)定殘液和空白試液的吸光度。
2 結(jié)果與分析
2 . 1 Na Cl濃度對(duì)泡桐單板染料上染率的影響從上染率曲線 (圖 1 )可見(jiàn) ,隨著 Na Cl濃度的增加 ,上染率明顯上升。當(dāng) Na Cl濃度為 1 %時(shí) ,上染率為 2 7. 2 2 %,約為不加 Na Cl時(shí)上染率的 3倍。當(dāng) Na-Cl用量繼續(xù)增加時(shí) ,上染率反而降低。當(dāng) Na Cl濃度達(dá) 1 . 5%以后又繼續(xù)上升。試驗(yàn)表明 ,Na Cl可以提高上染率 ,對(duì)染料有促染作用 ,合適的 Na Cl濃度為1 %。
Na Cl對(duì)染料的促染作用是其能降低或克服上染過(guò)程中纖維上的電荷對(duì)染料色素的庫(kù)侖斥力。木材纖維在中性染液中帶有負(fù)電荷 [9],染色時(shí) ,纖維周圍的染料鈉離子由于庫(kù)侖引力 ,向纖維界面轉(zhuǎn)移。在纖維界面附近作擴(kuò)散層狀態(tài)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(lái)說(shuō) ,范德華力的有效距離很小 ,庫(kù)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(shí) ,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(dòng)能 ,足以克服這種斥力的染料陰離子才能突破障礙進(jìn)入到一定距離以內(nèi)。這時(shí)范德華力對(duì)它們發(fā)生的作用超過(guò)庫(kù)侖斥力 ,木材與染料陰離子便發(fā)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(shù)有關(guān) ,即電荷效應(yīng)和染料分子所含磺酸基的多少有關(guān)。
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(jìn)一步提高 ,過(guò)高的Na Cl濃度會(huì)增進(jìn)染料對(duì)纖維的吸附力 ,引起染料聚集 ,上染率反而下降。
2 . 2 溫度對(duì)泡桐單板染料上染率的影響
溫度對(duì)上染率的影響見(jiàn)圖 2。從圖 2可見(jiàn) ,溫度對(duì)泡桐單板染料上染率的影響極顯著。溫度 50℃時(shí) ,上染率是 5. 68%,隨著溫度的升高 ,上染率略有增大。在 90℃時(shí) ,上染率急劇增加 ,達(dá)到 1 2 . 58%。但過(guò)高的溫度不利于木材對(duì)染料的吸著 ,如溫度為 1 0 0℃時(shí) ,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(kù)侖力 ,增加了木材發(fā)生碰撞形成范德華力的機(jī)會(huì)。染料陰離子向纖維轉(zhuǎn)移的過(guò)程中 ,必須帶著自身的鈉離子一起移動(dòng)以維持電性中和。但是纖維界面附近的鈉離子濃度本來(lái)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(zhuǎn)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(kuò)散性能。
上染時(shí)染料隨著染液的流動(dòng)到達(dá)擴(kuò)散邊界層 ,再通過(guò)染料自身的分子運(yùn)動(dòng) ,擴(kuò)散到木材纖維表面 ,進(jìn)而通過(guò)細(xì)胞腔、胞間隙、胞壁毛細(xì)管系統(tǒng)和纖維素?zé)o定型區(qū)向木材內(nèi)部擴(kuò)散。由于木材的微毛細(xì)管系統(tǒng)孔隙較小 ,染料要擴(kuò)散進(jìn)入木材 ,其聚集體必須進(jìn)行解聚 ,使染料呈分子狀態(tài)流動(dòng) ,提高溫度可增加染液的流動(dòng)性。在緊貼木材的液體中總有一個(gè)邊界層 ,在這個(gè)邊界層里 ,物質(zhì)的傳遞主要是通過(guò)擴(kuò)散而不是通過(guò)液體對(duì)流來(lái)完成 ,這個(gè)邊界層為擴(kuò)散邊界層。在上染過(guò)程中 ,染液里的染料濃度逐漸降低 ,這種降低首先發(fā)生在木材外的擴(kuò)散層邊界。為此 ,染色過(guò)程中要保證染液流動(dòng) ,使木材外圍的染液不斷更新。
2 . 3 染色時(shí)間對(duì)泡桐單板染料上染率的影響染色時(shí)間對(duì)上染率的影響見(jiàn)圖 3。從圖 3中可見(jiàn) ,隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng) ,泡桐單板染料上染率逐步增加。由于木材的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分與棉麻紡織品不同 ,染料對(duì)木材的上染是一個(gè)逐步的緩慢過(guò)程 ,在短時(shí)間內(nèi)不可能達(dá)到染料的擴(kuò)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(dá)到平衡上染率。根據(jù)對(duì)染色單板的觀測(cè)發(fā)現(xiàn) ,此時(shí)單板已染透。在要求不是特別高時(shí) ,0 . 5mm厚的泡桐單板在90℃染色 3 h以上 ,即能達(dá)到理想的染色效果。
2 . 4
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