辐射能在染整加工中的应用

第四节辐射能在染整加工中的应用辐射能包括不同波长的电磁波及其他高能射线。广义讲，凡具有能量的电磁波及射线都称为辐射线，其种类、波长及能量各不相同（见表1）。物质受辐射线照射的过程，称辐照。辐射化学是一门新兴学科，研究高能辐射通过物质时对物质的作用（破坏程度及屏蔽解决），以及由此引起物质内部的物理和化学变化现象和过程，可用以改进某些物质的性能或制造化学新产品。辐射源可分为具放射性的天然物质如镭、铀等及钴60等放射性同位素与核反应堆产物等；以及用机械发生的如电子束、X射线、紫外线等两大类。工业上使用较多的|是钴60、电子加速器、紫外线和低温等离子体四种（见表2）。

1辐射能在国际上已被广泛地应用于农业、化工、医药及冶金等工业。二十世纪50年代，国外开始将辐射能应用于纺织印染的研究。课题有漂白、染色、印花、整理及非织造布的粘结等。70年代中期，美国狄灵米利肯（DeeringMilliken）公司用N－羟甲基丙烯酰胺，经电子束辐照与织物接枝，再经焙烘而生产耐久压烫及易去污产品VISA。另外，植绒和涂层方面亦有用辐照能固化而工业投产的。上海市纺织科学研究院1978年与上海原子核研究所合作，进行了辐射能的研究。|（1）比较不同的辐照源、辐照方法及化学接枝与辐化接枝（2）不同辐射剂量对各种织物的关系（3）对改善织物的吸湿、可染、防油防水、服用舒适性等进行辐照方法探索（4）自制实验室设备，用高频低温等离子体将含氟有机硅化合物与织物进行气相接枝，试生产防油、耐水压、透汽的油田劳保衣料（5）利用γ射线接枝，做涤纶仿真丝绸。

2本节主要介绍紫外线、微波和激光等在染整加工中的应用一、紫外线辐射在染整加工中的应用紫外线是波长为100～400nm的电磁波。许多场合都会产生紫外线。紫外线有广泛的应用，用紫外线处理纺织品的优点是|，一方面它具有很高的能量，能够对纺织材料进行改性或加工，另一方面它不需在真空状态，或不需引用专门的气体，只需在常压空气中就能加工。（一）紫外线辐射改善棉纤维的染色和印花性能利用紫外线辐射来改善棉织物的染色性能，通过低压汞灯产生的紫外线（主要波长为185和254nm）辐射棉织物，发现被辐射后的棉织物对通常染色用的阴离子染料亲和力很低，而对阳离子染料却有很高的吸附能力，结果见表2—26所示。由表2—26可以看出，相对于未辐射的织物，辐射织物对直接和活性染料的亲和力都明显变小，辐射时间越长，减小越多。显然这|是由于在空气中辐射紫外线时，纤维素纤维受到一定程度的氧化，形成了一定数量的羧基，并使纤维具有一定数量的负电荷，阻碍了阴离子染料的上染，上染率有所降低之故。也正是这个道理，辐射后的棉织物对阳离子染料有亲和力。

3利用这种特性，进行紫外线辐射改性印花研究，其加工原理如图2－14所示。由图2－14可以看出，这实际上是对织物进行紫外线辐射局部改性，利用改性后部位对染料的染色性有别于未改性部位，因此用不同染料可分别获得不同颜色的图案，例如，如果用阴离子染料染色，则辐射部位得色浅，反之用阳离子染料染色，则得色深于|非辐射的部位。当然，获得颜色深浅差别决定于紫外线辐射改性程度，也和染料性能有关。我们也可通过紫外线辐射对棉纤维进行接枝改性处理，大大改变棉纤维的染色性能。如果是局部进行紫外线辐射（紫外线通过刻有图案的蔽光片），则可以在织物上进行局部接枝改性，经过染色后获得特殊的图案。这实质上是对织物局部进行化学改性，改性的织物可发生差别化染色，也可以说是一种不接触式的印花加工。通过紫外线辐射接枝改性，工艺简单，而且特别适合用于生产有特殊花纹的织物或服装，加工也容易连续化。紫外线辐射整理是干态加工，而且不需催化剂，固着|时间短。采用同样原理，可进行其他化学反应，使纤维进行改性，包括全幅改性或局部改性，还可以通过调节紫外线的强度，获得各种不同接枝改性程度的产物，获得从浅到深的连续变化的色彩，这点采用其他方法是很难达到的。

4不过这种改性的印花方法的不足在于很难获得多种彩色，花纹精细度也受到限制。目前还只限于实验室研究开发，用于工业化生产还有待进一步努力。（二）紫外线辐射改善羊毛的染色和印花性能如前所述，等离子体处理羊毛后，可以改善羊毛的染色性能，主要原因是改变了羊毛表皮层的化学结构，特别是鳞片层的化学结构。可以大大提高|羊毛对染料的吸附和固着能力，表2—27为不同方法处理后印花羊毛织物的颜色深度比较。由表2—27可以看出，应用紫外线辐射和臭氧结合处理后，羊毛对各类染料的吸附和固着能力均大大增强，和氯化处理的效果基本相同。

5通过X－射线光电子谱研究（XPS）证明紫外线／臭氧处理后羊毛表面鳞片层中的二硫键受到氧化，因此，羊毛的润湿、吸水性有很大改善，这样可增强染料的吸附和扩散能力。需要指出的是，这种处理与氯化处理一样会引起织物泛黄，这仍有待今后努力改进。表2—28是羊毛织物的泛黄程度的比较。（三）紫外线辐射改善蚕丝的染|色和印花性能紫外线同样可用于蚕丝的接枝共聚化学改性。它们可以使被照射的蚕丝产生自由基，引起许多反应。如果在处理物中加入少量的紫外线光敏剂，它首先吸收紫外线，并将此能量转移到其他化学物质，使它发生特定的反应。实验发现某些蒽醌染料被低能量紫外线照射后，能形成自由基，如果这种自由基可以和纤维发生反应的话，则不仅可以提高染料的上染率，而且可以改善染色牢度。对蚕丝进行紫外线低温染色试验，发现可以显著提高某些染料的上染率。（四）紫外线辐射固着紫外线还可以加速树脂、粘合剂以及其他改性剂与纤维的固着反应。1．将维／棉|混纺织物分别用N－羟甲基丙烯酰胺及N，N’

6－二羟甲基－二羟基乙烯脲（2D树脂），利用紫外线辐射来加速交联和接枝反应，接枝交联后的织物回弹性明显提高，缩水率明显降低，说明发生了接枝和交联反应。用2D树脂整理棉织物，再用紫外线辐射进行固着处理，棉织物处理后的回弹性提高了500～600，在有光敏剂存在下，效果更好，这都说明发生了交联反应。此种工艺对用于蚕丝织物整理，也发现回弹性可提高600之多，不过白度下降也明显，因为紫外线容易引起蚕丝织物泛黄