聚乙烯吡咯烷酮对直接染料染色的影响

   聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一种水溶性聚合物，具有优良的溶解性、生物降解性、生理相容性、低毒性、高分子表面活性剂性质以及与其他化合物良好的复配能力和对盐、酸及热的高稳定性，目前广泛用于医药、日用***、食品加工等领域，随着PVP合 成方法的改进和价格的下降，将得到更广泛的应用。水溶性聚合物与染料发生作用会改变染料的染色性能及纤维的性能，可提高染料的溶解、分散能力和匀染性，因 此，有必要进一步研究其对各类染料染色性能的影响，对开发染色助剂，控制染色过程，具有实用价值。本文主要从聚乙烯吡咯烷酮对直接染料上染速率和与染料间 的相互作用等方面分析对直接染料染色的影响，对活性染料、酸性染料等阴离子染料的染色也有借鉴意义。

　　1实验材料与方法

　　1.1实验材料

　　漂白纯棉布，直接耐晒蓝B2RL(市售)，PVP K-30(进口分装)，平平加O(市售)，N***(分析纯)等。

　　直接耐晒蓝B2RL(C.I.直接71)

　　1.2实验仪器

　　723PC型可见分光光度计(上海欣茂仪器公司)，722型分光光度计，恒温振荡小样染色机等。

　　1.3实验方法

　　1.3.1上染速率曲线的测定

　　以1：30的浴比，直接耐晒蓝B2RL 1%(o.W.f)配制染液，按规定用量加入PVP等助剂后，升温至规定温度进行染色。用残液比色法分别测定5、10、20、40、60min时染色残液经适当倍数稀释后的吸光度，按下式计算上染百分率：

　　式中：A。为起始染液的吸光度，A1为不同时间染液的吸光度，根据不同时间的上染百分率作图得上染速率曲线。

　　1.3.2染液吸收光谱的测定

　　配制含不同浓度PVP及其他助剂的染料溶液，染料浓度为0.3g／L，静置4h后，吸取20mL稀释至50mL，立即在723PC分光光度计上以1nm的波长间隔扫描测定可见吸收光谱。

　　2结果与讨论

　　2.1 PVP用量对上染速率的影响

　　图1为不同的PVP用量下的上染速率曲线。从图1看出，在60min的时间段内，加PVP后的上染率均比同时点不加PVP明显降低，缓染作用明显，且相同用量下的作用程度比非离子表面活性剂平平加O大得多(见图2)。这是由于PVP分子中内酰胺结构与染料分子中的羟基和氨基形成氢键结合，同时，染料分子中的4个萘环和偶氮基构成的疏水部分可与PVP分子中的疏水区域形成疏水结合，染料分子结合到PVP的疏水性小囊中或PVP分子链的凹槽中，因而减少了水中能自由上染的染料离子数量。由于PVP分子中紧密排列大量内酰胺环，且当浓度增大时将从松散线冈构象变为复杂的缠结状态，所以随浓度增大，上染率急剧下降，用量过大将严重影响***终上染率，一般用量应在0.05～0.1g／L之间。

　　经测定含不同浓度PVP的染液吸收光谱(见图3)，表明随着PVP浓度的增加，染料的***大吸收波长发生红移(见图4)，而***大吸收波长处的吸光度却逐渐下降(见图5)，这表明PVP与染料发生了相互作用而形成缔合物，从而减慢上染速度。

　　图3 PVP用量对染料吸收光谱的影响

　　PVP用***：1—0g/l；2-0.05g／L；3--0.lg／L；4--0.2g／L；5—0.5g／L：6—1.Og／L；

　　图4 PVP用量对染料***大吸收波长的影响

　　图5 PVP用量对染料***大吸光度的影响

　　2.2不同温度下PVP对上染速率的影响

　　图6为PVP用量为0.1g／L，分别在60℃、80℃、95℃下测定的上染速率曲线。从图中可看出，随着温度升高，染料的上染速率明显提高，尤其在较低温度段的提高程度更大。这是由于随着温度升高，染料分子的动能增大，较易摆脱染料与PVP之间的氢键和疏水作用，游离的染料分子数量增多。而相比之下，平平加0受温度的影响程度要小一些(见图7)，原因是PVP与染料的亲和力要比平平加O大，所以染料分子要摆脱与PVP结合需要在较高温度下才能有足够的活动能量。

　　2.3中性电解质与PVP对上染速率的影响

　　图8为在PVP用量为0.1g／L时，不同浓度N***对上染速率的影响。图8表明，在PVP存在下加入N***的促染作用也是非常显著的，但N***用量改变影响不大。另一方面，PVP的加入可明显减弱N***促染作用，也就是说PVP可以较明显的减小加促染剂时可能引起的染色不匀，可以比较平稳地控制染色过程。相比之下，平平加0在N***存在下对上染速率的影响要小得多(见图9)。

　　通过染液吸收光谱(图10)可以看出，染液中加入10g／LN***后，由于中性电解质促使染料的聚集，所以吸收峰向短波方向移动，且吸光度明显下降。加入平平加O后，由于平平加O有一定的分散乳化作用，染料聚集度有所下降，吸光度有上升趋势，但吸收峰位置无明显变化。而在含N***的染液中加入0.1g／L PVP后，吸光度明显上升，且吸收峰明显向长波方向移动并超过空白染液的***大吸收波长，说明在中性电解质存在下，PVP能与染料发生缔合作用，从而减缓上染速度，同时可减少织物表面聚集的染料，提高匀染性和渗透性。

　　图10 PVP、N***对染料吸收光谱的影响

　　1一空白；2--N*** 10g／L+PVP 0.lg／L；3--N*** 10g／L+平平加O.1g／L；4--N*** 10g／L

　　3结论

　　(1)PVP(聚乙烯吡咯烷酮)可明显降低直接染料的上染速率，起缓染和匀染作用。在达到相同效果的情况下，用量大大低于非离子表面活性剂平平加O，适宜用量为0.05～0.1g／L，用量过高将导致大量染料不能上染，影响***终上染率。

　　(2)PVP使直接染料的吸收光谱曲线向较长波长方向移动，且吸光度下降，表明两者之问发生缔合作用，染料聚集度下降。

　　(3)由于PVP与直接染料间存在较强的氢键缔合和疏水结合作用，上染率受温度的影响较大，较低温度下的缓染作用更明显。

　　(4)PVP存在下，中性电解质仍具有较强的促染作用，但PVP可通过与染料的缔合，适当减缓上染速率，并减少织物表面染料聚集，提高匀染性