色媒體改性棉織物用酸性染料染色的工藝探討

黃鋼，梁慧儀，王俊華，董鳳春，賈永堂

（五邑大學 紡織服裝學院，廣東 江門 529020）

色媒體改性棉織物用酸性染料染色的工藝探討

黃鋼，梁慧儀，王俊華，董鳳春，賈永堂

（五邑大學 紡織服裝學院，廣東 江門 529020）

用色媒體對棉織物進行陽離子改性處理，探討了酸性染料對其染色的工藝條件.研究表明，經色媒體改性的棉織物，在無鹽條件下，80℃用酸性染料染色25 min之后，上染率和固色率可分別達到97%和95%以上，得色量遠高于未改性的棉織物，但其色光偏紅、偏藍，且濕摩擦牢度比未改性棉低.

色媒體；酸性染料；棉織物

在棉織物的傳統(tǒng)染色工藝中，為了提高活性染料的上染率和固色率，需加入大量的無機鹽（氯化鈉或硫酸鈉）促染（根據染料結構、顏色不同，用鹽量一般為30～150 g/L[1]）.這些無機鹽殘留在廢水中，不能通過簡單的物理化學及生化方法進行分離或降解，隨廢水排入江河后又將造成比較嚴重的環(huán)境污染[2].解決活性染料鹽污染問題，可從染料、纖維和染色工藝過程等方面著手[3-5].棉纖維的陽離子化改性是有效解決活性染料染色污染問題的途徑之一，即通過化學結合或物理吸附使陽離子化合物固著在纖維上，以便在減少甚至不使用無機鹽染色時也可提高染料的竭染率和得色率[6].廣東德美精細化工股份有限公司推出的一種陽離子改性劑——色媒體，是一種反應型功能團陽離子預聚體，可用于棉織物活性染料無鹽染色工藝[7].

棉織物經色媒體改性后，纖維表面帶上正電荷，降低了棉纖維對陰離子染料的排斥作用，從而為陰離子染料在無鹽條件下上染棉纖維提供了可能.酸性染料也是一種陰離子染料，具有色澤鮮艷、色譜齊全的優(yōu)點，常用于蛋白質纖維(如羊毛、蠶絲)的染色，由于它與棉纖維之間缺乏親和力，所以一般不用于棉纖維的染色.棉織物經色媒體處理后，棉纖維分子的羥基接枝了陽離子基團，改變了陰離子染料對棉纖維的染色行為，使得酸性染料可以通過庫侖力而非分子間親和力上染棉纖維[8-10].本文探討了色媒體改性棉織物用酸性染料染色的工藝條件.

1 實驗

1.1 實驗材料與儀器

實驗材料為全棉平布半制品.

色媒體改性劑、皂洗劑、酸性染料蘭納素紅PA均為工業(yè)品.

HWX-12紅外染色機（佛山市順德區(qū)亞諾機械制造有限公司），V-5000型可見光光度計（上海元析儀器有限公司），Coloreye7000A分光光度儀（北京客來得寶科技發(fā)展有限公司）.

1.2 實驗方法

色媒體改性棉布的工藝：5%o.w.f，浴比1∶20，在室溫下浸漬30 min，用一浸一軋的方法使軋余率控制為100%，在80℃下烘干處理30 min.

酸性染料染色：1）用1%o.w.f.的酸性染料，浴比1∶20，分別在60、70、80、90和100℃入染不同時間；2）染后的織物在40℃下，浴比1∶20，皂洗處理10 min，皂洗劑濃度為2 g/L.

1.3 性能測試

1.3.1 上染百分率

上染百分率根據公式（1）計算得到.

式中A0為原液吸光度，A1為染色后殘液的吸光度，V0為原液的體積，V1為染色后殘液的體積.

1.3.2 固色率

固色率根據公式（2）計算得到.

式中A2為皂洗液與水洗液混合液的吸光度，V2為皂洗液與水洗液混合液的體積.

1.3.3 K/S值和LabCH值，耐摩擦牢度

染色樣品的K/S值、色度指數LabCH值在Data精密分光光度測試儀上進行測定.每個樣品疊4層測4個點，取平均值.

耐摩擦牢度按照GBT3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測定.

2 結果與討論

2.1 色媒體對酸性染料上染率的影響

由公式（1）得到色媒體改性棉織物的上染率隨染色時間的變化情況，如表1所示.

表1 色媒體改性棉與普通棉的上染率

從表1知：1）色媒體改性棉織物在不同溫度下，在短時間內上染率迅速提高；染色25 min后，上染率普遍在95%以上；再繼續(xù)延長染色時間，上染率增加幅度很小.2）染色時間25 min，溫度60～90℃時，改性棉織物的上染率都在97%以上；當溫度升高到100℃時，改性棉織物的上染率只有94.9%，這可能是酸性染料上染過程放熱所致[11].3）不同溫度下普通棉的上染率都遠低于改性棉織物，其最高上染率只有32.9%.

由此可見，棉織物經色媒體改性后，能在無鹽條件下用酸性染料染色，且上染率較高.這不僅降低了傳統(tǒng)酸性染料染色工藝中殘留在廢液中的無機鹽含量，而且提高了染料的利用率，降低了廢水中有色物質的濃度，進而降低了廢水處理成本和生產成本.

2.2 色媒體對酸性染料固色率的影響

由公式（2）得到色媒體改性棉織物的固色率隨染色時間的變化情況，如表2所示.

表2 色媒體改性棉與普通棉的固色率

從表2知：1）溫度在60～90℃范圍內，染色時間超過25 min之后，色媒體改性棉的固色率都在95%以上，且固色率不再隨染色時間的增加而升高.2）普通棉的固色率都很低，最大也只有15.5%. 3）當溫度升高到100℃時，改性棉與普通棉的固色率反而下降，這可能是酸性染料上染過程放熱所致[11].

改性棉的固色率比普通棉的固色率要高很多，這是因為改性后棉織物表面的陽離子對染料的靜電吸引作用使染料難以被皂液洗脫；而普通棉織物與酸性染料存在斥力，即使是上染到織物上的染料也很容易被皂液洗脫下來，故普通棉織物的固色率不高.

2.3 色媒體對酸性染料得色量的影響

色媒體改性棉織物的得色量與染色時間的關系如表3所示.

表3 色媒體改性棉與普通棉的K/S值

從表3知，60～100℃，色媒體改性棉織物的得色量都比較高，而在整個溫度范圍內，普通棉的得色量均很低.這進一步表明色媒體對酸性染料的上染有促進作用.

對于色媒體改性棉織物，80℃時，其K/S值達到最大，因此，單從得色量角度來看，色媒體改性棉織物酸性染料染色的較佳溫度為80℃.對比表3和表2知，不同溫度下，色媒體改性棉織物的固色率相差不大，而得色量卻在80℃時出現最大值，且該值遠高于其他溫度下的得色量.這可能是因為在80℃條件下，色媒體更多地集中在棉纖維的表面，使纖維表面吸附了更多的酸性染料，導致棉織物的表觀得色深度相對于其他溫度更高.

2.4 色媒體對酸性染料色光的影響

為了研究色媒體對酸性染料色光的影響，本文測定了80℃條件下染色改性棉織物的LabCH值，具體見表4.

表4 色媒體改性棉織物與普通棉織物的LabCH值

從表4知：1）色媒體改性棉的L值比普通棉織物小，表明色媒體改性棉的得色深度比普通棉的得色深度高.2）色媒體改性棉織物的a值在40左右，而普通棉a值在31左右，這表明改性棉織物比普通棉織物偏紅.3）色媒體改性棉織物的b值在17左右，而普通棉b值在6左右，這表明改性棉織物比普通棉織物偏黃.4）色媒體改性棉的色相角H值在23左右，而普通棉的色相角H值在12左右，表明色媒體改性棉對酸性染料的色光存在一定的影響.這些是今后在推廣該工藝建立測色配色系統(tǒng)時要注意的地方.

2.5 色媒體對酸性染料耐摩擦色牢度的影響

為了研究色媒體對酸性染料色牢度的影響，本文測試了80℃染色樣品的耐摩擦色牢度，具體見表5.

從表5知：1）色媒體改性棉織物的干摩擦色牢度與普通棉的干摩擦色牢度基本相當，染色9 min后的干摩擦色牢度都在4～5級.2）改性棉織物的濕摩擦色牢度比普通棉織物稍差，基本是相差半級到一級，這說明色媒體改性棉織物的色牢度有待于進一步提高.

表5 色媒體改性棉與普通棉的干濕摩擦色牢度

3 結論

酸性染料染色色媒體改性棉織物的優(yōu)點是：

1）能在無鹽條件下染色，且上染率可達97%以上，遠高于普通棉織物.

2）色媒體改性的棉織物染色25 min后，固色率在95%以上，且受溫度和染色時間的影響很小. 3）色媒體改性棉織物的得色量遠高于普通棉織物的得色量，80℃時，其得色量最大.

上述優(yōu)點表明色媒體能夠極大地提高酸性染料的利用率，降低廢水中無機鹽和有色物質的濃度，從而降低生產成本、減輕環(huán)境污染.但是，色媒體對棉織物的色光有一定的影響，改性棉織物比普通棉織物的色光偏紅、偏藍；另外，色媒體改性棉的濕摩擦色牢度比普通棉織物差：因此，改性棉織物的濕摩擦牢度有待于進一步提高.本文結果可為棉毛混紡織物用酸性染料進行一浴法染色提供依據.

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Acid Dyeing Effect of Color Media Modified Cotton

HUANG Gang,LIANG Hui-yi,WANG Jun-hua,DONG Feng-chun,JIA Yong-tang
(School of Textile and Clothing,Wuyi University,Jiangmen 529020,China)

The dyeing process of cotton modified by color media with acid dye is discussed.The results demonstrate that exhaustion and fixation reach to 97%and 95% respectively when the modified cotton is dyed with acid dye at 80℃for 25 min in salt-free condition.In contract with the un-modified cotton,the color yield of modified cotton is higher,but shade of modified cotton is inclined to be red and blue, and the wet-rubbing fastness is lower.

color media;acid dye;cotton

1006-7302（2012）04-0014-05

TS195.5

A

2012-07-23

廣東省自然科學基金資助項目（S2011010001047）

黃鋼（1981—），男，湖南郴州人，講師，博士，研究方向為環(huán)保型助劑和功能性紡織品開發(fā).

熊玉濤]