活性染料染色織物濕摩擦色牢度的影響因素及提升措施

丁長波+王雪燕+趙振河

摘要：本文分析了濕摩擦過程中活性染料沾色機(jī)理及影響染色織物濕摩擦色牢度的因素，重點(diǎn)介紹了提升染色織物濕摩擦色牢度的兩種措施，即充分去除浮色和交聯(lián)染色法。

關(guān)鍵詞：濕摩擦色牢度；活性染料；浮色；交聯(lián)染色；棉織物

中圖分類號：TS193.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Influencing Factors and Improvement Methods on Wet Rubbing Fastness of Cotton Fabrics Dyed with Reactive Dye

Abstract： In this paper， the staining mechanism and the influencing factors of wet rubbing fastness of fabrics dyed with reactive dye were analyzed. Then two measures to improve the fastness were put forward， including the method of adequately removing loose color on fabrics and that of introducing cross-linker in dyeing.

Key words： wet rubbing fastness； reactive dye； loose color； crosslinking dyeing； cotton fabrics

在活性染料染色過程中，一部分染料直接與水發(fā)生水解反應(yīng)，或者已與纖維鍵合的染料在一定條件下發(fā)生水解斷鍵或氧化斷鍵，這是纖維上浮色的兩個(gè)主要來源。這些浮色染料與纖維之間存在范德華力和氫鍵作用力，普通皂洗并不能將其去除干凈，在外力摩擦下，織物上的浮色染料容易脫落，造成織物的摩擦色牢度變差，尤其是深色產(chǎn)品，往往達(dá)不到合格要求。提高活性染料染色產(chǎn)品的摩擦色牢度，特別是濕摩擦色牢度，是一項(xiàng)亟待解決的技術(shù)難題。

1 摩擦沾色機(jī)理分析

濕摩擦色牢度測試中，染料分子在外力摩擦作用下從織物上脫離，以水為媒介擴(kuò)散到與之接觸的標(biāo)準(zhǔn)白布上，擴(kuò)散的動力來自于被測試織物與測試織物之間染料分子及其附著物的濃度梯度。染色紡織品在與其他物體摩擦?xí)r染料脫落和沾色有兩種方式：一種是紡織品上的染料脫落，沾染在摩擦物體表面；另一種是染色短纖維脫落，黏附在摩擦物體表面。通常以前者為主。

2 影響染色織物濕摩擦色牢度的主要因素

2.1 濕摩擦色牢度差的機(jī)理分析

染色織物的濕摩擦色牢度差主要是由于織物表面浮色及纖維內(nèi)部具有良好水溶性的染料發(fā)生擴(kuò)散所造成的，本質(zhì)上是由染料在纖維內(nèi)部的擴(kuò)散難易和染料與纖維之間直接性大小的矛盾決定的。

如果染料與纖維之間的直接性很大，則染料很容易上染纖維，與纖維大分子發(fā)生相互作用，牢固地鍵合在纖維大分子上，這有利于提高摩擦色牢度；但同時(shí)染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散的能阻也較大，染料分子不易向纖維內(nèi)部擴(kuò)散，難以染透整根纖維，大部分染料吸附在纖維表面，導(dǎo)致染色織物表面浮色較多，濕摩擦色牢度變差。如果染料與纖維之間的直接性很小，則染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散的能阻較小，染料分子容易向纖維內(nèi)部擴(kuò)散，染透纖維，使染色織物表面浮色減少，濕摩擦色牢度提高；但另一方面，擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部的染料也容易再擴(kuò)散到纖維的表面，尤其是水溶性好的染料在濕摩擦?xí)r更容易擴(kuò)散至纖維表面，導(dǎo)致纖維表面的浮色增多，導(dǎo)致濕摩擦色牢度降低。

擴(kuò)散難易和直接性大小是矛盾的兩個(gè)方面，二者相互影響，若要提高染色織物的濕摩擦色牢度，必須處理好這個(gè)矛盾。選擇與纖維間的直接性適中、在纖維內(nèi)擴(kuò)散容易但水溶性基團(tuán)數(shù)量適宜的染料，即尋找合適的分子結(jié)構(gòu)最優(yōu)的染料，是提高濕摩擦色牢度的根本方法。

2.2 影響染色織物濕摩擦色牢度的原因

2.2.1 內(nèi)因分析

（1）染料的影響

M型活性染料屬于雙活性基染料，某些顏色品種的M型活性染料，由于分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，與纖維間的直接性較大，不容易向纖維內(nèi)部擴(kuò)散，且一部分染料會發(fā)生水解，導(dǎo)致染色織物表面浮色較多，濕摩擦色牢度較差。為提高染色織物的濕摩擦色牢度，應(yīng)該選擇種類、分子大小和分子結(jié)構(gòu)合適的染料。

（2）纖維的影響

絲光棉染色后的濕摩擦色牢度較普通棉的好，這一方面是由于絲光棉纖維內(nèi)部無定形區(qū)較普通棉纖維的大，且絲光棉纖維內(nèi)的孔隙大，染料較容易擴(kuò)散到纖維內(nèi)部，染透纖維；另一方面由于絲光棉纖維表面光滑，橫截面一般為橢圓形或圓形，織物表面摩擦系數(shù)低，染色織物濕摩擦色牢度好。

（3）織物的影響

織物表面光潔，組織結(jié)構(gòu)平整或摩擦系數(shù)低也可以改善濕摩擦色牢度。例如，與厚重緊密的織物相比，輕薄疏松織物的濕摩擦色牢度較好；磨毛布、燈芯絨等織物在測試時(shí)織物表面的毛絮會沾在白布上，導(dǎo)致濕摩擦色牢度等級下降。

2.2.2 外因分析

（1）染色溫度的影響

升高染色溫度，可以使活性染料反應(yīng)速率增快，但水解速率的增加通常比與纖維反應(yīng)速率的增加還多，導(dǎo)致纖維表面存在較多浮色，不利于濕摩擦色牢度的改善。

（2）pH值的影響

活性染料上染纖維素纖維時(shí)，pH值越高，纖維和染料間的電荷斥力越大，染料與纖維間的直接性降低；同時(shí)，染料水解反應(yīng)加快，雖然染料和纖維的反應(yīng)速率提高，但水解速率的增加更為顯著，固色率降低，染色織物表面浮色增多，濕摩擦色牢度變差。

（3）染料用量的影響

一般情況下，染料用量不能超過染色飽和值的10%。在染深色時(shí)，如果染料用量過多，過量的染料非但不能上染和固著，反而會堆積在織物表面，使染色織物表面浮色較多。當(dāng)受到摩擦力以及在水的溶解作用下，這些未固著的染料會發(fā)生脫落，并沾附在白布上，影響染色織物的濕摩擦色牢度。

（4）助劑種類和用量的影響

對于活性染料，一般采用陽離子固色劑封閉其陰離子水溶性基團(tuán)，以降低染料的水溶性，防止染料在水中電離和溶解而從織物上脫落。某些固色劑除與染料形成離子鍵外，還會與纖維發(fā)生作用，在纖維表面形成立體網(wǎng)狀的聚合物薄膜，進(jìn)一步封閉染料，增加布面的平滑度，降低摩擦系數(shù)，從而進(jìn)一步提高濕摩擦色牢度。然而由于目前固色劑的種類很多，且多為多組分復(fù)配物，對不同染料的作用效果不同，性能不夠穩(wěn)定，有些助劑還會降低染料的耐日曬牢度，所以應(yīng)慎重選用。

此外，為避免纖維表面的浮色染料在摩擦?xí)r輕易脫落，有印染廠在后續(xù)拉幅整理中使用有機(jī)硅或氧化聚乙烯乳液，賦予織物平滑性，并在纖維表面成膜，降低布面的摩擦系數(shù)。合適的助劑對染色織物濕摩擦色牢度的提高有很大幫助，但是助劑的用量應(yīng)該適中，過量的助劑可能會與染料形成復(fù)合物，使染料聚集在纖維表面，難于向纖維內(nèi)部擴(kuò)散，反而令濕摩擦色牢度變差。

3 提高活性染料染色織物濕摩擦色牢度的措施

3.1 充分去除浮色

織物上的浮色是影響濕摩擦色牢度的重要因素。江南大學(xué)范雪榮教授在95 ℃下，采用50%DMF水溶液萃取織物上的浮色染料，而后經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，處理后織物的濕摩擦色牢度等級可提高 1 級左右。由此可見，要提高濕摩擦色牢度，必須盡量去除纖維上未固著的染料，而加強(qiáng)洗滌是去除浮色的有效手段。

為強(qiáng)化洗滌效果，從染色織物上去除浮色的洗滌過程應(yīng)包括：初期洗滌去除織物上的電解質(zhì)，因?yàn)殡娊赓|(zhì)會使水解的染料和未牢固固著的染料發(fā)生聚集，擴(kuò)散速率降低，增大去除浮色的難度；用熱水洗滌，以增加水解染料和纖維內(nèi)未牢固固著染料的擴(kuò)散速率，降低水解染料對纖維的親和力；在溫度80 ～ 90 ℃的表面活性劑溶液中洗滌，表面活性劑可提高染料的解吸速率常數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)；用冷水洗滌。

3.2 交聯(lián)染色法

另一種能有效提高染色織物濕摩擦色牢度的方法是交聯(lián)染色，該方法是在染色過程中，應(yīng)用與活性染料活性基團(tuán)相同或相似的交聯(lián)劑，交聯(lián)劑分子中存在多個(gè)親電性的反應(yīng)基團(tuán)，它不僅可以與纖維的親核性基團(tuán)反應(yīng)，還可與水解染料分子中羥基反應(yīng)，使水解染料充分交聯(lián)固著在纖維上，在提高固色率的同時(shí)，改善濕摩擦色牢度。東華大學(xué)宋心遠(yuǎn)教授研究發(fā)現(xiàn)，活性染料在染色過程中形成的水解染料存在烷羥基，它可以和一些交聯(lián)劑形成共價(jià)鍵，所以染色時(shí)加入適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑，可以使水解染料交聯(lián)固著，顯著提高固色率，濕摩擦色牢度有所提高。

目前研究和使用較多的交聯(lián)劑主要是一些含有與活性染料相同活性基團(tuán)的化合物，尤其是含有活潑乙烯基和鹵代雜環(huán)基的交聯(lián)劑。這類交聯(lián)劑容易制得，成本也較低。例如，多β-羥基乙砜硫酸酯基的交聯(lián)劑（商品名為FC系列），用于纖維素纖維、羊毛纖維的活性染料染色，效果理想。

交聯(lián)染色實(shí)質(zhì)是利用交聯(lián)劑在水解染料與纖維間形成交聯(lián)，相當(dāng)于起“架橋”的作用，從而使水解染料固著在纖維上，提高了水解染料和纖維間的直接性，限制了纖維內(nèi)具有良好水溶性染料的解吸，減少染色織物表面的浮色，進(jìn)而降低測試白布沾色，濕摩擦色牢度明顯提高。交聯(lián)劑應(yīng)該在活性染料加堿固色后加到染浴中，此時(shí)染浴中大部分都是水解染料，纖維上也吸附了部分水解染料，此時(shí)加入交聯(lián)劑，使水解染料和棉纖維以共價(jià)鍵形式結(jié)合在一起，使?jié)衲Σ辽味让黠@提升。

眾所周知，活性染料在染深色時(shí)色牢度較差，特別是染黑色，染料濃度常在8%（o.w.f）以上，濕摩擦色牢度有時(shí)甚至達(dá)不到 1 級。傅科杰研究了交聯(lián)劑FC-100對活性黑B-GFF染料染色棉織物濕摩擦色牢度的影響，結(jié)果表明，當(dāng)元明粉用量一定時(shí)，加入交聯(lián)劑FC-100，染色織物的濕摩擦色牢度可提高了0.5 ～ 1 級。

然而交聯(lián)染色也存在不足之處。交聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)太復(fù)雜時(shí)，其不能進(jìn)入纖維內(nèi)部，無法與纖維內(nèi)部的水解染料和纖維發(fā)生交聯(lián)；某些交聯(lián)劑對pH值敏感，皂洗時(shí)會發(fā)生斷鍵。這些問題還有待于進(jìn)一步地研究解決。

4 結(jié)論

影響染色織物濕摩擦色牢度的因素很多，改善濕摩擦色牢度的實(shí)質(zhì)是盡量去除染色織物表面浮色，以及降低纖維內(nèi)部具有良好水溶性染料的擴(kuò)散。充分洗滌去除浮色和交聯(lián)染色法能夠很好地解決活性染料染色織物濕摩擦色牢度差的問題。

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