助劑N在粘膠織物活性染料印花中的應(yīng)用工藝研究

呂青華，沈志斌，余志成,b

(浙江理工大學(xué)，a.材料與紡織學(xué)院；b.生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心，杭州 310018)

助劑N在粘膠織物活性染料印花中的應(yīng)用工藝研究

呂青華a，沈志斌a，余志成a,b

(浙江理工大學(xué)，a.材料與紡織學(xué)院；b.生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心，杭州 310018)

采用助劑N代替尿素進(jìn)行粘膠織物的活性染料印花實(shí)驗(yàn)，旨在解決因大量使用尿素而引起的印染廢水中氨氮超標(biāo)問題。討論了粘膠織物無尿素印花工藝，測(cè)試了印花織物的K/S值、色牢度和滲透率等；并對(duì)助劑N在印花中的作用進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:助劑N用于粘膠織物印花的最佳工藝條件為：助劑N 6%,防染鹽S 1.5%，碳酸氫鈉3%，飽和蒸氣下氣蒸100min。在該最佳工藝下，活性紅P-4B、活性黃PX-6GN、活性寶藍(lán)CDR和活性黑NN印花粘膠織物K/S值較高，耐洗色牢度≥4級(jí)、干摩擦牢度達(dá)到4級(jí)、濕摩擦牢度≥3～4級(jí)，滲透率達(dá)到81%以上，略低于全尿素水平。

粘膠織物；活性染料印花；尿素；助劑；K/S值

活性染料色譜齊全、色澤鮮艷、色牢度優(yōu)良、適應(yīng)性強(qiáng)在纖維素纖維印花中有著十分重要的地位。粘膠織物皮層結(jié)構(gòu)致密，染料分子很難擴(kuò)散到纖維內(nèi)部；且吸濕性大，必須在充分的溫濕度下，才能發(fā)生潤(rùn)濕膨脹，染料分子才能順利吸附擴(kuò)散到纖維內(nèi)部并固著[1-3]，故粘膠織物印花時(shí)所需的尿素量較高，高達(dá)8%～10%。

但尿素在自然條件下分解的產(chǎn)物之一——含氮化合物，極易被水中的藻類物質(zhì)所吸收，加速其生長(zhǎng)，最后會(huì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象；且在堿性條件下，會(huì)形成有毒的氰酸鹽[4-5]隨著印染廢水排放標(biāo)準(zhǔn)中氨氮的要求的提高，有效減少尿素用量已成為急需解決的問題[6]。因此研究粘膠織物活性染料低尿素印花具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，本文選用一種醇醚類非離子表面活性劑N應(yīng)用于粘膠織物的活性染料印花，取得了良好的效果。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料、藥品、儀器

織物規(guī)格32S/2，100%粘膠平紋織物(達(dá)利中國(guó)有限公司)

藥品活性紅P-4B、活性黑NN(亨斯曼)，活性黃PX-6GN(德司達(dá))，活性寶藍(lán)CDR(東美化工)，助劑N、防染鹽S、海藻酸鈉(達(dá)利中國(guó)有限公司提供)，尿素(天津永大化學(xué)試劑有限公司)，碳酸氫鈉(杭州高晶精細(xì)化工有限公司)，無水碳酸鈉(成都市科龍化工試劑廠)，凈洗劑209(工業(yè))。

儀器ARA520電子天平(奧豪斯公司)，JJ-1精密增力電動(dòng)攪拌器(常州國(guó)華電器有限公司)，7312-I型電動(dòng)攪拌機(jī)(上海標(biāo)本模型廠制造)，miniMDF/767磁棒印花機(jī)(奧地利Zimmer公司)，M-6連續(xù)式定型烘干機(jī)(杭州三錦科技有限公司)，萬能烘干箱(瑞士Mathis)，DHG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科技有限公司)，計(jì)算機(jī)測(cè)色配色儀(美國(guó)Data Color公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 粘膠織物活性染料一相法印花

一相法印花工藝流程：調(diào)色漿→印花→烘干(80℃，3min)→氣蒸(102～105℃，10min)→熱水(50～60℃)洗→皂煮→熱水洗→冷水洗→烘干

工藝參數(shù)1：活性染料X%、(5%)海藻酸鈉糊料85%、尿素Y%、助劑N(8-Y)%、防染鹽S1%、碳酸氫鈉3%，加水至100%

工藝參數(shù)2：活性染料X%、(5%)海藻酸鈉糊料85%、助劑NZ%、防染鹽S1%、碳酸氫鈉3%，加水至100%

皂煮工藝：碳酸鈉1g/L、凈洗劑2091g/L，溫度95℃，10min，浴比1∶50

1.2.2 調(diào)色漿

在250mL燒杯中加入規(guī)定量水，在磁力攪拌器下緩慢加入準(zhǔn)確稱量的海藻酸鈉粉末，充分?jǐn)嚢韬?，靜置24h，制得濃度為5%的海藻酸鈉原糊。在燒杯中加入少量水溶解活性染料，調(diào)成糊狀，加入事先溶解好的尿素或助劑N與防染鹽S的混合液，充分?jǐn)嚢韬蠹尤胨璧暮Ｔ逅徕c原糊，最后再臨用前加入碳酸氫鈉。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 粘膠印花織物K/S值

采用SF600X計(jì)算機(jī)測(cè)色配色儀，測(cè)定印花后粘膠織物的K/S值，測(cè)試條件：10°視野，D65光源，試樣折疊4層，測(cè)定粘膠印花織物的表觀深度。

1.3.2 耐洗牢度

參照GB/T 3921.3—2008(紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)拖瓷味?試驗(yàn)1)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試后懸掛在不超過60℃的空氣中干燥，最后評(píng)定粘膠印花織物的變色和貼襯織物的沾色情況。

1.3.3 摩擦牢度

參照GB/T 3920—2008，在摩擦牢度測(cè)試儀上測(cè)定待測(cè)織物的干摩擦牢度和濕摩擦牢度。

1.3.4 滲透率

在SF600X計(jì)算機(jī)測(cè)色配色儀上，分別測(cè)定粘膠印花織物的正、反面K/S值，印花滲透率為：

1.3.5 織物吸濕性

粘膠織物吸濕性通常用含水率和回潮率表示，將織物分別浸漬在一定濃度的尿素、助劑溶液中30min，自然晾干，參照GB/T 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測(cè)定烘箱干燥法》對(duì)粘膠織物進(jìn)行含水率和回潮率測(cè)試，其計(jì)算公式(1)和(2)如下：

(1)

(2)

式(1)和式(2)中：R-回潮率(%)；M-含水率(%)；G0-未經(jīng)烘干纖維的質(zhì)量(g)；G-絕對(duì)干燥纖維的質(zhì)量(g)。

1.3.6 織物保水性

取3塊一定質(zhì)量的粘膠織物，分別浸軋清水和一定濃度的尿素、助劑溶液，準(zhǔn)確稱量浸軋后的布重。稱量粘膠織物在70℃下經(jīng)10、25、40、60min烘干后的重量，同時(shí)測(cè)試當(dāng)天織物的回潮率，計(jì)算并比較3塊織物經(jīng)一定時(shí)間焙烘后的重量。

2 結(jié)果與討論

2.1 助劑N替代率對(duì)粘膠印花織物K/S值的影響

活性紅P-4B、活性黃PX-6GN、活性寶藍(lán)CDR和活性黑NN用量均為2%，防染鹽S1%，碳酸氫鈉3%，助劑N的替代率分別為0%、20%、40%、60%、80%、100%(助劑總量為8%，尿素用量為8%)，按1.2.1一相法工藝印花流程對(duì)粘膠織物進(jìn)行印花，測(cè)試織物的K/S值，結(jié)果如圖1。

圖1 助劑N不同替代率對(duì)粘膠印花織物K/S值的影響

由圖1可知，隨著助劑N替代率的增大，經(jīng)活性紅P-4B、活性黃PX-6GN印花的粘膠織物的K/S值下降不明顯，經(jīng)活性寶藍(lán)CDR和活性黑NN印花的粘膠織物的K/S值呈緩慢下降趨勢(shì)?？赡苁且?yàn)槟蛩睾椭鷦㎞對(duì)染料的助溶和纖維的膨脹作用不同，尿素是通過親水性的氨基、羰基和酰二胺基使染料的溶解，其分子結(jié)構(gòu)比染料小且比水分子大，可先進(jìn)入纖維內(nèi)部使其溶脹。助劑N主要是通過大量的親水性基團(tuán)羥基和醚鍵使染料溶解，且助劑N的分子結(jié)構(gòu)也較小，同樣可先進(jìn)入纖維內(nèi)部，在汽蒸時(shí)釋放鎖住水分促使纖維溶脹。從環(huán)保角度考慮，尿素的替代量應(yīng)越多越好，從而得出：助劑N的替代率可為100%。

2.2 助劑N用量對(duì)粘膠織物K/S值的影響

活性紅P-4B、活性黃PX-6GN、活性寶藍(lán)CDR和活性黑NN用量均為2%，助劑N的用量分別為4%、5%、6%、7%、8%，碳酸氫鈉用量為3%，防染鹽S1%，按1.2.1工藝流程對(duì)粘膠織物進(jìn)行印花，測(cè)試織物的K/S值，結(jié)果如圖2。

圖2 助劑N對(duì)粘膠印花織物K/S值的影響

由圖2可知，經(jīng)這4種活性染料印花后的粘膠織物的K/S值均隨著助劑N用量的增大，先增大再減小，最高點(diǎn)的K/S值與全尿素印花相近，但活性寶藍(lán)CDR的效果略差。當(dāng)助劑N的用量超過6%，印花織物的K/S值緩慢下降，可能是因?yàn)殡S著濃度的增大，助劑N和染料的相容性變差，潤(rùn)濕性也隨著降低，從而K/S值有所下降；同時(shí)濃度為6%可能是助劑N的臨界值，K/S值達(dá)到最大，繼續(xù)增加用量K/S值反而有所減少。所以，助劑N的用量選為6%。

2.3 防染鹽S對(duì)粘膠印花織物K/S值的影響

活性紅P-4B、活性黃PX-6GN、活性寶藍(lán)CDR和活性黑NN用量均為2%，助劑N用量為6%，碳酸氫鈉用量為3%，防染鹽S用量分別為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%，按1.2.1工藝流程對(duì)粘膠織物進(jìn)行印花，測(cè)試織物的K/S值，結(jié)果如圖3。

圖3 防染鹽S對(duì)印花織物K/S的影響

由圖3可知，當(dāng)防染鹽S的用量為1.5%時(shí)，經(jīng)活性紅P-4B、活性黃PX-6GN、活性寶藍(lán)CDR和活性黑NN印花的粘膠印花織物的K/S值達(dá)到最大，且較接近于全尿素印花時(shí)的K/S值。隨著防染鹽S用量的增加，粘膠印花織物的K/S值略有下降后趨于平衡，相對(duì)來說活性寶藍(lán)CDR、活性黑NN的K/S值下降較明顯，故將防染鹽S的用量定為1.5%。

2.4 碳酸氫鈉對(duì)粘膠印花織物K/S值的影響

活性紅P-4B、活性黃PX-6GN、活性寶藍(lán)CDR和活性黑NN用量均為2%，助劑N的用量為6%，防染鹽S用量為1.5%，碳酸氫鈉用量分別為1%、2%、3%、4%、5%，按1.2.1工藝流程對(duì)粘膠織物進(jìn)行印花，測(cè)試織物的K/S值，結(jié)果如圖4。

圖4 碳酸氫鈉對(duì)印花織物K/S的影響

由圖4可知，隨著碳酸氫鈉用量的增加，經(jīng)4種活性染料印花后的粘膠織物的K/S值逐漸升高，可能是因?yàn)樘妓釟溻c在汽蒸時(shí)分解生產(chǎn)碳酸鈉，增加了印花體系的pH值，利于染料與粘膠纖維發(fā)生共價(jià)鍵結(jié)合；當(dāng)用量為3%時(shí)，粘膠印花織物的K/S值達(dá)到最大且較接近全尿素印花的K/S值，而當(dāng)碳酸氫鈉的用量超過3%時(shí)，K/S值均緩慢下降，可能是因?yàn)橛昧窟^高，促進(jìn)了色漿中染料的水解，且濃度越高越容易水解，從而降低了印花織物的K/S值，故將碳酸氫鈉的用量定為3%。

綜上可得，最佳印花工藝參數(shù)為：助劑N6%，防染鹽S 1.5%，碳酸氫鈉3%，飽和蒸氣下氣蒸10min。

2.5 印花品質(zhì)量指標(biāo)分析

2.5.1 色牢度

按照1.3.2、1.3.3的測(cè)試方法，測(cè)試最佳工藝下粘膠印花織物的耐水洗牢度及耐摩擦牢度，結(jié)果如表1。

表1 助劑N對(duì)粘膠印花織物色牢度影響

由表1可知，在最佳工藝下，經(jīng)4種活性染料印花后的粘膠織物的耐水洗牢度均能達(dá)到4級(jí)及以上；干摩擦牢度均達(dá)到4級(jí)，濕摩擦牢度均達(dá)到3～4級(jí)及以上，但略低于全尿素水平。

2.5.2 印花滲透率

按1.3.4的測(cè)試方法，分別測(cè)試8%的尿素和6%的助劑N對(duì)印花織物的滲透率，結(jié)果如表2。

表2 最佳工藝下印花織物的滲透率

由表2可知，經(jīng)助劑N印花后的粘膠織物的滲透率比全尿素印花差一些，說明其吸濕作用不及尿素。

2.6 助劑N在粘膠織物的作用分析

2.6.1 助劑N對(duì)粘膠織物吸濕性的影響

按照1.3.5中織物吸濕性測(cè)試方法，測(cè)試粘膠印花織物經(jīng)過不同助劑處理后的回潮率，如表3。

表3 不同助劑對(duì)印花織物吸濕性的影響

由表3知，經(jīng)過尿素和助劑N溶液處理后的粘膠織物，回潮率均比經(jīng)水處理的高，且差別不大?？赡苁且?yàn)槟蛩刂邪被枯^高，具有良好的吸濕性，而助劑N結(jié)構(gòu)中含有親水性的羥基和醚鍵，處理織物后也能提高織物的吸濕性。

2.6.2 助劑N對(duì)粘膠織物保水性的影響

按照1.3.6中保水性測(cè)試方法測(cè)試粘物織物的保水性，結(jié)果如表5。

表4 不同助劑對(duì)粘膠織物保水性的影響

由表4知，尿素比助劑N的保水作用要強(qiáng)些。浸軋清水后的粘膠織物，在烘燥60min后帶液率僅為3.6%，而浸軋不同濃度尿素、助劑N的粘膠織物經(jīng)相同條件烘燥后帶液率分別為14.7%和12.8%。這可能是因?yàn)槟蛩鼐哂辛己玫奈鼭裥裕诤嬖镞^程中能鎖住水分，且尿素是纖維的膨化劑，在浸軋過程中能促進(jìn)水分進(jìn)入到纖維內(nèi)部，使水分在烘燥過程中不易蒸發(fā)。助劑N是一種醇醚類的表面活性劑，結(jié)構(gòu)中的羥基等親水性基團(tuán)提高織物的保水性，具有滲透功能，促進(jìn)水分進(jìn)入纖維內(nèi)部，在烘燥時(shí)水分不易流失。

3 結(jié) 論

a) 用助劑N替代尿素對(duì)粘膠織物進(jìn)行印花，并優(yōu)化印花工藝，得出最佳工藝為：助劑N6%，防染鹽S 1.5%，碳酸氫鈉3%，飽和蒸氣下氣蒸10min。

b) 在該最佳工藝下，活性紅P-4B、活性黃PX-6GN、活性寶藍(lán)CDR和活性黑NN印花粘膠織物K/S值較高，耐洗色牢度≥4級(jí)；干摩擦牢度達(dá)到4級(jí)，濕摩擦牢度≥3～4級(jí)，略低于全尿素水平。

c) 助劑N的吸濕作用雖不及尿素，但能適當(dāng)提高粘膠織物的吸濕性和保水性。

[1] 唐志翔.粘膠活性染料印花中有關(guān)尿素使用方面的探討[J].印染譯叢,1998(8):76-77.

[2] 趙 濤.染整工藝與原理：下冊(cè)[M].北京:中國(guó)紡織出版社,1992.

[3] 李躍革.粘膠織物活性印花中的注意事項(xiàng)[J].印染,2009(4):33-34.

[4] 曾林泉.尿素在染整工藝中的應(yīng)用[J].印染,2002(2):17-19.

[5] Baffoun A, Viallier P, Dupuis D, te al. Drying morphologies and related wetting and impregnation behaviours of ‘sodium-alginate/urea’ inkjet printing thickeners[J].Carbohydrate Polymers, 2005(61):103-110.

[6] 彭志忠.Tencel織物活性染料印花工藝[J].印染,2005(24):30-31.

(責(zé)任編輯：陳和榜)

Study on Application of Additives N in Reactive Dye Printing Process Technology of Viscose Fabric

(a.College of Materials and Textiles, b. Engineering Research Center for Eco-Dyeing & Finishing of Textiles, Ministry of Education, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China )

The additive N replaced urea for reactive dye printing experiment of viscose fabric in order to solve excessive ammonia nitrogen in printing and dyeing wastewater caused by large quantities of use of urea. Urea-free printing process of viscose fabric was discussed, andK/Svalue, color fastness and permeability of printed fabric were tested. in addition, functions of additive N in printing were analyzed. The results show that the optimal technological conditions of additive N used for viscose fabric printing are as follows: additive N 6%, resist salt S 1.5% and sodium bicarbonate 3%. Under such conditions,K/Svalue of active red P-4B, active yellow PX-6GN, active sapphire blue CDR and active black NN printed viscose fabrics is high; wash fastness≥4; dry rubbing fastness reaches level 4; wet rubbing fastness ≥3～4; permeability exceeds 81%, slightly lower than all-urea level.

viscose fabric; reactive dye printing; urea; additives;K/Svalue

2014-07-22

呂青華(1988-)，女，浙江永康人，碩士研究生，主要從事紡織工程方面的研究。

TS194

A

1009-265X(2015)03-0007-04