絲綢織物棉用活性染料染色工藝探討

孫冬陽，徐秋燕，李 強，陳益人

（武漢紡織大學 紡織科學與工程學院，湖北 武漢 430073）

絲綢織物棉用活性染料染色工藝探討

孫冬陽，徐秋燕，李 強，陳益人*

（武漢紡織大學 紡織科學與工程學院，湖北 武漢 430073）

通過控制堿劑用量，逐步添加元明粉、小蘇打固色和染色溫度的調(diào)整等方面對棉用活性染料染真絲織物的染色工藝進行優(yōu)化。實驗結(jié)果表明：用梯度法添加元明粉可起到緩染的效果，絲綢織物染色更均勻，上染率也相應得到提高，配合適宜的純堿用量，效果更明顯。若用小蘇打取代純堿固色，會減少對絲綢織物纖維的損傷，同時獲得更好的上染效果。此外，CL/HF系列黛棉麗活性染料用于絲綢織物染色時最佳染色溫度75℃左右，此溫度下染色其上染率和固色率比較高。

棉用活性染料；絲綢染色；工藝優(yōu)化

本課題終端產(chǎn)品要求為有機綠色絲綢面料，而科萊恩公司的毛用活性染料未得到綠色有機認證，因此，我們用已經(jīng)獲得綠色有機認證的科萊恩棉用活性染料對絲綢織物進行染色。棉用活性染料常常需要在堿性環(huán)境下染色，而絲綢帶有大量的負電荷，堿性條件下活性染料也帶負電荷，使得棉用活性染料對絲綢的上染率、固色率很低；染料的利用率也較低[1]；堿劑對絲綢織物的手感和光澤也有影響；在實際生產(chǎn)中還存在染色操作時間長纖維損傷嚴重，導致染色不勻以及活性染料染色的深染性、與助劑配套程度、活性染料的溶解性等問題[2]。為了解決上述問題，我們通過逐步添加元明粉；控制堿劑用量；采用其他助劑代替堿和染色溫度的調(diào)整等方法對染色工藝進行了優(yōu)化，取得了良好的效果。

1　原染色工藝流程及存在的問題

1.1 工藝路線

浸軋染液(染料30g／L,堿劑用量7.5g／L，軋余率80%～90%)葉打卷→堆置(10～35℃，2～12h)→水洗→皂洗(皂片2g／L，浴比1：50，95℃×20min)→水洗→烘干。

1.2 工藝配方

原工藝配方見表1。

1.3 原染色工藝路線

原染色工藝路線見圖1。

表1　原染色工藝配方(浴比1:30)

1.4 原工藝染色效果測試

原染色工藝路線測試結(jié)果見表2。

表2　原染色工藝路線測試結(jié)果

1.5 原染色工藝存在的主要問題有

絲綢織物染色的常用染料有弱酸性染料、中性染料和直接染料。由于直接染料染色絲綢的色牢度較差、成品手感不好、色澤鮮艷度低，傳統(tǒng)真絲綢一般采用弱酸性染料、中性染料進行染色加工，為了促使染料上染，往往要求在酸性高溫條件下染色，這不僅消耗大量的能源、加重了印染廢水處理的負擔，還對真絲織物的手感、外觀和內(nèi)在的質(zhì)量造成了一定的破壞[3]。因此，現(xiàn)在絲綢織物更趨向于使用活性染料進行染色加工。CL/HF系列黛棉麗活性染料是含氟型活性染料，成本較高，染料用量大，堿性條件下，染料易水解，造成染料的浪費，上染率低，染色時間長；纖維損傷嚴重，染色面料表面易出現(xiàn)灰傷[4]。并且含氟型活性染料與絲綢纖維的氨基結(jié)合緊密，染料不易移動，導致染色不均。此外，針對敏感色容易出現(xiàn)色花以及色柳的情況[5]。

2　課題組設(shè)計的實驗方案

2.1 實驗材料與儀器

100%絲綢面料，科萊恩公司CL/HF黛棉麗黃活性染料，元明粉，堿劑，真絲精煉劑，染浴寶，小蘇打，皂洗劑，HH-6恒溫水浴鍋，721型分光光度計。

2.2 不同堿用量的染色工藝

由于純堿用量過大會損傷蠶絲纖維，故對于絲綢織物染色時選擇合適的堿劑及其用量是一個十分重要的因素。同時純堿的用量過大雖然促使染料與纖維反應的作用大，但促進染料的水解作用也大[6]。本次實驗采用三種不同用量的純堿方案。染色工藝配方見表3，染色工藝路線圖見圖2。

表3　不同堿用量的染色工藝配方（浴比1:30）

2.3 梯度法添加元明粉的染色工藝

活性染料有效利用率比較低，按梯度加入元明粉可降低染料在水中的水解度，促進染料與纖維結(jié)合，提高染料的上染率。本次實驗按照原工藝配方，但元明粉的增加方式與原工藝不同。梯度法的染色工藝配方見表1，染色工藝路線圖見圖2、3、4。

染色工藝路線：

方法一：1/5,2/5,2/5比例添加元明粉A的染色工藝路線

圖2　1/5,2/5,2/5比例添加元明粉

方法二：1/6,2/6,3/6比例添加元明粉的染色工藝路線：

圖3　1/6,2/6,3/6比例添加元明粉

方法三：每次1/5的比例添加元明粉的染色工藝路線：

圖4　每次1/5的比例添加元明粉

2.4 小蘇打固色的染色工藝

活性染料的染色常用堿劑作為固色劑，但堿劑會促使活性染料水解，影響染料與纖維的反應。此外，堿性過強會損傷蠶絲纖維。故對于真絲綢活性染料染色來說，選擇合適的堿劑及其用量作為固色劑甚為重要。純堿的堿性雖然比小蘇打大，但以小蘇打作為固色劑的固色率也比較高。染色工藝配方見表4，染色工藝路線圖見圖1。

表4　染色工藝配方（浴比1:30）

2.5 控制染色溫度的染色工藝

染色溫度是影響染色的一個重要因素，染色溫度過高會加速活性染料的水解，過低會使染料上染率不高。提高溫度會使染料的上染率和固色率都上升，但是上升的幅度不同，并且染料的水解相應加速，因此掌握好染色溫度對提高染料的上染率和固色率都至關(guān)重要[7]。染色工藝配方見表4，染色工藝路線圖見圖5。

不同染色溫度下的染色工藝路線：

圖5　染色工藝路線圖

3　實驗結(jié)果與分析

3.1 不同堿用量的染色工藝結(jié)果與分析

本次實驗采用三種不同濃度的純堿配方工藝進行染色，其測試結(jié)果見表5，圖6。

表5　不同堿用量的染色工藝測試結(jié)果

從表5數(shù)據(jù)可分析得：在此工藝路線下，0.32g堿的用量是最適宜的，上染率最大達到69.9%，固色率達到66.4%，并且相較65℃固色的工廠工藝，上染率提高了10%左右。并且由于堿的用量大大降低了，織物受損降低，手感提高。但會導致布面染色不勻的問題更加嚴重。中性電解質(zhì)具有促染和提高固色率的作用，但過量的電解質(zhì)的加入會使染料發(fā)生聚集或沉淀。浴比越小上染率越高，固色率越高。而過小則會影響勻染性。

從圖6中可以看出，起初的上染率都差不多，沒有變化。從固色階段開始，添加0.32g堿的染浴中，上染效率明顯升高，這也說明，越多的堿劑，不僅會促進染料和纖維分子反應，同時也促進染料的水解。

圖6　不同堿用量的染色工藝上染速率曲線

3.2 梯度法添加元明粉的染色工藝結(jié)果與分析

本次實驗采用不同比例添加元明粉的配方工藝進行染色，其測試結(jié)果見表6，圖7，其中對照組是原染色工藝的實驗數(shù)據(jù)。

表6　不同比例添加元明粉的染色工藝測試結(jié)果

從表6中，我們可看出，將元明粉按1/5,2/5,2/5的量加入時，上染率（相對于對照組）不僅有所提高，并且上染速率也較對照組大，這樣，我們可以考慮在前期階段，減少上染時間，縮短流程。梯度法（按1/5,2/5,2/5比例）染色后的絲綢顏色更鮮艷，且較之對照組的染色均勻性有所改善。元明粉按1/6,2/6,3/6比例加入的效果不明顯，每次加入1/5的元明粉的量的實驗在上染階段的效果不明顯，但從固色階段開始，效果開始顯現(xiàn)。這兩種梯度法對固色效果都有所提高。這說明，對于真絲來說，元明粉加入的越緩慢，元明粉的緩染作用越明顯，上染率也有所提高。我們可以繼續(xù)這一方面的探討，不斷改進和深化梯度法添加元明粉的方法。甚至可以嘗試在固色階段前期添加。

3.3 小蘇打固色上染工藝的結(jié)果及分析

本次實驗采用小蘇打固色的配方工藝進行染色，其測試結(jié)果見表7，圖8。

圖7　不同比例添加元明粉的染色工藝上染速率曲線

圖8　小蘇打固色上染工藝速率曲線

從表7中的數(shù)據(jù)看出，小蘇打的固色作用比純堿要好，且堿性不強，對絲綢纖維的損失小，手感更好。從兩組上染速率曲線圖可看出，小蘇打作為固色劑，促進了纖維分子與染料的快速反應，但并沒有使上染率很快達到穩(wěn)定，因此可以考慮在使用小蘇打的時候，可適當增加固色時間，這樣可以提高上染率，使染料的利用率得到提高。

表7　小蘇打固色上染工藝測試結(jié)果

3.4 控制染色溫度的染色工藝結(jié)果與分析

原工藝染色溫度為65℃左右，我們分別實驗45℃，55℃，65℃，75℃，85℃溫度下，使真絲織物上染，測定各上染溫度下，上染百分率的變化，其測試結(jié)果見表8，圖9。

表8　控制溫度染色工藝路線各項指標的測試結(jié)果

染色溫度是影響染色的一個重要因素，染色溫度過高會加速活性染料的水解，過低會使染色上染率不高。從表8中可以看到，提高溫度會使染料的上染率和固色率都上升，但是上升的幅度不同，并且染料的水解也相應加速。實驗證明適當提高染色溫度，有利于染料的吸附、擴散和固著，以提高染料的上染率和固著率，減少鹽、堿的用量。因此CL/HF系列黛棉麗活性染料用于蠶絲纖維染色時染色溫度宜選在70-80℃，其上染率，固色率相較于常溫入染要高很多。

4　結(jié)論

圖9　控制溫度染色工藝上染速率曲線

（1）在堿性條件下，氨基會形成負離子，其親核性提高，因此，活性染料的染色常用堿劑作為固著劑，但堿劑同時也會促使活性染料水解，影響染料與纖維的反應。降低堿的用量，真絲上染率和固色率降低；提高堿的用量時，真絲上染率和固色率并沒有明顯大的提高，且提高堿的用量時染色不勻反而加重了，當浴比為1:30時，0.32的堿用量對活性染料上染真絲的效果最佳。

（2）對真絲面料，采用梯度法添加元明粉時，元明粉加入的越緩慢，元明粉的緩染作用越明顯，活性染料對絲綢的上染率也有所提高，對真絲布面的色花色柳有一定的改善。

（3）小蘇打的堿性比純堿的堿性低，對纖維的損失小，可使絲綢的手感更好，實驗結(jié)果表明，隨著小蘇打用量的增加，上染率和固著率提高，上染速率也有所增加。用小蘇打取代純堿進行固色，將染色時間延長會使真絲的上染效果更好。

（4）提高溫度會使染料的上染率和固著率都上升，但是上升的幅度不同，并且染料的水解也相應加速，實驗結(jié)果表明CL/HF系列黛棉麗活性染料用于絲綢織物染色時染色溫度宜在70-80℃，此溫度下染色其上染率和固色率比較高。

[1] 王海峰，韓劍科，周嵐，等．蠶絲的活性染料染色性能研究[J]．印染，2005，31(6)：9-11．

[2] 高尚，丁武，黃健夫．棉用活性染料對真絲綢染色的工藝研究[J]．絲綢，2011，48(3)：5-7．

[3] 張玥，安東東，樊啟平．活性染料上染真絲染色性能的研究[J]．染整技術(shù)，2010，32(5)．

[4] 董瑋，謝維斌，何瑾馨．提高K型活性染料在真絲綢上固色率的研究[J]．染整技術(shù)，2007，29(1)：6-9．

[5] 周家偉，姚平，許磊．蠶絲織物活性染料冷軋堆染色工藝的優(yōu)化[J]．紡織學報，2011，32(4)：79-84．

[6] 李曉辰，李 兵，陳國強，等．細纖度真絲酸性染料染色[J]．印染，2013，39(4)：30-33．

[7] 葉皓華．活性染料用于真絲織物染色研究進展[J]．染整技術(shù)，2011，33(3)：1-4．6．

Study on Silk Fabric Dyeing with Cotton Reactive Dyes Solution Process

SUN Dong-yang, XU Qiu-yan, Li Qiang, CHEN yi-ren
(School of Textile Science and Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China）

In this study, conventional dyeing process in cotton dyeing silk fabrics with reactive dyes has been optimized through the controlling of dosage of alkali agent, the way of adding sodium sulphate gradually, replacing alkali agent, coloration temperature. The results prove that: for Clariant's CL/HF series reactive dyes Drimaren, it is more effective by adding sodium sulphate gradiently, which can retard dyeing, make silk dyeing more evenly. And dyeing rate also increases accordingly. In the mean time, with the appropriate dosage of alkali agent, the effect is more obvious. The dyeing effect shall be more excellent if baking soda replaces alkali agent which can reduce the damage of silk fabric. Besides, when Drimaren CL/HF series dyes using for silk fiber dyeing, the appropriate coloration temperature shall be about750C.In this case, its dye-uptake and fixation rate shall be much higher than the ones under the original dyeing.

the cotton with reactive; silk dyeing; process optimization

TS193.632

A

2095－414X(2016)03－0025－07

陳益人（1964-），女，教授，研究方向：紡織品設(shè)計及檢驗.