棉針織物活性染料染色工藝分析

劉淑霞，文 珊

（五邑大學(xué)紡織服裝學(xué)院，廣東江門529020）

棉針織物活性染料染色工藝分析

劉淑霞，文 珊

（五邑大學(xué)紡織服裝學(xué)院，廣東江門529020）

以棉針織物染色為例，用X型活性染料紅對(duì)織物進(jìn)行染色，通過研究一浴二步法的染色工藝，確定適用于棉針織物的一浴二步法的最佳染色工藝，并比較了活性染料的一浴一步法、一浴二步法和二浴二步法三種染色工藝的K/S值與染色牢度。結(jié)果顯示：一浴二步法染色的效果最好，最佳的染色工藝為元明粉70 g/L、純堿4 g/L、固色溫度60℃、固色時(shí)間50 min、浴比1∶30。

棉針織物；活性染料；一浴二步法；K/S值；染色牢度

0 前言

活性染料的染色有浸染、卷染、軋染、冷扎堆等方法，這些方法又分為一浴一步法、一浴二步法和二浴二步法[1]。一浴一步法是一開始將所有的染料、助劑放進(jìn)染浴中進(jìn)行上染，因此水解染料較多。一浴二步法是先中性染色，后加入堿劑固色，此方法的水解染料比一浴一步法少了些。二浴二步法是上染和固色在兩個(gè)染浴中進(jìn)行，雖然上染率比一浴法好，但此工藝所需的時(shí)間長、操作復(fù)雜、勞力物力的需求大，而且造成的污染排放也大。本實(shí)驗(yàn)以一浴二步浸染法的染色工藝進(jìn)行分析與研究，通過助劑質(zhì)量濃度，浴比，固色時(shí)間、溫度來研究適合一浴二步法的最佳工藝[2]。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 工藝流程

工藝流程[3]為：已前處理的棉針織物→染色→固色→水洗→皂洗→水洗→烘干→測試。

1.2 工藝曲線

工藝曲線見圖1。

圖1 工藝曲線

1.3 測試內(nèi)容

1.3.1 K/S值的測定

采用Coloreye 7000A分光光度儀測試。

1.3.2 摩擦色牢度的測定

按GB/T3920-2008《紡織品色牢度試驗(yàn)-耐摩擦色牢度》測試。

1.4 實(shí)驗(yàn)處方

前處理后的棉針織物若干塊 （5 g/塊）。

實(shí)驗(yàn)處方：

X型活性染料紅 1%(o.w.f.)

元明粉 70 g/L

純堿 4 g/L

染色溫度 40℃

染色時(shí)間 20 min

固色溫度 60℃

固色時(shí)間 45 min

浴比 1∶30

研究各染色工藝對(duì)棉針織物活性染料浸染上染效果所產(chǎn)生的影響[4]：

（1）元明粉:按浴比分別稱量20 g/L、30 g/L、40 g/L、50 g/L、60 g/L、70 g/L、 80 g/L的元明粉放入染液中染色；

（2）純堿：按浴比分別稱量1 g/L、2 g/L、3 g/L、 4 g/L、 5 g/L、 6 g/L、 7 g/L、 8 g/L、 9 g/L、10 g/L的純堿放入染液中固色；

（3）浴比：常溫下分別按照1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50浴比配置染液進(jìn)行染色；

（4）固色溫度：分別將水浴升高溫度至50℃、55℃、60℃、65℃、70℃進(jìn)行固色；

（5）固色時(shí)間：分別設(shè)置固色時(shí)間為35 min、40 min、45 min、50 min、55 min；

（6）染色方法:分別用一浴一步法、一浴二步法與傳統(tǒng)的二浴二步法對(duì)棉針織物進(jìn)行染色。

2 結(jié)果與討論

2.1 元明粉質(zhì)量濃度對(duì)棉針織物活性染料一浴二步法的影響

表1 元明粉的質(zhì)量濃度對(duì)棉針織物活性染料浸染上染效果的影響

由表1可知，元明粉 （Na2SO4）的質(zhì)量濃度逐漸變大時(shí)，棉針織物染色后的表面色深即K/S值也跟著一起變大，但增大到某一值時(shí)，K/S值開始變小。因?yàn)樵谌疽褐屑尤胫行噪娊赓|(zhì)后，受到庫侖力的作用，纖維表面附近的鈉離子濃度比其他地方的鈉離子濃度要高，而纖維表面的硫酸根離子濃度則比其他地方的硫酸根離子濃度要低。由于纖維表面的鈉離子濃度高，其他地方的鈉離子濃度低，當(dāng)鈉離子從濃度低的地方向濃度高的地方移動(dòng)時(shí)需要克服一定的阻力，消耗一定的能量。在染液內(nèi)加入電解質(zhì)后，由于鈉離子濃度大大增加，降低了纖維附近與其它地方鈉離子的濃度差，因此鈉離子伴隨染料陰離子向纖維表面移動(dòng)需要消耗的能量比較小，所以K/S值增大，但電解質(zhì)濃度偏高，很容易導(dǎo)致染料發(fā)生集聚，染色不均，K/S值會(huì)有所減小。接著再看干濕摩擦色牢度的對(duì)比，改變元明粉的質(zhì)量濃度并不會(huì)對(duì)棉針織物的干濕摩擦色牢度產(chǎn)生較大的影響，因此綜合考慮選擇元明粉質(zhì)量濃度為70 g/L進(jìn)行棉針織物活性染料一浴二步浸染法的染色條件。

2.2 純堿質(zhì)量濃度對(duì)棉針織物活性染料一浴二步法的影響

表2 純堿的質(zhì)量濃度對(duì)棉針織物活性染料浸染上染效果的影響

由表2可知，純堿 （Na2CO3）的質(zhì)量濃度逐漸變大時(shí)，棉針織物染色后的表面色深即K/S值也跟著一起變大，從圖2中可看到純堿質(zhì)量濃度從1 g/L升到3 g/L時(shí)，棉針織物的K/S值變化幅度比較大，但純堿質(zhì)量濃度3 g/L以上時(shí)，針織物的K/S值變化幅度不大。因?yàn)槿驹≈械膲A性越強(qiáng)，對(duì)纖維素的離子化越有利，增加了纖維素中負(fù)離子濃度，這使鍵合反應(yīng)速率提高，固色率也跟著提高。可是當(dāng)堿性過強(qiáng)時(shí)，染液中 [OH—]和纖維中 [Cell—O—]會(huì)跟著染浴中pH值的增高而增加，但纖維中 [Cell—O—]沒有染液中[OH—]增加得那么快，那么 [Cell—O—]/[OH—]的比值會(huì)降低，水解反應(yīng)的比例將增加，不利于活性染料的固色。接著再看干濕摩擦色牢度的對(duì)比，改變純堿的質(zhì)量濃度并不會(huì)對(duì)棉針織物的干濕摩擦色牢度產(chǎn)生較大的影響，因此從環(huán)保節(jié)能的角度考慮選擇純堿質(zhì)量濃度為4 g/L進(jìn)行棉針織物活性染料一浴二步浸染法的染色條件。

2.3 浴比對(duì)棉針織物活性染料一浴二步法的影響

表3 浴比對(duì)棉針織物活性染料浸染上染效果的影響

由表3可知，當(dāng)浴比逐漸變大時(shí)，棉針織物染色后的表面色深即K/S值隨著變小。浴比為1∶10時(shí)，棉針織物的K/S值是最大的，也代表著顏色是最深的，但從干濕摩擦色牢度的對(duì)比可知浴比為1∶10時(shí)，干濕摩擦牢度是最差的，即便K/S值是最好，但干濕摩擦牢度卻最差，因此1∶10的浴比不可取。同理，1∶20的浴比也是因?yàn)楦蓾衲Σ晾味炔畈豢扇?。浴比?∶30時(shí)染出來的棉針織物的K/S值在這實(shí)驗(yàn)中是適中的，雖然濕摩擦牢度是3～4級(jí)，但干摩擦牢度有4～5級(jí)，基本上摩擦不會(huì)掉色；浴比為1∶40染后的棉針織物摩擦色牢度比浴比為1∶30的好一點(diǎn)點(diǎn)，但兩者K/S值卻相差太大，因此1∶40的浴比不是最佳工藝。因?yàn)槿旧”仍叫。先韭试礁?，固色率也越高。因?yàn)榻档驮”瓤稍黾永w維上的染料濃度，從而提高固色速率及固色效率。但浴比過小會(huì)導(dǎo)致上染不均勻，若浴比過大，水量多，用活性染料染色時(shí)，雖然殘留在染浴中濃度變化不大，但留在水中染料的總量卻較多，導(dǎo)致織物上染料少，顏色差距大。綜合考慮選擇1∶30的浴比進(jìn)行棉針織物活性染料一浴二步浸染法的染色條件。

2.4 固色溫度對(duì)棉針織物活性染料一浴二步法的影響

表4 固色溫度對(duì)棉針織物活性染料浸染上染效果的影響

由表4可知，當(dāng)固色溫度逐漸變大時(shí)，棉針織物染色后的表面色深即K/S值先變大再變小，當(dāng)固色溫度達(dá)到60℃時(shí)，K/S值為最大。接著再看干濕摩擦色牢度的對(duì)比，改變固色溫度并不會(huì)對(duì)棉針織物的干濕摩擦色牢度產(chǎn)生較大的影響。通常溫度越高，染料與纖維鍵合的反應(yīng)速率越快，每升高10℃，反應(yīng)速率可以增加2～3倍，但同時(shí)水解反應(yīng)的速率增加得比染料與纖維鍵合的速率快，因此染料的水解比例會(huì)上升，平衡上染百分率將降低，固色率降低。所以實(shí)際染色時(shí)一定要選擇適當(dāng)?shù)墓躺珳囟龋C合考慮選擇固色溫度為60℃進(jìn)行棉針織物活性染料一浴二步浸染法的染色條件。

2.5 固色時(shí)間對(duì)棉針織物活性染料一浴二步法的影響

表5 固色時(shí)間對(duì)棉針織物活性染料浸染上染效果的影響

由表5可知，當(dāng)固色時(shí)間逐漸變長時(shí)棉針織物染色后的表面色深即K/S值也隨著變大，但增大到某一值時(shí)，K/S值開始變小。當(dāng)固色時(shí)間從35～40 min期間棉針織物的K/S值變化幅度比較大，隨后變化幅度慢慢減小，適當(dāng)延長固色時(shí)間，有利于提髙固色率，但固色時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致已固色的染料水解而使得固色率降低。接著再看干濕摩擦色牢度的對(duì)比，固色時(shí)間的改變對(duì)被染后棉針織物的干濕摩擦牢度影響不大，綜合考慮選擇固色時(shí)間為50 min進(jìn)行棉針織物活性染料一浴二步浸染法的染色條件。

2.6 不同染色工藝染色效果對(duì)比

表6 不同染色方法對(duì)棉針織物活性染料浸染上染效果

由表6可知，在同種工藝條件下，二浴二步法對(duì)棉針織物染色后的K/S值比一浴二步法和一浴一步法高一些，這是因?yàn)槎《椒ㄈ玖系纳先竞凸躺窃趦蓚€(gè)浴中分別進(jìn)行，因而染料的水解率較低，染出來的表面色深會(huì)深一些。用這三種方法對(duì)棉針織物染色，染出來的棉針織物的干濕摩擦牢度沒有差別，且摩擦牢度等級(jí)均優(yōu)良。但二浴二步法所需的工藝時(shí)間長，操作復(fù)雜，勞動(dòng)量及用水量大，污染大，與當(dāng)今提倡的環(huán)保概念不符合；一浴一步法雖然工藝簡單，時(shí)間比二浴二步法短，而且比二浴二步法環(huán)保很多，但由于所有助劑、染料從一開始就放進(jìn)染浴中，所以染料水解率較高，染色質(zhì)量穩(wěn)定性較差。綜合考慮，一浴二步法的染色方法比傳統(tǒng)的二浴二步法和一浴一步法好，因此，許多工廠都用一浴二步染色方法代替其他的染色方法。

3 結(jié)論

（1）通過棉針織物活性染料一浴二步浸染法的研究，最終確定了染色效果較好的棉針織物活性染料染色一浴二步浸染法的工藝：X型活性染料紅1%(o.w.f.)；元明粉70 g/L；純堿4 g/L；染色溫度40℃；染色時(shí)間20min；固色溫度60℃；固色時(shí)間50 min；浴比1∶30；皂粉2 g/L；皂洗浴比1∶30；

（2）棉針織物活性染料染色一浴二步法工藝與傳統(tǒng)二浴二步浸染染色工藝相比較，除了染色的K/S值稍低外，其染色成品在干濕摩擦牢度等方面均能達(dá)到傳統(tǒng)染色法的基本要求，而且與傳統(tǒng)染色工藝相比較工藝時(shí)間短、操作簡單、勞動(dòng)量及用水量小，具有節(jié)時(shí)、節(jié)能、節(jié)水等優(yōu)點(diǎn)。

[1] 蔡再生，閔潔.染整概論 [M].第二版.北京：中國紡織出版社，2007：135.

[2] 何瑾馨.染料化學(xué) [M].北京:中國紡織出版社， 2009：202-215.

[3] 關(guān)晉平，陳國強(qiáng)，許喬崗.棉針織物的練染一浴加工 [J].印染，2012（3）：22-25.

[4] 李丹.棉毛混紡紡織品活性染料染色的同色性研究 [D].上海：東華大學(xué)工程碩士，2014：34-48.

ANALYSIS OF DYEING PROCESS OF COTTON KNITTED FABRIC REACTIVE DYES

LIU Shu-xia，WEN Shan
(College of Textile&Clothing， Wuyi University， Jiangmen Guangdong 529020， China)

Took cotton knitted fabric dyeing for example， used X-type reactive dye red on fabric dyeing，analyzed the bath two-step dyeing process to determine the cotton knitted fabric best dyeing process.Studied the reactive dyes of one bath one step， one bath two step and two bath two step dyeing processes，compared K/S values and color fastnesses of three methods.Results showed that，one bath two step was the best method，and the best dyeing process was Na2SO4mass concentration 70 g/L， Na2CO3mass concentration 4 g/L， fixing temperature 60℃， fixing time 50 min， bath ratio 1∶30.

cotton knitted fabric，reactive dyes， one bath two step process，K/S value， color fastness

TS193.632

B

10.3969／j.issn.1672-500x.2017.04.004

1672-500X(2017)04-0013-04

2017-06-09

劉淑霞 （1995-）女，廣東江門人，本科學(xué)生，專業(yè)：紡織工程專業(yè)。

文珊 （1968-），女，湖南冷水江人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，從事針織產(chǎn)品開發(fā)及紡織專業(yè)教育工作。