錦綸弱酸性染料的染色牢度及改進

朱牧野，童淑華

（1.惠州市景晨紡織有限公司，廣東惠州 516123；2.江門職業(yè)技術學院，廣東江門 529030）

錦綸具有尺寸穩(wěn)定性好、免燙、縮水率小等特點。用錦綸制成的萊卡泳衣、內衣和蕾絲面料，能夠突出女性的曲線美，迎合了女性能夠時隱時現展示其美麗身材的心理，受到了廣大女性消費者的歡迎。

錦綸染色最為常用的是弱酸性染料，其具備了錦綸纖維所需的諸多性能，但是染色牢度需要進行固色處理后才能達到要求。所以，討論如何提高弱酸性染料的色牢度與固色處理效果，是錦綸染色的一個重要工藝環(huán)節(jié)。

1 錦綸及其染色性能

錦綸亦稱聚酰胺纖維（polyamide，簡稱PA），是分子主鏈上含有重復酰胺基團（—NHCO—）的熱塑性樹脂的總稱，包括脂肪族PA，脂肪芳香族PA 和芳香族PA，其中以脂肪族PA品種最多。用作紡織纖維時，有錦綸6和錦綸66。1939年，美國杜邦公司首先用己二胺和己二酸縮合得到聚己二酸己二胺，并實現工業(yè)化生產。錦綸的化學結構式為H[HN(CH2)6NHCO(CH2)4—CO]OH，是最早的合成纖維PA66，商品名耐綸（即尼龍“nylon”）。因為是杜邦公司發(fā)明的，所以現在還有把錦綸66 稱為杜邦絲的。1941 年，德國法本公司用己內酰胺開環(huán)聚合得到聚己內酰胺，化學結構式為H—[NH(CH2)5CO]—OH，并實現工業(yè)化生產，即PA6，商品名貝綸（perlun）。目前紡織面料所用的錦綸纖維大部分是PA6，PA66 則大多使用于工業(yè)纖維，如輪胎簾子線、高彈性織物等。

錦綸纖維上存在大量的酰胺鍵（—CONH—），纖維的2端存在氨基和羧基。錦綸6的氨基比錦綸66的多，所以在纖維上的染色性能方面，錦綸6 相對錦綸66上色快一些，得色也深一些，而錦綸66的勻染性則稍好[1]。用于錦綸染色的幾種染料，最常用的有2種，即：弱酸性染料和1∶2 金屬絡合染料（簡稱中性染料）。弱酸性染料染色飽和值低，一般在5%左右，染深色比較困難[2]。生產實踐表明，弱酸性染料用于錦綸染色，得色鮮艷，勻染性和遮蓋性都比較好。應用于錦綸染色時，弱酸性染料的性價比也比較高，是錦綸纖維應用最多的一類染料。中性染料雖然得色深，但是由于色光萎暗、上色快、勻染性差、修色困難、缺乏遮蓋性以及金屬離子殘留等問題，在錦綸染色選用時受到了一定的限制，一般用來染深色。

直接染料分子較大，而錦綸分子排列緊密，結晶度和取向度高，在水中的溶脹度較低，因此直接染料在錦綸上的染色性能較差。又由于錦綸中所含反應性基團少，用活性染料染色不易獲得深色，所以在實際生產中錦綸主要采用弱酸性染料染色[3]。弱酸性染料對錦綸的染色機理基本上與羊毛相似。在錦綸等電點以下染色時，染料主要以離子鍵形式固著在錦綸纖維的端氨基上，NH3+-F-COO-+D-=NH3+D--F-COO-。當染浴pH低于2.5時，纖維上的酰胺基開始超量地吸附質子。這就是在弱酸性染料染色后期，在加酸后產生腳水比較清的現象。在錦綸等電點以上染色時，染料靠范德華力和氫鍵等分子間力吸附在纖維上。

2 錦綸的色牢度

2.1 染色機理對色牢度的影響

弱酸性染料上染錦綸與直接染料染棉相比多了一個離子鍵結合，由于錦綸纖維能夠提供與弱酸性染料反應的末端氨基比較少，使得弱酸性染料的上染靠離子鍵、氫鍵和范德華力來實現，因此弱酸性染料應比直接染料的色牢度好。但是錦綸纖維分子末端氨基的數量有限（僅為羊毛的1/12），對于中深色來說色牢度較差，而且染料水溶性基團越多色牢度越差[2]。為了提高弱酸性染料在錦綸纖維上的色牢度，尤其是耐濕摩擦色牢度，需要對其進行固色處理，這對錦綸中深色染色是尤為重要的一個工藝步驟。

2.2 染整加工對色牢度的影響

由于錦綸加工成織物后，存在吸濕性差、穿著時汗水不易排出的缺陷，使用化學助劑對錦綸織物進行后整理加工。加入吸濕排汗劑、親水硅油乳液等，使織物具有一定的吸濕排汗以及柔軟效果，已成為染整廠錦綸織物加工的一種常規(guī)選項。但由于所使用的助劑對于固色劑的固色效果會有一定的影響，在對錦綸的固色處理過程及工藝中更需要引起重視。

錦綸織物在預定型和成品定型時，都會在不同熱條件下發(fā)生分子結構和纖維端氨基含量的變化，這也就是錦綸織物在經過預定型后，對染料的深染作用加大的原因。在經過過水定型或前處理除油后的濕熱定型工藝后，錦綸纖維的結構會變得疏松，對染料的吸附率會增加，得色率也會提高。這些變化可能會影響到染料的超量吸附，對色牢度產生影響。

染色過程中的溫度、保溫時間、染浴pH的調整和染色助劑的加入，可以有效地控制染色的上染率、勻染性，但由于外來條件的變化，也會對錦綸的色牢度產生一定的影響。

3 錦綸的固色

國內外對提高弱酸性染料在錦綸上的色牢度方面，基本都是在染料的結構與酸性固色劑的改進上。弱酸性染料的結構變化已經不大，那么目前能做的就是固色劑的改進與染整廠工藝的配合了。但是，鑒于染整廠所處的位置、水源、設備、工藝諸多方面的不同，各自所產生的固色效果也會有所不同，不能一概而論。選擇適應本企業(yè)使用條件的固色劑，設計與之相適應的工藝，這是染整企業(yè)需要做到的細節(jié)之一。

與其他所有紡織材料一樣，染色后的色牢度處理基本都是走2條路：（1）將未固著在纖維上的染料去除掉；（2）堵塞纖維上染料再溶出的通道。去除未固著的染料是最為實際的做法，但是在一般情況下，這種做法不能去除徹底，只能選擇合適的固色劑進行固色。

3.1 固色劑的選擇

錦綸經過染色后，在固色前做一道去除浮色的水洗很有必要，可采用比較溫和的條件處理，防止顏色變淺。最初傳統(tǒng)的固色處理是采用單寧酸和吐酒石處理，它們相互作用能生成單寧酸銻，與染料絡合生成色淀，從而提高色牢度。

單寧酸是從五倍子中提煉出來的淺灰黃色粉狀，分子式為C14N10O9，含有酚羥基和羧基。在固色過程中，單寧酸與染料陰離子基團之間主要靠靜電斥力作用，使得染料分子向纖維內部擴散，抑制了染料內部解吸的染料分子向纖維外部擴散，堵住了染料再溶出的空隙，阻止了染料與纖維之間離子鍵的破壞，從而提高了色牢度[3]。

單寧酸和吐酒石處理工藝[1]：單寧酸2%，70～75 ℃，20 min，冰醋酸調pH 4.5～5.0；吐酒石1%，70～75 ℃，20 min，冰醋酸調 pH 4.5～5.0，處理后洗凈過軟。由于植物性單寧來源受到限制，天然單寧酸-吐酒石處理工藝復雜，而且處理后手感差、色變較大。目前各類錦綸專用的酸性固色劑都已采用單寧的替代品，即合成單寧，應用廣泛。另外，使用傳統(tǒng)的兩浴法處理，不符合當前節(jié)能的要求，用此工藝來固色的已經不多。

目前作為合成單寧常用的有3 種：一是帶磺酸基的多元酚類縮合物，二是由多硫化物與苯酚合成的硫酚化合物，三是以二苯砜為主體的縮合化合物[4]。第1類是以苯酚、甲酚、二苯酚為原料，與甲醛發(fā)生縮合反應，這一類固色劑原料容易得到，成本較低，但是會含有游離甲醛，且固色效果不佳。第2 類是在酚醛類縮合物中引入親水性磺酸基，固色處理類似染料上染纖維，被纖維牢固吸附，形成一層透明薄膜，將染料機械地覆蓋在纖維上，具有很好的色牢度和耐久性。第3類以苯酚為原料，產生中間體二羥基聯苯，再與甲醛發(fā)生交聯聚合反應，也含有游離甲醛，可以用于染色后處理，也可以用于染色同浴處理[3]。

目前，廣東染整企業(yè)常用的具有代表性的酸性固色劑中，有來自外資化工企業(yè)生產的科萊恩酸性固色劑O粉和司南酸性固色劑NBS粉，這2種粉狀產品，常被一些小型化工企業(yè)用來作為酸性固色劑的原料；還有日華化學的酸性固色劑TA200、亨斯邁酸性固色劑FRN。有來自廣東本地化工企業(yè)生產的酸性固色劑DM2535、酸性固色劑GTR、酸性固色劑NF等。

在染整企業(yè)常規(guī)加工中，需要用到酸性固色劑的錦綸紡織品有泳衣面料、內衣面料、蕾絲面料、網布、織帶、搭扣、筒子紗等。泳衣和內衣面料按加工方法不同，分為匹染布、色織布和印花布。蕾絲面料按加工方法不同，分為經編布、繡花水溶布。上述錦綸紡織品，根據消費市場的不同，有出口國外，也有內銷。由于消費市場的定位不同，對紡織品包括色牢度在內的服用性能要求也會有所不同。市場銷售價格與制造成本的差異都會影響錦綸原料和染料助劑等諸多方面的選擇。主要影響色牢度的有染料品種和所選染料本身的色牢度，還有紡織品原料是錦綸單一組分，還是錦綸混紡雙組分。

3.2 染料的選擇

在選擇弱酸性染料時，染整企業(yè)一般首先考慮染料生產廠家和品牌。對于粉狀染料，有染料顆粒大小、生產研磨工藝、填充劑的品種等需要考慮的因素。染整企業(yè)若使用色牢度相對較好的染料，生產成本必然會高一些，這些都是要分攤到染整加工的產品中。這就是做外銷單、制衣單、市場單（珠三角常稱之為中大單，即廣州中大市場單）所選染料品種不同的成本因素。同樣是弱酸性染料，其自身的染色牢度也是不同的，這是生產加工成本所決定的。

染料本身質量也是直接影響紡織品染色后色牢度的主要因素。有些做市場單的染整企業(yè)，客戶需要做到色牢度3級以上，已經比較困難了，尤其是做翠藍、翠綠、大紅、棗紅等顏色。即便是質量好一些的弱酸性染料，在染這幾種顏色時也是這樣。若是染料本身的問題，在后道選用再好的固色劑也不能提高色牢度。

錦綸混紡面料一般多為錦棉交織和錦滌交織。提高錦棉交織的色牢度比錦滌交織更困難。只要顏色能夠對版，滌綸分散染料的色牢度一般都會好一些；若是錦綸顏色對版，而滌綸顏色不對版，那就會出現分散染料上染錦綸的行業(yè)難題。對于錦棉交織的色牢度，除了要考慮錦綸的弱酸性染料染色，還要考慮棉上染料的色牢度。對于出口單、制衣單對棉的染色一般都會采用活性染料，這樣做相對色牢度會好做一些。對于市場單，尤其是蕾絲面料的市場單，由于中大市場貨期很短，今天下單明天就要貨，明天貨不送到中大檔口，客戶就有可能到其他家去拿貨，這就使染整企業(yè)在錦棉交織面料的染色，多采用弱酸性染料與直接染料一浴法來加工。隨之問題也來了，直接染料的色牢度不好。這樣的話，需要選擇一只合適的固色劑，在染完錦綸和棉后，做一次固色就可以兼顧到2種纖維的色牢度。

4 錦綸單組分織物使用合成酸性固色劑的優(yōu)化工藝實例

選用國內某品牌的酸性固色劑NF，其成分為多元酚磺酸縮合物，結構中含有芳香環(huán)和羥基，屬陰離子型固色劑?？椢铮哄\綸萊卡泳衣布；染料：弱酸性紅FG 6%；浴比 1∶20，pH=5，96 ℃×45 min，洗水：40 ℃×10 min。

在固色劑用量為1%時，由于固色劑量較少，固色效果不明顯。在固色劑用量高于2%時，達到4%后變色程度加大，且色牢度沒有提高。染浴酸堿值高于4后，錦綸分子鏈上的氨基與固色劑的吸引力會降低。染浴溫度（60～80 ℃）的提高會促使固色劑的擴散速率增加，有利于固色，但溫度過高，固色劑的解吸概率增加。得出最優(yōu)工藝為：固色劑用量2%，染浴pH=4，染浴溫度70 ℃。實際固色配方（調整后）：陰離子酸性固色劑2%，浴比1∶20，pH=4.0～4.5，70 ℃×20 min，出缸、脫水、烘干。

由于陰離子酸性固色劑的效果有限，在客戶對色牢度要求更高，或者由于色澤的要求，使用了某些色牢度比較差的染料時，建議可以再進行一道陽離子固色劑的固色工藝。這在一般市場單加工時是不會這么做的。

對于市場單的錦棉交織面料固色（主要是酸性直接一浴法的工藝），一般會選擇陽離子棉用無醛固色劑。盡管一只固色劑的效果不是很好，但對于市場單，能達到3級色牢度是可以接受的。

對于錦棉交織面料，色牢度需要好一些的話，可以采取雙固工藝。即：酸性固錦綸一次，再無醛固棉一次。

在做大紅、棗紅的時侯，弱酸性大紅有兩只可以選用，一只是鮮艷度好一些、色牢度差一些的；另外一只是色牢度好一些，鮮艷度差一些的。在打版時要考慮色牢度因素，并做好與客戶的溝通。

5 結論

紡織品市場是服務于消費者的，消費者的要求也會不斷地增加，染整技術也要不斷地適應這些新要求。只有不斷地研究、進取，才能逐步改善錦綸色牢度，完善錦綸的染整工藝，開發(fā)出消費者滿意的產品，這也就提升了錦綸染整加工的技術水平。