滌/棉紗線(xiàn)一浴一步法染色中染料的篩選

謝夢(mèng)玉，武守營(yíng)，胡嘯林，馮鵬耀，董 玲

（1.南通大學(xué)紡織服裝學(xué)院，江蘇南通 226019；2.染整技術(shù)研究所，江蘇南通 226019）

長(zhǎng)期以來(lái)，滌/棉紗線(xiàn)通常采用二浴法染色[1-2]，即分散染料染滌綸→還原清洗→活性染料套染棉。此工藝的優(yōu)點(diǎn)在于2 種染料都可以在最佳條件下染色，獲得染料上染纖維的最高固色率以及較好的染色牢度[3]；此外，由于還原清洗過(guò)程的存在，使得分散染料對(duì)棉的沾色可輕易洗除。二浴法雖然具有較好的染色牢度，但是，染色過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，污水排放量大，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益下降。如何簡(jiǎn)化滌/棉混紡紗線(xiàn)的分散/活性染料染色工藝成為染整人員致力研究的課題[4-11]。本研究對(duì)傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行了改進(jìn)，采用分散/活性一浴一步法染色新工藝，在達(dá)到染色質(zhì)量要求的前提下，以期縮短染色時(shí)間，節(jié)約水、電，提高生產(chǎn)效率。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料和儀器

織物：滌/棉（65/35）混紡紗線(xiàn)（市售）。

試劑：純堿，元明粉，醋酸，燒堿，保險(xiǎn)粉，標(biāo)準(zhǔn)皂片，染料（活性3GL 大紅、活性C-D 深紅、活性NP 黃、活性R 艷藍(lán)、活性RGB 軍藍(lán)、活性CA 紅、活性CA 黃、活性GX 翠藍(lán)、分散SFi 果紅、分散S-5BL 紅玉、分散M-4GL 黃、分散XF 黃棕、分散2BLN 艷藍(lán)、分散XF藍(lán)），以上均為工業(yè)級(jí)。

儀器：RJ-1108 紅外高溫高壓染色機(jī)（南通三思機(jī)電科技有限公司），Datacolor 650 電腦測(cè)色配色儀（德塔顏色商貿(mào)有限公司），YB517Ⅱ預(yù)置式染色牢度摩擦儀（溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠(chǎng)），GYROWAH4/5 水洗/干洗色牢度試驗(yàn)機(jī)（英國(guó)James H Heal 公司），DHG-9423A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司），PHS-3C 精密pH 計(jì)（上海儀電科學(xué)儀器有限公司）。

1.2 染料的篩選

1.2.1 活性染料的篩選

染色配方：活性染料1%(omf)，元明粉15 g/L，pH 7～11，浴比1∶20。染色工藝曲線(xiàn)：

后處理工藝：冷水洗→熱水洗→皂煮（標(biāo)準(zhǔn)皂片2 g/L，90 ℃×15 min）→熱水洗→冷水洗→烘干。

1.2.2 分散染料的篩選

染色配方：分散染料1%(omf)，元明粉0～20 g/L，勻染劑1 g/L，pH 7～11，浴比1∶20。染色工藝曲線(xiàn)：

后處理工藝：冷水洗→還原清洗（保險(xiǎn)粉、燒堿均為2 g/L，80 ℃×15 min，浴比1∶20）→冷水洗→烘干。

1.3 染色工藝的探究

1.3.1 一浴一步法染色

染色配方：活性染料0.35%(omf)、0.70%(omf)、1.05%(omf)；分散染料0.65%(omf)、1.30%(omf)、1.95%(omf)，元明粉15 g/L，勻染劑1 g/L，pH=9，浴比1∶20。染色工藝曲線(xiàn)：

后處理工藝：冷水洗→熱水洗→皂煮（標(biāo)準(zhǔn)皂片2 g/L，90 ℃×15 min）→熱水洗→冷水洗→烘干。

1.3.2 二浴法染色

分散染料染滌綸工藝配方：分散染料0.65%(omf)、1.30%(omf)、1.95%(omf)，勻染劑1 g/L，pH=5，浴比1∶20。

活性染料套染棉工藝配方：活性染料0.35%(omf)、0.70%(omf)、1.05%(omf)，元明粉15 g/L，pH 10～11，浴比1∶20。染色工藝曲線(xiàn)：

后處理工藝：冷水洗→熱水洗→皂煮（標(biāo)準(zhǔn)皂片2 g/L，90 ℃×15 min）→熱水洗→冷水洗→烘干。

還原清洗配方：保險(xiǎn)粉、燒堿各2 g/L，80 ℃×15 min，浴比1∶20。

1.4 測(cè)試

K/S值：用電腦測(cè)色配色儀測(cè)試試樣表觀(guān)顏色深度，在紗線(xiàn)不同位置測(cè)量4次，取平均值。

耐摩擦色牢度：根據(jù)GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取愤M(jìn)行測(cè)試。

耐皂洗色牢度：根據(jù)GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取愤M(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 染料的選擇

2.1.1 pH對(duì)活性染料顏色深度的影響

為了實(shí)現(xiàn)分散/活性染料對(duì)滌/棉紗線(xiàn)一浴一步法染色，首先要考量在常規(guī)分散染料染滌綸織物的溫度下，活性染料對(duì)棉纖維的染色性能。根據(jù)1.2.1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，改變?nèi)驹H，研究其對(duì)活性染料顏色深度的影響，得到數(shù)據(jù)如表1所示。由表1可以看出，在130 ℃染色條件下，染浴pH 對(duì)活性染料在棉纖維上的顏色深度有著顯著影響。其中，活性3GL 大紅、活性C-D深紅、活性NP黃和活性RGB軍藍(lán)均在pH為9時(shí)有最大K/S值，而另外的活性R 艷藍(lán)、活性CA 紅、活性CA黃是在pH 為10 或11 時(shí)顏色深度最佳。但考慮到很多分散染料含有酰胺基、酯基，在堿性條件下容易水解，導(dǎo)致染料變色，所以pH不宜過(guò)高[12]。綜合考慮，在130 ℃下活性染料染色的pH為9。

表1 pH對(duì)活性染料顏色深度的影響

此外，考慮到較高的K/S值也可能是由于沾色引起的，針對(duì)上述染料染色后的紗線(xiàn)測(cè)試其耐摩擦和耐皂洗色牢度（見(jiàn)表2），發(fā)現(xiàn)耐摩擦色牢度均可達(dá)到4～5 級(jí)。在后續(xù)一浴一步法染色過(guò)程中選取活性3GL 大紅、活性C-D 深紅、活性NP 黃和活性RGB 軍藍(lán)這4 種染料。

表2 pH=9時(shí)活性染料染色后紗線(xiàn)的色牢度

2.1.2 pH對(duì)分散染料顏色深度的影響

根據(jù)1.2.2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，改變?nèi)驹H，得到相關(guān)數(shù)據(jù)如表3所示。由表3可以看出，各分散染料對(duì)滌/棉紗線(xiàn)的顏色深度隨pH 的增加有減小的趨勢(shì)。其中，分散SFi果紅、分散XF黃棕以及分散XF藍(lán)的K/S值下降趨勢(shì)最為顯著，說(shuō)明在130 ℃高溫染色條件下，隨著染浴pH的提高，染料會(huì)發(fā)生水解而遭到破壞，從而引起染料色光的變化，上染率也會(huì)發(fā)生變化。而分散S-5BL紅玉、分散M-4GL黃和分散2BLN艷藍(lán)雖然K/S值也有下降趨勢(shì)，但在pH為9時(shí)接近或達(dá)到最佳的顏色深度。

表3 pH對(duì)分散染料顏色深度影響

針對(duì)后3 種分散染料，考察染色后紗線(xiàn)的耐摩擦色牢度及耐皂洗色牢度，結(jié)果如表4。由表4 可知，3種分散染料的耐摩擦和耐皂洗色牢度可達(dá)到4～5級(jí)。因此，接下來(lái)的一浴一步法染色工藝中選擇分散S-5BL 紅玉、分散M-4GL 黃和分散2BLN 艷藍(lán)這3 種染料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

表4 pH=9時(shí)分散染料染色后紗線(xiàn)的色牢度

2.1.3 元明粉質(zhì)量濃度對(duì)分散染料顏色深度的影響

在一浴一步法染色工藝中，元明粉在活性染料上染棉纖維過(guò)程中是必不可少的，但同時(shí)元明粉會(huì)影響分散染料分散體系的穩(wěn)定性。根據(jù)1.2.2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，改變?cè)鞣圪|(zhì)量濃度，結(jié)果如表5所示。由表5可知，分散S-5BL 紅玉、分散M-4GL 黃和分散2BLN 艷藍(lán)在元明粉質(zhì)量濃度為0～20 g/L 時(shí)，相對(duì)得色率都能保持在80%以上，說(shuō)明這3種分散染料有良好的耐電解質(zhì)性。

表5 元明粉質(zhì)量濃度對(duì)分散染料顏色深度的影響

2.2 一浴一步法與二浴法染色效果比較

采用一浴一步法分別用染料組合染1%(omf)、2%(omf)、3%(omf)3種顏色深度，并將結(jié)果與傳統(tǒng)二浴法染色工藝進(jìn)行比較，主要分析紗線(xiàn)用2種工藝方法染色后的色差、K/S值、耐摩擦色牢度以及耐皂洗色牢度。根據(jù)1.3.1和1.3.2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到相關(guān)數(shù)據(jù)如表6～8。

表6 1%(omf)一浴一步法與二浴法的染色效果比較

表7 2%(omf)一浴一步法與二浴法的染色效果比較

表8 3%(omf)一浴一步法與二浴法的染色效果比較

由表6～8可以看出，除活性NP黃+分散M-4GL黃拼色外，一浴一步法染色后的K/S值普遍比二浴法大。原因可能是相比二浴法，一浴一步法省去了還原清洗過(guò)程存在沾色，表現(xiàn)為K/S值比二浴法大。而活性NP 黃+分散M-4GL 黃在3 種情況下的二浴法染色K/S值稍高于一浴一步法，可能原因是活性NP黃染料分子結(jié)構(gòu)較小，在高溫下套染棉纖維時(shí)，滌綸纖維大分子鏈段運(yùn)動(dòng)加劇，活性NP 黃染料分子容易進(jìn)入纖維內(nèi)部，導(dǎo)致了滌綸沾色。

此外，從表中還可以看出，隨著染料用量的提高，分散染料和活性染料的沾色也明顯增加，耐濕摩擦色牢度、耐皂洗色牢度下降。其中，由于二浴法染色中，棉組分上沾的分散染料可以通過(guò)還原清洗洗除，使其耐摩擦色牢度及耐皂洗色牢度比一浴一步法高0.5～1.0 級(jí)。綜合分析，采用一浴一步法進(jìn)行染色較二浴法擁有耗時(shí)短、用水少、K/S值較大等特點(diǎn)，更符合印染行業(yè)低碳環(huán)保的要求。

在一浴一步法中，紅色組合中的活性3GL 大紅+分散S-5BL紅玉的色牢度要優(yōu)于活性C-D深紅+分散S-5BL 紅玉，所以在實(shí)際生產(chǎn)中需注意兩者的選擇。相對(duì)其他組合，黃色組合活性NP 黃+分散M-4GL 黃在3種染料用量下的棉沾色等級(jí)較低。藍(lán)色組合活性RGB 軍藍(lán)+分散2BLN 艷藍(lán)染色后紗線(xiàn)的各項(xiàng)色牢度都符合要求。

3 結(jié)論

（1）篩選出符合條件的染料為：活性3GL大紅、活性C-D 深紅、活性NP 黃、活性RGB 軍藍(lán)、分散S-5BL紅玉、分散M-4GL黃和分散2BLN艷藍(lán)。

（2）確定了適合分散/活性染料一浴一步法染色的條件：染浴pH=9，元明粉用量15 g/L，130 ℃染色30 min。

（3）一浴一步法染色耐摩擦色牢度及耐皂洗色牢度接近于二浴法。其中，活性NP 黃+分散M-4GL 黃組合存在對(duì)棉沾色明顯的情況，在生產(chǎn)中可以考慮通過(guò)固色劑固色、多次水洗來(lái)解決。

（4）一浴一步法較二浴法省去了還原清洗的工序，耗時(shí)短，節(jié)省了大量的水、電、汽。