棉織物漂染一浴法染色工藝優(yōu)化

趙士毅，李美真，陳天聰，許 磊，靳蕙榕，張宇飛

(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 輕工與紡織學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080)

隨著生活水平不斷提高，人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)得到了增強(qiáng)，環(huán)境問題成為近年來最重要的問題之一，在這種嚴(yán)峻形勢(shì)下，一些對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)染色工藝面臨著淘汰。傳統(tǒng)棉織物染淺色相時(shí)，需先對(duì)棉織物進(jìn)行漂白處理[1]，以除去棉織物中殘存的天然色素，從而提高棉織物的白度和染色后的鮮艷度[2]。傳統(tǒng)的練漂染工藝為了提高印染產(chǎn)品的質(zhì)量，提出“重煮輕漂”的理念，成為了印染工藝選擇的依據(jù)[3]。但隨著科技的發(fā)展，染料性能有了很大提高，染色助劑性能也得到了很大改善，漂染一浴法染色成為印染工作者研究的新課題。本文針對(duì)棉織物活性染料染淺色的漂染一浴法進(jìn)行研究，探討漂白劑對(duì)染料分解造成的浪費(fèi)和對(duì)色光及色牢度的影響。此外，考慮到不同染料對(duì)漂白劑的敏感程度不同，所以漂染一浴法工藝是一個(gè)動(dòng)態(tài)的工藝。其生產(chǎn)效率高，可減輕布面擦傷和破損，降低織物的強(qiáng)度損失，避免了染色色花出現(xiàn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

材料：未漂白純棉織物(5 cm×15 cm，質(zhì)量1 g)。

試劑：30%H2O2(天津市東方化工廠)，純堿(無水碳酸鈉，東莞市聚鵬化學(xué)有限公司)，氧漂穩(wěn)定劑(上海涓瑞化工有限公司)，HCl(石家莊朋松化工貿(mào)易有限公司)，硅酸鈉(天津大茂化工試劑廠)，氫氧化鈉(天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司)，活性染料諾威克隆深夜色S-R染料(邢臺(tái)歐揚(yáng)化工有限公司)。

設(shè)備：DJ-200 J電子分析天平(上海衡平儀器儀表廠)，H720恒溫水浴鍋(金壇市友聯(lián)儀器研究所)，Y802 K熱風(fēng)烘箱(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)，CM-3600 A測(cè)色配色儀(上?？_卡超儀器有限公司)，722G可見分光光度計(jì)(上海儀電分析儀器有限公司)。

1.2 測(cè)試方法

1.2.1 上染百分率測(cè)試

采用722G可見分光光度計(jì)，測(cè)試染色前后染液的吸光度，計(jì)算染料的上染百分率[4]。A1、A2分別為染前、染后的染液吸光度值;L1、L2分別為染前、染后染液稀釋倍數(shù)[5]。上染百分率為：

1.2.2 顏色特征值測(cè)試

采用CM-3600 A測(cè)色配色儀，測(cè)試染色后棉織物的K/S值及b*值[6]。

1.2.3 耐摩擦色牢度測(cè)試

耐摩擦色牢度按照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》進(jìn)行測(cè)試[7]。

1.3 實(shí)驗(yàn)過程

1.3.1 傳統(tǒng)漂染工藝

常規(guī)漂白工藝處方：30% H2O2質(zhì)量濃度5 g/L，Na2SiO3(40°Be′)質(zhì)量濃度7 g/L，pH值10.5～11.0，浴比1∶40，溫度85 ℃，時(shí)間60 min。棉織物常規(guī)漂白工藝曲線見圖1[8]。

圖1 棉織物常規(guī)漂白工藝曲線

選擇棉織物染色常用的諾威克隆深夜色S-R活性染料，考慮到染淺色相，常規(guī)棉織物染色工藝處方為：染料用量0.05%(owf)，NaCl用量25%(owf)，純堿用量8.5%(owf)，浴比1∶40?；钚匀玖铣Ｒ?guī)染色工藝曲線見圖2。

圖2 活性染料常規(guī)染色工藝曲線

1.3.2 漂染一浴法染色

首先進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，再通過正交試驗(yàn)確定最優(yōu)工藝[9]。漂染一浴法單因素變量見表1，活性染料漂染一浴法工藝曲線見圖3。

表1 漂染一浴法單因素變量

圖3 活性染料漂染一浴法工藝曲線

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 過氧化氫用量的影響

采用漂染一浴法，染色溫度65 ℃,保溫時(shí)間40 min，純堿用量8.5%(owf)時(shí)，H2O2用量對(duì)K/S值和b*值的影響見表2。可以看出，諾威克隆深夜色S-R染料對(duì)H2O2非常敏感。當(dāng)H2O2用量為1%(owf)時(shí)，b*值的絕對(duì)值相對(duì)較大，此時(shí)黃光最小，說明H2O2起到了有效的漂白作用。當(dāng)H2O2用量超過1%(owf)時(shí)，上染百分率明顯降低；當(dāng)H2O2用量為5%(owf)后，染料幾乎完全被氧化破壞，染色深度明顯降低，漂白效果也明顯下降。

表2 H2O2用量對(duì)K/S值和b*值的影響

2.1.2 純堿用量的影響

采用漂染一浴法，染色溫度65 ℃，保溫時(shí)間40 min，H2O2用量為1%(owf)時(shí)，純堿用量對(duì)K/S值及上染百分率的影響見圖4。

圖4 純堿用量對(duì)K/S值及上染百分率的影響

由圖4可見，當(dāng)純堿用量為7.5%(owf)時(shí)，所染色試樣的K/S值最大，說明固色充分。

2.1.3 保溫溫度的影響

采用漂染一浴法，染色溫度65 ℃，H2O2用量1%(owf)，純堿用量7.5%(owf)時(shí)，保溫溫度對(duì)K/S值及上染百分率的影響見圖5。

圖5 保溫溫度對(duì)K/S值及上染百分率的影響

由圖5可見，染色溫度在65 ℃時(shí)，染色試樣的K/S值最大，當(dāng)保溫溫度更高后，K/S值降低，說明較高的染色溫度造成了該活性染料的水解[10]。

2.1.4 保溫時(shí)間的影響

采用漂染一浴法，H2O2用量1%(owf)，純堿用量7.5%(owf)，染色溫度65 ℃時(shí)，保溫時(shí)間對(duì)K/S值及上染百分率的影響見圖6。

圖6 保溫時(shí)間對(duì)K/S值及上染百分率的影響

由圖6可知，當(dāng)保溫時(shí)間達(dá)到40 min時(shí)，染色樣的K/S值最大，時(shí)間大于40 min染料因水解導(dǎo)致上染百分率降低。

根據(jù)上述單因素分析，得出采用漂染一浴法染色時(shí)，最優(yōu)工藝為：諾威克隆深夜色S-R染料用量0.05%(owf)，H2O2用量1%(owf)，NaCl用量25%(owf)，純堿用量7.5%(owf)，浴比1∶40，染色溫度65 ℃，染色時(shí)間40 min。

2.2 正交試驗(yàn)

諾威克隆深夜色S-R染料染色正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表及試驗(yàn)結(jié)果見表3、4。

表3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果

注：K1、K2、K3為K/S值的平均值,R為極差。

由表4可以得出，上染百分率最高和K/S值最大時(shí)，過氧化氫用量1%(owf),純堿用量7.2%(owf)，保溫溫度65 ℃，保溫時(shí)間43 min，所得結(jié)果與單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本接近。極差R值越大，表示因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響越大，按極差大小決定因素的主次順序?yàn)椋罕販囟?過氧化氫用量>保溫時(shí)間>純堿用量。

2.3 漂染一浴法與常規(guī)法染色對(duì)比

2.3.1 織物性能對(duì)比

漂染一浴法染色與常規(guī)法染色織物性能對(duì)比見表5?？梢钥闯觯?種染色方法染色試樣的b*值相近，說明漂染一浴法所使用的過氧化氫都對(duì)棉織物起到了漂白作用，漂染一浴法所染試樣的K/S值較常規(guī)染色試樣的小，這是由于過氧化氫對(duì)織物進(jìn)行漂白的同時(shí)對(duì)染料上染織物產(chǎn)生了影響。2種染色方法所染試樣濕摩擦牢度都達(dá)到了4級(jí)，達(dá)到GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》標(biāo)準(zhǔn)。

表5 漂染一浴法與常規(guī)法染色織物性能對(duì)比

2.3.2 氧漂穩(wěn)定劑的影響

漂染一浴法中加入氧漂穩(wěn)定劑,可使b*值由-14.23減小到-18.36，K/S值由1.284增加到1.364，濕摩擦牢度保持4級(jí)不變，加入氧漂穩(wěn)定劑后，穩(wěn)定劑減慢了H2O2的分解，使漂白作用更充分，也降低了對(duì)染料的氧化破壞作用，使染色效果更佳。

2.3.3 染料損失率分析

采用漂染一浴法染色時(shí)，由于加入了H2O2使織物的K/S值較常規(guī)染色降低，所以需要追加染料用量才能達(dá)到相同的色深值。以達(dá)到相同K/S值計(jì)算出染料損失率[11]，漂染一浴法與常規(guī)染色試樣色差見表6。

表6 漂染一浴法與常規(guī)染色試樣色差

由表6可以看出，追加染料量0.08%(owf)時(shí)，與常規(guī)染色標(biāo)樣色差接近4級(jí)，標(biāo)樣間已無明顯差別。由此計(jì)算出漂染一浴法工藝中，諾威克隆深夜色S-R染料的損失率為37.5%左右。

3 結(jié) 論

本文對(duì)棉織物漂染一浴法染色工藝進(jìn)行研究，所用染料為諾威克隆深夜色S-R，漂白劑為H2O2。通過實(shí)驗(yàn)，得出如下結(jié)論：

①優(yōu)化得到棉用諾威克隆深夜色S-R的漂染一浴法染淺色相時(shí)最優(yōu)工藝為：染料用量0.05%(owf)，H2O2用量1%(owf)，染色保溫溫度65 ℃，保溫時(shí)間40 min，所用促染劑NaCl用量25%(owf)，固色純堿用量7.5%(owf)。但是由于諾威克隆染料對(duì)H2O2非常敏感，通過實(shí)驗(yàn)得知該染料適合于常規(guī)染色工藝，但要用于漂染一浴法工藝還需要進(jìn)一步的研究。

②漂染一浴法染色與常規(guī)染色效果比較接近，只是織物K/S值較傳統(tǒng)染色稍低，可以通過追加少量染料解決。

③漂染一浴法的總體生產(chǎn)成本得到了降低，具有節(jié)能減排的顯著效益。