雅格賽特系列染料在錦綸織物染色上的應(yīng)用

彭文虎，張麗娟，陳 雄

(1.上海雅運紡織化工股份有限公司，上海 201620； 2.海恩斯莫里斯(上海)貿(mào)易有限公司，上海 201620)

含有酰胺鍵的化學(xué)合成纖維被稱為錦綸，主要產(chǎn)品有錦綸6和錦綸66[1]。錦綸纖維染色使用最多的是酸性染料，酸性染料上染錦綸和羊毛的機制相似[2]。在纖維等電點以下染色時，染料主要是以離子鍵與纖維的氨基結(jié)合；在等電點以上染色時，染料主要靠范德華力、氫鍵等與纖維結(jié)合[3]。因此在實際生產(chǎn)過程中，不論是使用弱酸性染料或中性染料對錦綸纖維進行染色，采用高溫皂洗和固色處理，深顏色產(chǎn)品的水洗色牢度不能滿足最終客戶的要求，尤其是當(dāng)一部分染色錦綸與白色錦綸做間色交織時，很難保證白色錦綸不被沾污[4]。

隨著人們推崇綠色生活，對生態(tài)紡織品要求不斷提高，同時品牌商對環(huán)境保護越來越重視，這就限制了重金屬染料的使用[5]。如何避免使用中性染料上染錦綸及提高織物水洗色牢度是研究熱點。針對這些問題，本文采用雅格賽特NB系列染料對錦綸進行染色，旨在替代常規(guī)酸性染料和中性染料，解決織物色牢度不佳及重金屬超標(biāo)等問題。

1 染色原理

錦綸是一種熱塑性纖維，親水性較弱，在水中不易膨脹。又因氨基等反應(yīng)性基團含量低，因此活性染料不易獲得深色[6]。當(dāng)染色pH值低于纖維等電點時，染料陰離子通過庫侖引力與纖維的氨基正離子結(jié)合，染色牢度差；在等電點以上染色時，染料與纖維上的游離氨基反應(yīng)形成共價結(jié)合，染色牢度好[7]。當(dāng)染色pH值在等電點以上，加入電解質(zhì)可以減少染料與纖維間的靜電作用，起到促染作用[8]。

錦綸結(jié)構(gòu)特征類似蛋白質(zhì)纖維，其染色機制為：錦綸分子鏈中，含有大量能生成氫鍵的酰胺基，染料與纖維之間會產(chǎn)生氫鍵結(jié)合[9]；錦綸分子末端氨基具有親和性，可與雅格賽特NB系列染料的活性基團形成共價鍵結(jié)合；錦綸分子鏈具有線性結(jié)構(gòu)，沒有支鏈和大的側(cè)鏈，染料分子容易靠近纖維分子，染料分子和纖維分子之間具有較強的范德華力；雅格賽特NB系列染料分子中含有磺酸基，能夠與錦綸分子末端已經(jīng)離子化的氨基生成離子鍵結(jié)合。

雅格賽特NB系列染料具有新型活性基團，染色時pH值在纖維的等電點以上。同時染色用助劑雅可風(fēng)NB具有較明顯的促染作用，在可以大大地提高上染百分率和固著率，可以極大地降低染色成本和污水處理難度。

2 實驗部分

2.1 實驗材料

藥品：雅可風(fēng)NB助劑、 雅格賽特NB系列染料、勻可靈FFA(上海雅運新材料有限公司)，甲酸、醋酸、純堿(國藥集團化學(xué)試劑有限公司)。

纖維：錦綸散纖維(線密度0.185 tex，長度38 mm)。

織物：錦綸織物、色牢度測試襯料。

2.2 實驗儀器

DL-2003恒溫震蕩水浴鍋(蘇州絲達樂公司)，Datacolor 600電腦測色儀，PL2002電子天平(梅特勒-托利多公司)，UV2450紫外分光光度計(島津國際貿(mào)易公司)，SG2 pH計(梅特勒-托利多公司)，Optima 8 000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。

2.3 染色工藝

染色步驟：A:雅格賽特NB系列染料X%(owf)，醋酸調(diào)節(jié)pH值至Y；B:雅可風(fēng)NB助劑Zg/L，溫度T℃，純堿調(diào)節(jié)pH值 至 6.5、8.5、10.0。染色工藝曲線見圖1。

圖1 染色工藝曲線

2.4 實驗操作

采用母液配制儀配制濃度為Xg/L母液，磁力攪拌儀攪拌均勻后待用。染色前要保證染杯、移液管干凈，如有顏色用熱的皂液和水清洗干凈。移液前先用染料母液潤洗移液管2次，不同顏色染料須用蒸餾水清洗移液管后再用母液潤洗。

將錦綸在溫水中潤濕，擠干水分投入染浴中開始染色。

方法1：把質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%(owf)染液移進染杯中，補充所需要的水量，調(diào)節(jié)pH值為3.5、4.5、5.5，染浴從30 ℃以0.5 ℃/min的速度升溫到80 ℃，保溫10 min后加入雅可風(fēng)NB助劑 8 g/L繼續(xù)保溫10 min，然后以2 ℃/min升溫到98 ℃保溫60 min。取出織物洗干凈烘干，測試K/S值；染色后殘液利用紫外分光光度計測試吸光度，計算出上染百分率。

方法2：把質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%(owf)染液移進染杯中，補充所需要的水量，調(diào)節(jié)pH值為4.5，染浴從30 ℃以0.5 ℃/min的速度升溫到80 ℃，保溫10 min后加入雅可風(fēng)NB助劑 6、8、10 g/L 繼續(xù)保溫10 min，然后以2 ℃/min升溫到98 ℃保溫60 min。取出織物洗干凈烘干，測試K/S值；染色后殘液利用紫外分光光度計測試吸收度，計算出上染百分率。

方法3：把質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%(owf)染液移進染杯中，補充所需要的水量，調(diào)節(jié)pH值為4.5，染浴從30 ℃以0.5 ℃/min的速度升溫到80 ℃，保溫10 min后加入雅可風(fēng)NB助劑 8 g/L繼續(xù)保溫10 min，然后以2 ℃/min升溫到98 ℃保溫60 min。取出織物放入用純堿調(diào)節(jié)pH值為 6.5、8.5、10 的堿洗液中，升溫到80 ℃保溫20 min。取出織物水洗烘干，測試色牢度。

方法4：把質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%(owf)染液移進染杯中，補充所需要的水量，調(diào)節(jié)pH值為4.5，染浴從30 ℃以0.5 ℃/min的速度升溫到80 ℃，保溫10 min后加入雅可風(fēng)NB助劑 8 g/L繼續(xù)保溫10 min，然后以2 ℃/min升溫到98 ℃保溫60 min。取出織物放入純堿調(diào)節(jié)pH值為8.5的堿洗液中，升溫到 70、80、90 ℃保溫20 min。取出織物水洗烘干，測試色牢度。

2.5 染色織物K/S值測試

織物K/S值反映織物表面的顏色深度，是指不透明固體物質(zhì)的顏色給予的直觀深度感覺。表面深度的大小，常受固體物質(zhì)中有色物質(zhì)含量、有色物質(zhì)的物理狀態(tài)、固體表面的光學(xué)性質(zhì)等因素影響[10]。K/S值越大，表面織物顏色越深。染色纖維K/S值用Datacolor 600測色儀測定，測試條件為D65光源和10°觀察視角，每個實驗樣測試4次，計算其平均值。

2.6 上染百分率測試

利用紫外分光光度計測試母液以及染色殘液的吸光度(或透過率)，計算織物上染百分率。

上染百分率=(母液吸光度-殘液吸光度)/母液吸光度×100%

2.7 色牢度測試

參照GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》測試耐水洗色牢度；參照GB/T 3922—2013《紡織品 色牢度試驗 耐汗?jié)n色牢度》測試耐汗?jié)n色牢度。

2.8 重金屬萃取

參照GB/T 17593.2—2007《紡織品 重金屬的測定 第2部分:電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》，試樣用酸性汗液萃取后，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀在相應(yīng)分析波長下測定萃取液中鉛、鎘、砷、銅、鈷、鎳、鉻、銻8種重金屬元素的發(fā)射強度，對照標(biāo)準(zhǔn)工藝曲線確定各重金屬離子的濃度，計算出試樣中可萃取重金屬的含量。

3 實驗結(jié)果與討論

分別選取不同的染色pH值、雅可風(fēng)NB助劑用量、堿洗pH值和堿洗溫度進行單因素實驗。

3.1 染色pH值對染色效果的影響

取雅格賽特黃DNB、雅格賽特大紅DNB、雅格賽特深藍DNB、雅格賽特藏青SNB、雅格賽特黑 DNB分別按4%(owf)選取染液量，選取染液pH值分別為3.5、4.5、5.5，按方法1進行染色并測定K/S值，上染百分率及K/S值測試結(jié)果如表1所示。

表1 pH值對錦綸織物K/S值及上染百分率的影響

從表1可知：在pH值3.5～5.5范圍內(nèi)，錦綸纖維末端的氨基吸收質(zhì)子并與陰離子染料結(jié)合。pH值越低，吸收的染料量越多?？紤]到錦綸在強酸條件下易出現(xiàn)超飽和吸附，纖維會出現(xiàn)水解，但是pH值過高又會影響上染百分率。因此，染料用量在4%(owf)時，pH值應(yīng)控制在4.5左右。

3.2 雅可風(fēng)NB質(zhì)量濃度對染色效果的影響

雅格賽特黃DNB、雅格賽特大紅DNB、雅格賽特深藍DNB、雅格賽特藏青SNB、雅格賽特黑 DNB用量為4%(owf)配取染液，選取染液pH值為4.5，雅可風(fēng)NB助劑質(zhì)量濃度分別選取6、8、10 g/L，按方法2進行染色，染色后錦綸的K/S值，上染百分率測試結(jié)果如表2所示。

表2 雅可風(fēng)NB助劑質(zhì)量濃度對錦綸K/S值及上染百分率的影響

從表2可知：雅可風(fēng)NB助劑 對上染百分率的提高有明顯作用，增加雅可風(fēng)NB助劑質(zhì)量濃度能有效促進染料上染?？紤]到染料的溶解度及生產(chǎn)成本，染料質(zhì)量濃度為4%(owf)時，雅可風(fēng)NB助劑的質(zhì)量濃度控制在8 g/L。

3.3 堿洗后pH值對色牢度的影響

碳酸鈉在堿洗液中的作用是提供堿性條件，在堿性條件下，把錦綸織物表面浮色洗去。加入碳酸鈉，溶液pH值呈堿性，在堿洗之前，加入冰醋酸調(diào)節(jié)pH值分別使堿洗后殘液pH值為6.5、8.5、10.0。堿洗溫度選用80 ℃保溫20 min，按方法3染色，測試試樣的K/S值及色牢度結(jié)果如表3所示?？芍?，使用雅格賽特NB系列染料時，在堿性條件下洗滌能提高織物色牢度，但是堿洗pH值過高，會使得織物K/S值下降，染色深度下降，所以堿洗時的pH值控制在8.5左右最佳。

表3 堿洗后pH值對K/S值及色牢度的影響

3.4 堿洗溫度對色牢度的影響

在堿洗前，加入冰醋酸調(diào)節(jié)pH值分別使堿洗后殘液pH值為8.5。堿洗溫度分別選用70、80、90 ℃，保溫20 min。按方法4染色后測織物K/S值及色牢度，結(jié)果如表4所示。可以看出，堿洗時溫度對最終的色牢度有很大的影響?？紤]到成品顏色深度及能耗，堿洗溫度控制在80 ℃。

表4 不同溫度下堿洗錦綸的K/S值及色牢度

3.5 與常規(guī)酸性中性染料染色牢度對比

在同等表觀深度條件下，未固色處理的雅格賽特大紅DNB與固色處理的弱酸性大紅FGS的耐水洗色牢度和耐汗?jié)n色牢度對比以及未固色處理雅格賽特黑DNB與固色處理的中性黑M-R的耐水洗色牢度和耐堿汗色牢度進行對比，色牢度測試結(jié)果如表5所示。

表5 色牢度測試結(jié)果

從表5可以看出，在同等表觀深度下，不固色的雅格賽特大紅DNB耐水洗色牢度以及耐堿性汗?jié)n色牢度遠遠好于常規(guī)酸性大紅FGS,同樣地，雅格賽特黑DNB耐水洗色牢度以及耐堿性汗?jié)n色牢度比中性黑M-R好得多。

3.6 染色后織物可萃取重金屬測試對比

在同等表觀深度條件下，未固色處理的雅格賽特黑DNB未檢測出可萃取重金屬，固色處理的中性黑M-R染色后測試織物的可萃取重金屬鉻的含量為1.5 mg/L。Standard 100 by Oeko-tex 2019(服裝·配飾件·鞋類·家紡產(chǎn)品)中要求可萃取鉻的限量為1 mg/L。經(jīng)測試，在同等表觀深度下，雅格賽特黑DNB染色后織物上的重金屬鉻含量未檢出，符合Standard 100 by Oeko-tex 2019的限量要求，而中性黑M-R織物上測出鉻含量為1.5 mg/L, 不符合要求。

4 結(jié) 論

①雅格賽特NB系列染料是具有新型活性基團的染料，結(jié)構(gòu)中不含有重金屬離子，所染色織物符合Standard 100 by Oeko-tex 2019紡織品可萃取重金屬的限量要求。

②與傳統(tǒng)酸性和中性染料相比，雅格賽特NB系列染料無需固色就能使織物取得較高的色牢度。

③雅格賽特NB系列染料在錦綸上最佳染色工藝為：染料用量4%(owf)，染色pH值控制在4.5左右，雅可風(fēng)NB助劑質(zhì)量濃度8 g/L，后處理堿洗溫度為80 ℃、pH值為8.5。