一種無(wú)溶劑無(wú)醛固色劑的制備和應(yīng)用

盧麗華，賀娟娟

[亨斯邁紡織染化（中國(guó)）有限公司，廣東 廣州 511447]

固色劑是紡織行業(yè)中不可缺少的重要助劑之一[1]。人們?cè)诔缟凶匀?、愛護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展浪潮的推動(dòng)下，紡織化學(xué)品環(huán)保和安全性問題也越來越引起人們的關(guān)注，自20世紀(jì)50年代第一代含醛固色劑問世，對(duì)現(xiàn)有固色劑的改進(jìn)和新無(wú)醛固色劑的開發(fā)一直是紡織工業(yè)的發(fā)展方向[2]。

纖維素纖維由于吸濕性和透氣性極佳，穿著舒適，深受人們的喜愛。活性染料因其價(jià)格低廉、色譜齊全和纖維素以化學(xué)鍵的方式結(jié)合等特點(diǎn)[3]，是纖維素織物染色的主要方式，雖然活性染料通過共價(jià)鍵、離子鍵、氫鍵等方式與織物結(jié)合，相對(duì)傳統(tǒng)染料，色牢度有所提升，但是后期的處理過程中仍會(huì)存在染料的遷移和褪色等問題，危害人體和污染環(huán)境[4-5]。因此，活性染料染色完成后，仍需使用固色劑。

近年來，隨著環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)和全球各國(guó)家對(duì)環(huán)境的重視，各種環(huán)保法規(guī)的建設(shè)日趨完善[6]。對(duì)清潔生產(chǎn)和產(chǎn)品的環(huán)保要求越來越高，致使低揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）成為一種趨勢(shì)。各種溶劑型產(chǎn)品迅速向環(huán)保、安全、低毒、低VOC甚至無(wú)溶劑產(chǎn)品發(fā)展。

本項(xiàng)目結(jié)合實(shí)際需求，對(duì)現(xiàn)有的一種性能優(yōu)異的無(wú)醛固色劑制備工藝進(jìn)行改進(jìn)，制備出一種無(wú)溶劑的無(wú)甲醛固色劑，并研究其對(duì)染色纖維素織物色光、色牢度、日曬牢度和耐堿汗牢度的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑和儀器

織物：針織棉（漂白雙面），多纖布。

試劑：二乙烯三胺、雙氰胺、氯化銨、乙二醇、丙三醇、硫酸鈉、碳酸鈉（市售）、去離子水，NOVACRON Scarlet LS-2G，LYOPRINT RG、ALBAFLOW CIR（Huntsman）。

儀器：紅外線染色機(jī)（Mathis labomat），Color-Eye 7000A電腦測(cè)色配色（GretagMacbethTM），織物縮水率烘箱[YG（B）741型 溫州市大榮紡織儀器有限公司]。

1.2 固色劑的制備

稱取15 g溶劑或水到四口燒瓶中，加入一定量的氯化銨固體，攪拌均勻，直至全部溶解，開啟氮?dú)獗Ｗo(hù)，升溫至90 ℃，然后在40 min內(nèi)滴加一定量的二乙烯三胺，調(diào)節(jié)至pH=10左右，再往體系加入雙氰胺25 g，升溫至140 ℃，保溫45 min，停止加熱。待溫度降至90 ℃，迅速倒入60g 水，用冰醋酸調(diào)節(jié)溶液至中性，制備得固色劑液體，備用[7]。合成樣品名稱和對(duì)應(yīng)使用的溶劑如表1所示。

表1 合成樣品名稱和對(duì)應(yīng)使用的溶劑

1.3 染色工藝

活性染料染色工藝曲線如圖1所示。

圖1 活性染料染色工藝曲線

1.4 固色工藝

織物：活性染料NOVACRON Scarlet LS-2G染色漂白雙面針織棉（大紅）。工藝配方如表2所示。

表2 工藝配方

工藝流程：以2 ℃/min 升溫至40 ℃，保溫20 min（活性染料染色布料），然后取出，脫水1 min，置于60 ℃的恒溫烘箱中烘干備用。

1.5 測(cè)試方法

1.5.1 色變

樣品織物折疊2層，使用GretagMacbethTMColor-Eye 7000A電腦測(cè)色配色儀測(cè)定其色光，不同位置測(cè)兩次，計(jì)算平均值。顏色變化以未經(jīng)固色處理的試樣為基準(zhǔn)，計(jì)算其ΔE。

1.5.2 耐水洗色牢度

按ISO 105-C06：2010《紡織品 水色牢度試驗(yàn) 第C06部分：耐家庭和商業(yè)洗滌色牢度》A2S部分測(cè)定。

1.5.3 耐日曬色牢度

按 ISO 105-B02：2014《紡織品 色牢度試驗(yàn) 第B02部分：耐人造光色牢度：疝弧燈試驗(yàn)：》測(cè)定。

1.5.4 耐堿汗色牢度

按ISO 105-E04：2013《紡織品 色牢度試驗(yàn)第E04部分：耐汗?jié)n色牢度》測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 對(duì)染色棉織物色光的影響

按照“1.4”的固色工藝，改變固色劑的用量，再按“1.5.1”的測(cè)試方式進(jìn)行評(píng)估，不同溶劑合成的固色劑和不同固色劑用量對(duì)活性染料染色棉織物色牢度的影響，見表3。

表3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的固色劑對(duì)棉織物色光的影響

由表3可知，在未固色的情況下，染料色光無(wú)變化。色光的變化率隨著固色劑用量的增加而增大。其中，無(wú)溶劑固色劑Z對(duì)染色棉織物的色光影響相對(duì)最大，可能是合成過程中殘余的胺基相對(duì)含溶劑的P和G多，固色過程中，與活性染料的——OH，——NH等活性基團(tuán)反應(yīng)，導(dǎo)致色光的變化增大，可是仍然能達(dá)到4～5級(jí)（0.40≤△E≤1.25）[7-8]，兩個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)下色變影響都不大，能滿足正常生產(chǎn)的要求。

2.2 染色棉織物耐水洗色牢度的影響

按照“1.4”的固色工藝，改變固色劑的用量，再按“1.5.2”的測(cè)試方式進(jìn)行評(píng)估，不同固色劑和固色劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)活性染料染色棉織物耐水洗色牢度的影響，見表4。

表4 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的固色劑對(duì)棉織物耐水洗色牢度的影響

由表4可知，無(wú)溶劑固色Z無(wú)論1%或者2% 的用量均能達(dá)到溶劑固色劑P和G的耐水洗色牢度等級(jí)，4級(jí)以上，遠(yuǎn)高于未固色的染色棉織物，耐水洗色牢度較好，可以滿足工廠生產(chǎn)的需要。無(wú)溶劑固色劑成功制備。

2.3 耐日曬色牢度

按照“1.4”的固色工藝，改變固色劑的用量，再按“1.5.3”的測(cè)試方式進(jìn)行評(píng)估。不同固色劑和固色劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)活性染料染色棉織物耐日曬色牢度的影響如表5所示。

表5 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的固色劑對(duì)棉織物耐日曬色牢度的影響

由表5可知，自制無(wú)溶劑固色劑Z幾乎不影響織物的耐日曬色牢度，對(duì)織物的耐日曬色牢度影響非常小，與空白樣品相當(dāng)。含溶劑的固色劑P和G會(huì)對(duì)染色棉織物的色牢度有影響，其中G對(duì)耐日曬色牢度的影響較大，表明溶劑的氧化和殘余溶劑的蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致織物的耐日曬色牢度下降。

2.4 對(duì)染色棉織物耐堿汗色牢度

按照“1.4”的固色工藝，改變固色的用量，再按“1.5.4”的測(cè)試方式進(jìn)行評(píng)估。不同固色劑和固色劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)活性染料染色棉織物耐堿汗色牢度的影響如表6所示。

表6 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的固色劑對(duì)棉織物耐堿汗牢度的影響

由表6可知，染色棉織物經(jīng)無(wú)溶劑固色劑Z或含有溶劑固色劑P/G處理后，耐堿汗色牢度大大提升，滿足國(guó)標(biāo)和ISO要求。無(wú)溶劑固色劑對(duì)活性染料染色棉的耐堿汗色牢度提升能力與含溶劑的固色劑相當(dāng)，并隨用量增加，耐堿汗能力的提升能力增強(qiáng)也再次表明，無(wú)溶劑并沒有影響固色劑合成反應(yīng)的正常進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

通過上述應(yīng)用測(cè)試和分析可得，成功制備出低VOC、無(wú)溶劑的無(wú)醛固色劑，該固色劑對(duì)活性染料染色棉織物的色光和耐日曬色牢度影響較小，卻能大大提升織物的耐水洗色牢度和耐堿汗色牢度，無(wú)論1%或2%的用量，均能達(dá)到4級(jí)或5級(jí)，媲美傳統(tǒng)含溶劑工藝的無(wú)醛固色劑，符合當(dāng)今清潔生產(chǎn)和保護(hù)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展的要求，具有廣闊的市場(chǎng)前景。