紫外線預(yù)處理對(duì)羊毛織物活性染料染色性能的影響

李 淼，符 蓉

（東明大學(xué)，韓國(guó)釜山 612022）

羊毛織物是一種珍貴的紡織品，具有優(yōu)異的彈性、良好的保暖性，制作的服裝典雅大方，深受消費(fèi)者喜愛。羊毛織物是最復(fù)雜的天然纖維織物，表面覆蓋鱗片，形態(tài)結(jié)構(gòu)特殊，染料及助劑等化學(xué)藥品難以進(jìn)入纖維內(nèi)部，導(dǎo)致羊毛織物染色困難，提高羊毛織物染色性能成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)［1-2］。表面改性可以改善羊毛纖維的染色性能，使羊毛織物可以在較溫和的條件下染色、整理，一直是羊毛織物染色工藝的研究熱點(diǎn)［3-4］。羊毛纖維表面改性可分為化學(xué)改性和物理改性，化學(xué)改性會(huì)消耗大量化學(xué)藥品，增加污水排放，不利于染整工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［5］；物理改性包括等離子體、超聲波、輻射等改性方式，不僅能有效減少化學(xué)藥品的使用和印染廢水的排放，還可以降低染色溫度，減少能源消耗，已經(jīng)成為染整工業(yè)的一種趨勢(shì)［6-7］。紫外線輻照在改善織物表面性能的同時(shí)不會(huì)影響其主體性能，當(dāng)織物暴露在紫外線下時(shí)，表面纖維吸收紫外線，產(chǎn)生高活性自由基，提升染色性能，適用于多種纖維織物［8-9］?；钚匀玖鲜且环N合成染料，在水中溶解度很低，可以通過形成活性微粒與聚酯鏈相互作用，對(duì)疏水性織物進(jìn)行染色和印花［10-11］。本文以紫外線輻照對(duì)羊毛織物進(jìn)行預(yù)處理，再用活性染料Lanasol 紅2G 進(jìn)行染色，研究紫外線功率、輻照時(shí)間、染色溫度、浴比、pH 以及染色時(shí)間對(duì)上染率的影響，并研究染色后羊毛織物的耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

織物：純羊毛漂白針織物（160 g/m2）。

試劑：活性染料Lanasol 紅2G、活性紅K-2BP、活性劑、元明粉、pH 緩沖劑（均為分析純）。

儀器：自制紫外線輻射箱（光源功率可調(diào)節(jié)），GR202-35 型高溫高壓染色機(jī)（無錫前州印染設(shè)備有限公司），L-12C 型數(shù)顯恒溫水浴鍋（廈門瑞比機(jī)械有限公司），F(xiàn)A2104N 型電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司），752N 型紫外-可見分光光度計(jì)（上海精科實(shí)業(yè)有限公司）。

1.2 羊毛織物染色

1.2.1 紫外線輻照預(yù)處理

在自制紫外線輻照箱中進(jìn)行預(yù)處理：將羊毛織物平放于紫外燈下，調(diào)節(jié)不同功率照射不同時(shí)間。

1.2.2 染色工藝

始染溫度30 ℃，加入助劑后保溫一段時(shí)間，加入染料，升溫到設(shè)定溫度，保溫一定時(shí)間后降溫排水，80 ℃下還原清洗，降溫排水，調(diào)節(jié)pH 至中性。

1.3 測(cè)試

1.3.1 上染率

利用紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)定染液吸光度，利用殘液比色法計(jì)算上染率=（A0/A1-1）×100%，式中，A0、A1分別為染液染色前后的吸光度。

1.3.2 色牢度

耐皂洗色牢度：按照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取窚y(cè)定，用GB/T 250—2008變色用灰色樣卡、GB/T 251—2008 沾色用灰色樣卡評(píng)級(jí)。

耐摩擦色牢度：按照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取窚y(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 羊毛織物染色性能的影響因素

2.1.1 輻照時(shí)間

由圖1 可以看出，未經(jīng)紫外線預(yù)處理時(shí)，羊毛織物上染率最低，說明紫外線預(yù)處理有利于提升羊毛織物的上染率。隨著紫外線輻照處理時(shí)間的延長(zhǎng)，羊毛織物的上染率逐漸提高，在40 min 時(shí)達(dá)到最高，進(jìn)一步延長(zhǎng)紫外線輻照時(shí)間，上染率緩慢下降。這是由于紫外線輻照處理時(shí)間較短，羊毛纖維上的—NH2會(huì)轉(zhuǎn)變成—NH3+，表面的正電性增強(qiáng)，有利于染色，上染率上升；當(dāng)紫外線輻照處理時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，羊毛纖維側(cè)基上的—OH 被氧化成—COO-，表面的負(fù)電性增強(qiáng)，不利于染色，上染率下降［12］。因此，紫外線輻照時(shí)間選擇40 min為宜。

圖1 紫外線輻照時(shí)間對(duì)羊毛織物染色性能的影響

2.1.2 紫外線功率

由圖2 可以看出，隨著紫外線功率的增加，羊毛織物的上染率逐漸提高，80 W 時(shí)達(dá)到最高，繼續(xù)提高紫外線功率，上染率呈下降趨勢(shì)。原因與紫外線輻照時(shí)間對(duì)羊毛織物染色性能的影響類似［12］。因此，紫外線功率選擇80 W 為宜。

圖2 紫外線功率對(duì)羊毛織物染色性能的影響

2.1.3 染色溫度

由圖3 可以看出，羊毛織物的上染率隨著溫度的升高而逐步提高，60 ℃時(shí)上染率為76.2%，80 ℃時(shí)上染率達(dá)到最大值83.7%，進(jìn)一步升高染色溫度，上染率不再繼續(xù)增加。這是由于羊毛織物具有疏水性和致密性，在低溫狀態(tài)下不易膨脹，纖維幾乎不吸水，當(dāng)溫度升至80 ℃時(shí)，纖維結(jié)構(gòu)被打開，纖維大分子劇烈振動(dòng)，此時(shí)染料最容易進(jìn)入纖維內(nèi)部［13］。因此，染色溫度選擇80 ℃為宜。

圖3 染色溫度對(duì)羊毛織物染色性能的影響

2.1.4 浴比

由表1 可以看出，浴比越小，羊毛織物上染率越高，殘液中的染料量越少，排放的印染廢水濃度越低。當(dāng)浴比低于1∶20 時(shí)，羊毛織物出現(xiàn)明顯的染色不均勻現(xiàn)象，浴比為1∶20、1∶30、1∶40 時(shí)，染色后的羊毛織物用肉眼觀察無明顯差別，說明在上述浴比條件下，羊毛織物均具有良好的染色均勻性。從保護(hù)環(huán)境和節(jié)約染料的角度考慮，浴比選擇1∶20為宜。

表1 浴比對(duì)羊毛織物染色性能的影響

2.1.5 pH

由圖4 可知，隨著pH 增加，活性染料對(duì)羊毛織物的上染率逐漸增加，pH 為7 時(shí)，上染率達(dá)到最高，當(dāng)pH 大于7 時(shí)，上染率緩慢下降。這是因?yàn)榛钚匀玖显谥行詶l件下較穩(wěn)定，但是在酸性和堿性條件下易水解［14］。在本實(shí)驗(yàn)中，適宜的染浴pH 為7，此時(shí)活性染料對(duì)羊毛織物具有較好的上染效果，而且中性染浴可以減少還原清洗工藝中水資源的浪費(fèi)。

圖4 染浴pH 對(duì)羊毛織物染色性能的影響

2.1.6 染色時(shí)間

由圖5 可以看出，隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng)，上染率不斷提高，50 min 時(shí)接近最大值，進(jìn)一步延長(zhǎng)染色時(shí)間，上染率不再明顯增加。這可能是因?yàn)榛钚匀玖蠌娜疽褐猩先局裂蛎椢锷闲枰欢ǖ臅r(shí)間，超過50 min 后，由于羊毛織物的染色已基本飽和，繼續(xù)延長(zhǎng)染色時(shí)間，上染率不再明顯增加?？紤]到維持染浴溫度的能耗，染色時(shí)間選擇50 min為宜。

圖5 染色時(shí)間對(duì)羊毛織物染色性能的影響

2.2 色牢度

如表2 所示，在優(yōu)化染色工藝條件下，活性染料對(duì)羊毛織物染色可以獲得良好的牢度特性（各項(xiàng)染色牢度均在4 級(jí)以上），滿足服用性能要求。這主要是由于活性染料分子中的苯環(huán)對(duì)經(jīng)過紫外線輻射的織物具有較好的親和力，對(duì)洗滌劑、熱、光和摩擦等介質(zhì)具有抵抗力。

表2 染色后羊毛織物的色牢度

3 結(jié)論

紫外線預(yù)處理能顯著提高羊毛織物的上染率，染色的優(yōu)化工藝條件：紫外線功率80 W，輻照時(shí)間40 min，染色溫度80 ℃，浴比1∶20，pH 7，染色時(shí)間50 min，此時(shí)上染率可達(dá)83.7%。染色后的羊毛織物具有良好的耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度，滿足服用織物要求。