氨綸上色劑對錦氨織物染色同色性及色牢度的影響

蔣吾偉，賴忠開，邢亞杰，郝海濤，陳 旭，李永強(qiáng),1b

(1.浙江理工大學(xué)，a.紡織科學(xué)與工程學(xué)院(國際絲綢學(xué)院)；b.生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心，杭州 310018；2.傳化智聯(lián)股份有限公司，杭州 311215)

目前在提升氨綸染深性方面，研究主要集中于優(yōu)選染料[5-6]或者在氨綸紡絲過程中添加改性劑，制備易染氨綸[7-8]，但這些方法或應(yīng)用范圍局限，或成本較高。為此，錦氨染色實(shí)際生產(chǎn)中，通常會添加少量分散染料來提升氨綸顏色深度，遮蓋錦氨色差，但是牢度仍然不理想[9]。為了改善錦氨織物色牢度，目前通常采用固色劑固色的方式[10-12]，或者在染色過程中添加氨綸防沾色劑[13-14]，但是這些方式又無法改善錦氨同色性較差的問題。氨綸上色劑是一種含有氨基的酯類物質(zhì)，與氨綸結(jié)構(gòu)相似，因此可以較好地吸附在氨綸表面，同時(shí)助劑中的氨基為酸性染料上染氨綸提供了染座，可改善錦氨織物染色過程中氨綸的上色性能，增加錦氨同色性且改善織物色牢度[15]。但目前關(guān)于氨綸上色劑的應(yīng)用研究報(bào)道較少，本文探討了氨綸上色劑用量以及應(yīng)用于不同單色和拼混酸性染料時(shí)，氨綸上色劑對錦氨K/S值、同色性及色牢度的影響，對錦氨織物染色的實(shí)際生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

織物：錦綸塔絲隆(115 g/m2)，氨綸(4.44 tex，浙江華峰氨綸股份有限公司)，錦氨針織物(212 g/m2，21% 氨綸、79% 錦綸)

試劑：酸性紅337、酸性黃199、酸性藍(lán)324、酸性紅88、酸性橙7、酸性藍(lán)25、酸性紅414、酸性黃220、酸性藍(lán)317、酸性大紅FGS、分散大紅GS、分散深藍(lán)HGL、分散黑ECT，以上染料均為工業(yè)級，由浙江恒生印染有限公司提供；去油劑TF-109H、氨綸上色劑TF-217s、固色劑TF-506s，以上試劑為工業(yè)級，由浙江傳化智聯(lián)股份有限公司提供。

儀器：DYE-24型紅外染色機(jī)(上海千立自動化設(shè)備有限公司)，Datacolor SF 600X測色配色儀(美國Datacolor公司)，SW-12AII型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)(溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠)，AFK-S型氨綸專用編織機(jī)(上海意承實(shí)業(yè)有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 染色工藝流程

具體的染色工藝流程如下：

前處理工藝：去油劑TF-109H 1 g/L，Na2CO31 g/L，浴比1∶30，時(shí)間30 min，溫度95 ℃。

皂洗工藝：皂洗劑TF-230M 0.5 g/L，浴比 1∶40，時(shí)間20 min，溫度50 ℃。

固色工藝：固色劑TF-506s 3%(owf)，時(shí)間 20 min，溫度75 ℃。

1.2.2 單色染料染色

氨綸(氨綸專用編織機(jī)編織襪片)：0.5 g，錦綸：0.5 g，酸性染料：3%(owf)，氨綸上色劑：x%(owf)，浴比：1∶50，pH值：4.5。工藝曲線如圖1所示。

圖1 染色工藝曲線

1.2.3 拼混染料染色

4種顏色拼混染料配方以及所添加分散染料用量如表1所示。其余染色工藝同1.2.2。

表1 拼混染料配方及添加分散染料用量

1.3 測試方法

1.3.1K/S值測試

染色織物表觀得色量通常由K/S值來表示，在一定條件下K/S值越大，織物的顏色越深。采用SF600X Datacolor測色光譜儀測試織物的K/S值，取不同位置平行測量3次取平均值，D65光源。

1.3.2 染料IOB值計(jì)算

染料的IOB值(Inorganic organic balance)是指染料的無機(jī)性有機(jī)性平衡值，IOB值越小，染料的疏水性越強(qiáng)，反之染料親水性越強(qiáng)[16]。染料IOB值可依據(jù)染料分子結(jié)構(gòu)中基團(tuán)的無機(jī)性值和有機(jī)性值計(jì)算[17]。以酸性紅337為例(分子式示意如圖2所示)，無機(jī)性值：氟(5×3)、苯環(huán)(15)、偶氮基(30)、奈環(huán)(60)、亞氨基(70)、羥基(100)、磺酸基(250)、鈉離子(500)，共計(jì)1040；有機(jī)性值：碳(20×16)、氟(5×3)，共計(jì)335；染料IOB值：無機(jī)性值/有機(jī)性值為3.10。

圖2 酸性紅337分子式示意

1.3.3 染料BDI值測試

染料提升力指數(shù)BDI值可表征染料染深性，按照GB/T 21875—2016《染料提升力的測定》，以染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%為基準(zhǔn)，計(jì)算各單色染料的BDI值。

1.3.4 錦氨同色性和氨綸K/S值提升率測試

為了考察錦氨同色性，通過比較錦綸和氨綸的K/S值評判，引入同色性平衡值K，計(jì)算公式見式(1)。

K=(K/S)n/(K/S)P

(1)

式中：(K/S)n為錦綸K/S值，(K/S)P為氨綸K/S值，均為相同最大吸收波長下K/S值。

氨綸K/S值在使用上色劑染色后有明顯的變化，氨綸K/S值提升率由式(2)計(jì)算得到。

(K/S)E/% =(K/S)1/(K/S)0×100

(2)

式中：(K/S)E為K/S值提升率，(K/S)1為加入上色劑染色氨綸K/S值，(K/S)0為未用上色劑染色氨綸K/S值。

1.3.5 耐皂洗色牢度測試

參照GB/T3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》中B(2)的實(shí)驗(yàn)方案，測試織物的變色牢度和沾色牢度。貼襯織物分別為羊毛、腈綸、滌綸、錦綸、棉和醋酯。

2 結(jié)果與討論

2.1 氨綸上色劑用量對錦氨織物K/S值的影響

使用酸性紅414對錦綸和氨綸同浴染色，對比加入不同氨綸上色劑和不同用量對錦綸和氨綸K/S值的影響，結(jié)果如圖3所示。不加氨綸上色劑時(shí)，染色后錦綸K/S值為21.4，氨綸K/S值為 13.6，二者相差較大，且由于酸性染料與氨綸結(jié)合力相對較弱，氨綸上的染料在經(jīng)皂洗固色后掉落較多，導(dǎo)致最終錦綸與氨綸色差增大。在加入氨綸上色劑之后，與氨綸結(jié)構(gòu)類似的陽離子組分會先吸附在氨綸上，為染料提供氨基染座，使得部分原本會上染錦綸的染料在氨綸上染色固著，且經(jīng)過皂洗和固色之后，仍能保留在氨綸上，最終提升氨綸K/S值，降低錦綸K/S值。在添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)1% TF-217s時(shí)，固色后氨綸K/S值由11.3提高至12.6，錦綸K/S值由20.5降低至20.2。此效果隨著氨綸上色劑用量的提升而增加。當(dāng)氨綸上色劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，錦綸K/S值由20.5降低至18.3，下降較多，由于通常錦氨織物錦綸占比較高，掉色較多時(shí)不利于錦氨染色品的實(shí)際生產(chǎn)，所以氨綸上色劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于3%。后續(xù)的實(shí)驗(yàn)主要采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%和2%的TF-217s，重點(diǎn)考察氨綸的K/S值變化情況。另外對比市場樣1和市場樣2，氨綸上色劑TF-217s對氨綸K/S值提升更多，對錦綸K/S值下降較少，效果顯著優(yōu)于市場樣1和2。這是由于市場樣1和市場樣2中的陽離子組分雖然會吸附在氨綸上為染料提供染座，但同時(shí)也會在染浴中與陰離子染料結(jié)合生成難溶性色淀，導(dǎo)致上色性不佳。而TF-217s中除了陽離子組分，還包含聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑，可緩解染料與上色劑在染浴中的結(jié)合，因此可讓更多染料上染纖維。

圖3 氨綸上色劑用量對錦/氨織物K/S值的影響

2.2 氨綸上色劑應(yīng)用于不同染料時(shí)對氨綸K/S值的影響

為了探究TF-217s應(yīng)用于不同染料時(shí)對氨綸K/S值的影響，采用淺中深三原色的單色染料進(jìn)行染色，分別是淺色：酸性紅337、酸性黃199、酸性藍(lán)324；中色：酸性紅88、酸性橙7、酸性藍(lán)25；深色：酸性紅414、酸性黃220、酸性藍(lán)317。氨綸K/S值如圖4所示。

圖4 氨綸上色劑應(yīng)用于不同單色染料時(shí)對氨綸K/S值的影響

由圖4可知，TF-217s在應(yīng)用于淺中深三原色酸性染料時(shí)都可以對氨綸K/S值有提升作用。且經(jīng)過皂洗固色后，添加TF-217s后的氨綸比空白樣K/S值都高，這表明通過TF-217s而上染到氨綸上的染料可進(jìn)入纖維內(nèi)部，經(jīng)皂洗固色后，中、深色染料染色有較多保留，淺色染料染色保留較少，但都比空白樣有明顯的改善。

不同的酸性染料上染到氨綸上K/S值不同，這與染料的IOB值有關(guān)。如圖5所示，在相同結(jié)構(gòu)類型的染料中，氨綸染色后K/S值隨著染料IOB值的減小而增加。這是由于氨綸分子結(jié)構(gòu)上有較多的憎水性的酯基和脲基，屬于疏水性纖維。而IOB值越小，染料越疏水。根據(jù)相似相親的原則，疏水性越高的染料越容易上染氨綸。

圖5 不同染料染色氨綸K/S值與染料IOB值相關(guān)性

在錦氨同浴染色中加入氨綸上色劑TF-217s之后，對于不同染料，TF-217s對氨綸K/S的提升率也不同。如圖6所示，TF-217s對氨綸K/S的提升率與染料的BDI值成正相關(guān)，即染料的BDI值越高，加入TF-217s之后對氨綸K/S值的提升也越明顯。因?yàn)锽DI值反映的是染料的染深性，在相同用量的TF-217s的情況下，染料的BDI值高，染深性好，氨綸得色越深，K/S值也越高。

圖6 氨綸K/S值提升率與染料BDI值相關(guān)性

2.3 氨綸上色劑對錦氨織物同色性的影響

在使用拼混染料對錦氨面料染色時(shí)，為了改善錦綸與氨綸之間的色差，通常采用添加少量分散染料的方式。分散染料可上染疏水性的氨綸，而錦綸對分散染料有選擇性，分散染料不易上染錦綸。為了探究氨綸上色劑TF-217s對錦氨同浴染色時(shí)錦氨同色性的影響，以同色性平衡值K值為指標(biāo)，選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1% 和2%的TF-217s與分散染料做對比，結(jié)果如圖7所示。對于4種拼混染料，在未加任何助劑時(shí)，K值都顯著高于1，表示錦綸比氨綸顏色深。在加入分散染料之后，K值都有所下降，表明分散染料的加入確有遮蓋氨綸淺色，改善錦氨色差的效果。而添加TF-217s后，K值下降程度更大。對于大紅來說加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的TF-217s后，K值為1.006，此時(shí)錦綸與氨綸之間色深接近，色差改善明顯。對于另外三支染料，在加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2% 的TF-217s后K值均小于1，表明此時(shí)氨綸比錦綸色深更淺，添加的TF-217s有些過量。為達(dá)到較佳錦氨同色性效果，染咖啡色氨綸上色劑TF-217s質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于1%，大紅、藏青和黑色質(zhì)量分?jǐn)?shù) 1%～2% 為宜。

圖7 氨綸上色劑對錦氨織物同色性的影響

2.4 氨綸上色劑對錦氨織物耐皂洗色牢度的影響

以錦氨針織物為染色對象，選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%和2%的TF-217s與分散染料做對比，考察其對耐皂洗牢度的影響，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，四支拼混染料的空白樣變色牢度評級均在3～4級至4級。在添加TF-217s之后，變色牢度提高至4～5級。這是由于在染色浴中，陽離子性的TF-217s可吸附在氨綸上為陰離子酸性染料提供“染座”，以此來提高酸性染料與氨綸的結(jié)合力，從而提高氨綸的耐皂洗牢度。而添加分散染料之后，雖然可以改善錦氨色差，但變色牢度只有3級至3～4級。這是由于分散染料微小顆粒可在染色中進(jìn)入氨綸軟鏈段，提高上染率，然而氨綸軟鏈段結(jié)構(gòu)松散，在后續(xù)染整加工過程中，分散染料也易從纖維內(nèi)部遷出，因此牢度較差。在沾色牢度評級方面，酸性染料對錦綸親和力較高，容易對錦綸沾色。四支拼混染料的空白樣錦綸沾色均為3級至3～4級。加入氨綸上色劑TF-217s后可提高半級至一級。而分散染料容易對滌綸沾色，加入分散染料染料后，滌綸沾色牢度均有半級至一級的下降。TF-217s整體沾色牢度評級均優(yōu)于分散染料。

表2 氨綸上色劑對錦氨織物耐皂洗色牢度的影響

3 結(jié) 論

選用氨綸上色劑對錦氨織物同浴染色進(jìn)行研究，探討了氨綸上色劑的用量以及應(yīng)用于不同染料時(shí)對錦氨織物染色同色性及耐洗色牢度的影響，結(jié)論如下：

a)在使用酸性染料對錦氨織物同浴染色時(shí)，加入氨綸上色劑可提高氨綸K/S值，此效果隨著氨綸上色劑用量的提升而提升；改善錦氨同色性，上色劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%～2%為宜。

b)氨綸上色劑TF-217s在應(yīng)用于淺中深紅黃藍(lán)等多種酸性染料時(shí)均有提高氨綸K/S值的作用，其提升效果對不同染料不一。在相同結(jié)構(gòu)類型的染料中，染色后氨綸K/S值隨IOB值的減小而增加。氨綸上色劑對氨綸K/S值的提升率與染料BDI值成正相關(guān)。

c)氨綸上色劑TF-217s在應(yīng)用于單色染料和拼混染料時(shí)，可有效改善錦氨同色性，錦氨織物耐洗色牢度有提升，并優(yōu)于使用分散染料的情況。