真丝绸低尿素活性染料印花技术研究

丁春燕，汪 澜，方浩雁，谢湘宁

(1.浙江理工大学 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，杭州 310018；2.杭州万事利集团丝绸科技有限公司，杭州 310021)

真丝绸低尿素活性染料印花技术研究

丁春燕1，汪 澜1，方浩雁2，谢湘宁2

(1.浙江理工大学 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，杭州 310018；2.杭州万事利集团丝绸科技有限公司，杭州 310021)

针对活性染料印花中使用大量尿素而污染水源的问题，以真丝绸02双绉为研究对象，使用三甘醇作为尿素替代品来部分代替尿素对其进行活性染料印花。通过测试印花品K/S值和色差值，研究了三甘醇的比例对单色、双拼色及三拼色印花品性能的影响，同时对三甘醇取代前后织物的染料渗透率和印花色牢度进行比较。结果表明，尿素与三甘醇的最佳混拼比为25∶75，此时印花织物的渗透率、耐摩擦牢度及耐洗色牢度达到全尿素印花水平。

真丝绸；活性染料印花；尿素；三甘醇；K/S值；色差

在活性染料印花中，由于染料用量大而用水少，故需加入大量的尿素来助溶，同时尿素又起吸湿与膨化作用，能在汽蒸时释放锁住的水分，为染料与纤维的固着提供有利的条件，并且使纤维充分溶胀而加速染料的固着[1-2]。但是，尿素排入水源中，自然分解成CO2和含N化合物，后者可加速藻类物质的生长，最终引起水质富营养化现象[3-4]。所以，在环境问题越来越受关注的当今世界，减少尿素用量成为急需解决的课题。

近年来，减少尿素用量的研究虽有所报道，如在使用尿素替代品方面，有使用双氰胺和某些助剂来代替尿素的，但效果均不理想，或者不能达到全尿素印花效果或者仍无法摆脱对环境造成污染，故均未真正实现工业化[5-7]。三甘醇是一种具有良好吸湿性和助溶剂的物质，且它的分子中不含N元素，对环境不造成任何威胁[8]。故本研究拟将三甘醇作为尿素的替代品，探讨在真丝绸上削减尿素用量的活性染料印花技术，从而达到减少印花废水中氨氮含量的目的。

1 实验部分

1.1 实验材料和仪器

实验材料：真丝02双绉、活性红P-BN、活性黄P-6GS、活性蓝P-3R、活性黑P-3S(杭州凯达丝绸印染有限公司)、尿素(工业)、三甘醇(分析纯)、防染盐S(95 %)、碳酸氢钠(分析纯)、无水碳酸钠(分析纯)、海藻酸钠浆(工业)、净洗剂209(工业)。

实验仪器：SF600X-Datacolor测色配色仪(美国DataColor公司)，miniMDF/767磁棒印花机(奥地利Zimmer公司)，电子天平(常州市天之平仪器设备有限公司)，101-3型不锈钢数显电热鼓风干燥箱(上海锦屏仪器仪表有限公司通州分公司)，汽蒸锅(上海华线医用核子仪器有限公司)，JJ-1精密增力电动搅拌器(金坛市江南仪器厂)。

1.2 实验与测试方法

1.2.1 印花工艺

工艺流程：调浆→印花→烘干→汽蒸(102～104 ℃，8～10 min)→水洗→皂煮(95 ℃，10 min)→水洗→烘干。

处方：海藻酸钠原糊X %，水X/2 %，尿素Y %，三甘醇(5.6－Y)%，活性染料3 %，碳酸氢钠3 %，防染盐S 1 %。当全尿素印花时，Y＝5.6。

1.2.2 测试方法

1.2.2.1 K/S值

用SF600X Datacolor计算机测色配色仪测定印花后织物的K/S值。按照Kuberlka-Munk理论，表达式如下：

(K/S)λ＝(1－Rλ)2/2Rλ

式中：K为吸收系数，S为散射系数，Rλ为样品光谱反射率。

1.2.2.2 色 差

用SF600X Datacolor计算机测色配色仪测定印花后织物的ΔE值。

1.2.2.3 渗透率

用SF600X Datacolor计算机测色配色仪测定印花后织物正反面K/S值，然后用下列公式计算：

式中：(K/S)1，(K/S)2分别表示印花织物反面和正面的得色量。

1.2.2.4 耐摩擦牢度

参照GB/T 3920—1997《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》测试，用灰色样卡评定干摩擦布和湿摩擦布的沾色级数。

1.2.2.5 耐洗色牢度

参照GB/T 3921.1—1997《纺织品 色牢度检测方法 耐洗色牢度的检测方法》在SW12AⅡ耐洗色牢度试验仪上测定，用灰色样卡评定真丝织物的退色级数，用沾色样卡评定贴衬的棉和真丝的沾色级数。

2 结果与讨论

2.1 三甘醇比例对真丝绸活性染料单色印花品性能的影响

取尿素与三甘醇的混拼，比例分别为75∶25、50∶50、25∶75、15∶85、5∶95及0∶100(将全尿素印花时的尿素百分含量看作100 %，下同)，使用活性红P-BN、活性黄P-6GS、活性蓝P-3R及活性黑P-GR来调制色浆对真丝织物进行印花，印花后测得的K/S值与色差ΔE值与全尿素印花品的K/S值和ΔE值比较，结果如表1和表2所示。

表1 三甘醇比例对真丝绸活性染料单色印花品K/S值的影响Tab.1 Effect of the TEG Ratio on K/S Values of Silk ProductsPrinted by Monochromic Reactive Dyes

表2 三甘醇比例对真丝绸活性染料单色印花品ΔE值的影响Tab.2 Effect of the TEG Ratio on ΔE Values of Silk ProductsPrinted by Monochromic Reactive Dyes

由表1、表2可知，对于四原色单色印花，当三甘醇取代尿素比例为25 %～85 %时，印花品的K/S值均较接近于全尿素印花品，此时的色差ΔE值亦均较小(≤1.50)；当三甘醇取代尿素比例达95 %时，印花品的K/S值与全尿素印花品相差较大，且色差也相应增大，原因分析与尿素和三甘醇在对染料的助溶和纤维的吸湿作用上存在一定的差异有关。在随着三甘醇取代尿素的量逐渐增大的过程中，两者兼容后所起的作用也在不断地变化，从而使得印花织物的色深度和色差值也发生相应的变化。而根据数据显示，对于单色印花，三甘醇取代尿素的比例在95 %以下为宜。从环保角度考虑，尿素被取代的量越多越好，所以综合考虑，选择三甘醇取代比例为75 %～90 %，并在此比例范围进行染料双拼色印花试验。

2.2 三甘醇比例对真丝绸活性染料双拼色印花品性能的影响

取尿素与三甘醇的混拼比例分别为25∶75、20∶80、15∶85和10∶90，调制色浆后对真丝绸进行活性染料印花，印花后测得的K/S值与ΔE值如表3和表4所示。

由表3可见，红黄不同比例拼色印花时，印花品的K/S值与全尿素K/S值较接近者在三甘醇比例为75 %～90 %内波动，再根据表4中的ΔE值可知，在三甘醇比例为75 %时，印花品与全尿素相比色差最小(均小于1.0)，故综合两者，红黄拼色印花宜选择三甘醇比例为75 %；红蓝不同比例拼色印花时，印花品的K/S值与全尿素K/S值较接近者主要分布在三甘醇比例为80 %～90 %内，表4中ΔE值表明印花品在三甘醇比例为80 %时的色差值最小，故综合考虑，红蓝拼色印花宜选择三甘醇比例为80 %；黄蓝不同比例拼色印花时，印花品的K/S值在三甘醇比例为75 %～85 %时均出现与全尿素K/S值最接近者，而从表4色差值中可看出当三甘醇比例为85 %时色差最小，故对于红蓝拼色印花宜选择三甘醇比例为85 %。

表3 三甘醇比例对真丝绸活性染料双拼色印花品K/S值的影响Tab.3 Effect of the TEG Ratio on K/S Values of Silk Products Printed by Mixed Printing with Double-color Reactive Dyes

表4 三甘醇比例对真丝绸活性染料双拼色印花品ΔE值的影响Tab.4 Effect of the TEG Ratio on ΔE Values of Silk Products Printed by Mixed Printing with Double-color Reactive Dyes

综上所述，对于染料双拼色印花，三甘醇的较佳比例在75 %～85 %，故在该比例范围内进行三拼色印花实验，最终确定三甘醇的最佳比例。

2.3 三甘醇比例对真丝绸活性染料三拼色印花品性能的影响

取尿素与三甘醇的混拼比例为25∶75、20∶85和15∶85，调制经3只活性染料以不同比例混拼后的色浆对真丝织物进行印花，印花后测得的K/S值与色差ΔE值如表5和表6所示。

由表5和表6可得，对于染料三原色的三拼印花，三甘醇所占比例为75 %时的色深度相对全尿素的最为接近，色差值大都在1.0以下；而80 %和85 %时的色深度与全尿素的相比均有较大程度的下降，并且色差值也大都在1.0以上，所以很明显地得出三甘醇含量为75 %时更可取，即尿素与三甘醇的最佳混拼比例为25∶75。

表5 三甘醇比例对真丝活性染料三拼色印花品K/S值的影响Tab.5 Effect of the TEG Ratio on K/S Values of Silk Products Printed by Mixed Printing with Three-color Reactive Dyes

表6 三甘醇比例对三拼色印花品ΔE值的影响Tab.6 Effect of the TEG Ratio on ΔE Values of Silk Products Printed by Mixed Printing with Three-color Reactive Dyes

但是，在确保使用三甘醇部分替代尿素后的色深度及色差不发生明显偏差的同时，还应确保印花织物的其他印花性能不受太多的影响。因此，将上述活性红、活性黄和活性蓝染料以任意比例混合对真丝织物进行印花，然后对印花品的渗透度、摩擦牢度和耐洗牢度等作了测试，测试结果如表7和表8所示。

表7 三甘醇比例对三拼色印花品渗透率的影响Tab.7 Effect of TEG Ratio on the Penetration Property of Printed Products by Mixed Printing with Three-color Reactive Dyes %

由表7可知，25 %尿素印花品的渗透度与全尿素印花品相比，出现既有上升又有下降的现象，但均未发生明显变化，即三甘醇替代75 %的尿素后，印花品仍能保持良好的渗透度。

表8 三甘醇比例对三拼色印花品色牢度的影响Tab.8 Effect of TEG Ratio on the Color Fastness of Printed Products by Mixed Printing with Three-color Reactive Dyes

由表8可得，使用三甘醇作为尿素替代物印花后，真丝印花品的干摩擦牢度和湿摩擦牢度都未发生明显下降，均接近于全尿素印花品的水平，即干摩擦牢度达到全尿素水平(≥4～5级)，湿摩擦牢度基本达到全尿素水平(≥4级)；真丝印花品的耐洗色牢度基本达到全尿素水平(≥3～4级)。所以，在真丝绸活性印花中，用三甘醇替代75 %的尿素进行印花后，印花品仍能保持良好的应用性能。并且根据结果可见，使用三甘醇替代尿素后，尿素由原来的100 %降到了25 %，从理论上讲降低了印花废水中75 %的氨氮含量，具有十分重要的环保意义。

3 结 论

1)采用4只活性染料对真丝织物进行单色印花，确定三甘醇替代尿素的可行性比例范围为75 %～90 %。

2)通过对3只活性染料不同比例间的双拼和三拼后，确定三甘醇取代尿素的最佳比例为75 %。

3)三甘醇取代尿素的最佳比例为75 %时，印花品可保持原有良好的渗透度；干摩擦牢度达到全尿素水平(≥4～5级)，湿摩擦牢度基本达到全尿素水平(≥4级)；耐洗色牢度基本达到全尿素水平(≥3～4级)。

综上所述，在真丝绸活性染料印花中，利用三甘醇取代尿素可极大程度地减少尿素用量，换言之，它可大大地降低印花废水中的氨氮含量，对于现阶段备受关注的水源污染问题可起到一个缓解作用，具有极其重要的环保意义。

致谢：顾盼同学参与了部分实验，在此致以真诚的感谢！

[1]何中琴.纤维素纤维印花减少尿素用量的配方[J].印染译丛，1996(3)：98-101.

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[8]廖常聪.三甘醇的用途和制法[J].四川化工，1990(4)：64-66.

Study on Printing Process of Silk with Reactive Dyes and Few Urea

DING Chun-yan1, WANG Lan1, FANG Hao-yan2, XIE Xiang-ning2

(1. Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology Ministry of Education, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China ;2. Wensli Group Silk Science and Technology Co., Ltd., Hangzhou 310021, China)

Targeted at the problem of the water pollution because of using a large number of urea in printing with reactive dyes, this paper took the silk 02 crepe de chine as a research object, using TEG as an alternative to replace part of the urea to print silk with reactive dyes. The effects of the TEG ratio on the performance of monochromic, double-colored and three-colored printed products were studied, through testing the K/S values and Delta E of the printed products. Meanwhile the penetration property and color fastness of printed fabrics with TEG were compared with without TEG. The results showed that the best percentage of urea and TEG was 25 %∶75 %. The penetration property, rubbing fastness and washing fastness of the printed fabric with the ratio of urea and TEG reached the level of full-urea printing.

Silk; Reactive dyes; Urea; TEG; K/S values; Color difference

TS194.646

A

1001-7003(2010)12-0007-04

2010-03-14

浙江省科技计划公益技术研究工业项目(2010C31119)

丁春燕(1986－ )，女，硕士研究生，研究方向为新型染整技术。通讯作者：汪澜，教授，wlan_cn@yahoo.com.cn。