改性锦纶/棉织物活性染料染色

孟春丽，曹机良，王柯钦，程献伟

(河南工程学院材料与化学工程学院，郑州450007)

锦纶/棉混纺或交织物是广受消费者喜爱的一种纺织面料，兼有棉织物的手感、吸湿及透气性好的优点，又具有锦纶织物的回弹性和耐疲劳性好的特点，因此广泛应用于各类服饰面料和装饰面料的制造中［1-2］。传统的锦棉混纺或交织物染色工艺有活性染料/酸性染料二浴2步法，分散染料/活性染料一浴2步法，活性染料一浴法等，而以上方法的活性染料染色过程中都需要加入大量中性电解质如氯化钠或硫酸钠起促染作用［3-5］。但中性电解质的加入容易引起染料的聚集，造成染色疵病，同时也加大了印染废水的处理难度。

针对棉织物活性染色需加入大量电解质的问题，已有很多学者做了相关的研究工作，其中最有效的方法是对棉织物进行改性［6-9］，通过降低染色过程中棉纤维表面的负电性使染料能在中性无盐条件下被纤维吸附。聚环氧氯丙烷胺化物(PECH-amine)具有良好的热稳定性，易溶于水，含有叔胺基，含氮量适中，在水中无明显的正电性，分子量较低，易渗入纤维，留有较多氯甲基反应性基团，在碱性条件下有很好的反应性，可以和纤维素纤维发生共价键结合，从而降低纤维素纤维与阴离子染料的电荷斥力，提高织物与染料的亲和力，是棉织物胺化改性的一种有效助剂，已经成功用于纯棉及涤纶/棉织物的中性无盐染色［10-11］，而对锦/棉混纺或交织物的改性染色鲜有报道。本试验探讨了活性染料对PECH-amine改性锦纶/棉织物的染色同色性。

1 试验

1.1 试验材料

织物:市售纯棉机织物(平方米质量100 g/m2)和纯锦纶机织物(平方米质量100 g/m2)，染色前用2 g/L Na2CO3和2 g/L平平加O溶液于60℃处理30 min，充分洗涤后晾干备用。

化学品:改性剂PECH-amine(聚环氧氯丙烷胺化物，自制);活性染料:雷马素红3BS、活性深蓝B-2GLN和活性橙 K-R(市售);皂洗剂 TANATERGE PURA(由拓纳化学提供);氢氧化钠等其他化学品(化学纯，市售)。

1.2 纤维改性、染色和测试方法

取1 g锦纶织物和1 g棉织物模拟双组分织物进行改性和染色。

1.2.1 改性方法

改性剂 x g/L，NaOH y g/L，浴比1︰50。40 ℃入染，以2℃/min升温至95℃保温50 min。然后冷水洗后热水洗再冷水洗，晾干待用。试验时取1 g锦纶和1 g棉织物同浴改性或染色。

1.2.2 染色方法

活性染料0.4 g/L，三酸缓冲溶液或称伯瑞坦-罗比森缓冲溶液(Britton-Robinson)，它由醋酸、磷酸、硼酸和氢氧化钠按不同比例配制而成，调节染液pH值，浴比1︰50，40℃入染，以2℃/min升温至90℃保温30 min，然后降温至60℃，加入10 g/L Na2CO3，保温30 min，染毕，充分水洗。

皂洗时用皂洗剂TANATERGE PURA 2 g/L，浴比 1︰50，90 ℃处理 15 min。

1.2.3 表面色深K/S值和沾色率的测试

试样的表面色深K/S值在Color-Eye 7000A测色仪上测定，采用D65光源和10°视角，每个试样测量4次取平均值。

1.2.4 耐洗色牢度测试

耐洗色牢度按GB/T3921.1—1997《纺织品 色牢度试验耐洗色牢度:试验1》测试，摩擦色牢度按GB/T 3920—1997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测试。

图1 改性剂质量浓度对锦纶/棉织物染色K/S值的影响Fig.1 Effects of modified agent mass concentration on K/S value of nylon/cotton fabrics

2 结果与讨论

2.1 改性剂质量浓度对锦纶和棉织物改性效果的影响

图1为NaOH质量浓度10 g/L，pH7染色条件下改性剂质量浓度对改性锦纶/棉织物在K/S值的影响。由图1可知，随着改性剂质量浓度的增加，雷马素红3BS、活性深蓝B-2GLN和活性橙K-R染色棉织物的K/S值逐渐增加，当改性剂质量浓度分别达到6 g/L、4 g/L和6 g/L时，改性棉织物染色的K/S值基本不再增加，此时染色残液基本澄清，说明此时染料几乎全部上染;而随着改性剂质量浓度的增加，改性锦纶织物染色的K/S值几乎没有变化，这与染色体系的pH值有很大的关系。这是因为改性剂与棉织物的反应程度大于锦纶织物，故在pH7的染色体系中染料对改性棉织物的亲和力远大于改性锦纶织物，从而导致棉织物的K/S值远高于锦纶织物。考虑到改性条件和染色条件对棉和锦纶染色K/S值都有十分重要的影响，接下来将从改性时NaOH质量浓度和染色pH值等方面对改性锦纶/棉织物的染色同色性进行探讨。

2.2 NaOH质量浓度对改性锦纶和棉织物改性染色效果的影响

为了使改性过程中改性剂在棉织物和锦纶上的分配更加合理，染色过程中染料在棉织物和锦纶上的吸附更加均衡，本试验探讨了NaOH质量浓度对改性锦纶/棉织物染色K/S值的影响，如表1所示。

表1 NaOH质量浓度对改性锦纶/棉织物K/S值的影响Tab.1 Effects of NaOH mass concentration on K/S value of nylon/cotton fabrics

由表1可知，在改性剂质量浓度为6 g/L，染色pH值为3的条件下，改性时NaOH质量浓度对染色织物的K/S值都有较大的影响。当NaOH质量浓度为0时，改性棉织物的K/S值太低，不适合改性;当NaOH质量浓度为4 g/L时，改性棉织物的K/S值较高，但改性织物的同色性很难控制，也不适合改性;这是因为NaOH质量浓度为0 g/L时，棉和锦纶纤维上改性剂含量较少，染色残液的浓度较高，染料的利用率不高;NaOH质量浓度为2 g/L时，棉和锦纶纤维上改性剂的含量增加，此时棉和锦纶的染色K/S值均增加;但NaOH质量浓度为4 g/L时，棉和锦纶纤维上改性剂的含量进一步增加，染浴中的染料几乎吸尽，由于棉织物上改性剂更多，染料在棉织物上的吸附量更高，从而导致棉织物K/S值进一步增加，而锦纶织物K/S反而下降。当NaOH质量浓度为2 g/L时，改性棉织物的K/S值也较高，雷马素红3BS、活性深蓝B-2GLN和活性橙K-R也具有比较接近的K/S值。

2.3 染色pH值对锦纶和棉织物染色效果的影响

图2 染色pH值对改性锦纶/棉织物K/S值的影响Fig.2 Effects of dyeing pH on K/S value of nylon/cotton fabrics

采用雷马素红3BS、活性深蓝B-2GLN和活性橙K-R在不同pH值条件下对用2 g/L NaOH和6 g/L改性剂改性锦纶/棉织物后进行染色，结果如图2所示。由图2可知，随着染色pH值的增加，改性锦纶织物的K/S值逐渐降低，改性棉织物的K/S值逐渐增加。这是因为在较低的染色pH值条件下，改性锦纶织物的氨基离解成氨基正离子，锦纶织物的正电性增加，有利于染料的吸附。其中，雷马素红3BS在染色pH3左右时均能达到比较接近的K/S值;深蓝B-2GLN和活性橙K-R在染色pH值为2时达到比较接近的K/S值。

2.4 染色工艺对锦纶和棉织物染色性能的影响

图3为染色过程中不加Na2CO3和加Na2CO3工艺对锦纶/棉织物染色K/S值的影响。由图3可知，与不加碱染色工艺相比，加碱染色工艺染色棉织物的K/S值有所增加，而加碱染色工艺染色锦纶织物的K/S值有所降低。这是因为不加碱染色时，染料主要与锦纶的氨基反应;加碱染色时，染料除了与锦纶的氨基反应，还与棉纤维的羟基反应，即加碱后促进了活性染料与棉织物的反应，尤其有利于活性染料与棉纤维上羟基的亲核反应。而加碱后吸附到锦纶织物上而未与之反应的一部分活性染料在碱的作用下从纤维上脱落，导致加碱染色后锦纶织物的K/S值有所下降。

图3 染色工艺对改性锦纶/棉织物K/S值的影响Fig.3 Effects of dyeing process on K/S value of nylon/cotton fabrics

表2所示为锦纶/棉织物用活性染料采用加Na2CO3和不加Na2CO3染色工艺染色后染色织物耐洗和摩擦色牢度。由表2可知，采用加Na2CO3染色工艺染色锦纶和棉织物的色牢度均有一定程度的提高。

表2 锦纶和棉织物不同染色工艺染色后的各项色牢度指标Tab.2 The color fastness indicators of nylon/cotton fabrics after dyed by different dyeing process

2.5 改性锦纶和棉织物升温上染速率曲线

图4为采用6 g/L改性剂，2 g/L NaOH对锦纶和棉织物一浴改性，改性锦纶/棉织物升温上染速率曲线。由图4可知，随着染色时间和染色温度的增加，染色织物的K/S值逐渐增加。由图4还可知，雷马素红3BS和活性深蓝B-2GLN染色棉织物的初染速率高于锦纶，而活性橙K-R染色棉织物的初染速率低于锦纶，且活性橙K-R染色锦纶织物的K/S值在染色初始阶段即达到较高值，说明活性橙K-R染色锦纶织物速率十分迅速。故在实际浸染染色时，应严格控制染色升温速度和染液的循环速率，并加入适量的匀染剂，来提高染色的均匀性，另适当延长染色时间可促进染色的透染性。本试验在染色70 min时加入Na2CO3，由图4可知，加Na2CO3后棉织物的K/S值有所增加，而锦纶织物的K/S值有所下降，这一现象与图3一致。

图4 改性锦纶/棉织物的升温上染速率曲线Fig.4 The heating up dyeing rate curve of modified nylon/cotton fabrics

3 结论

1)活性染料雷马素红3BS、活性深蓝B-2GLN和活性橙K-R可用于改性锦纶/棉织物的染色，当改性剂为6 g/L，改性NaOH质量浓度为2 g/L时，在较强的酸性条件下(pH3左右)染色可使染色织物可获得较为接近的K/S值;

2)采用先在pH2的酸性条件下染色，再在碱性条件下(pH3左右)染色的先酸后碱染色工艺可使染色织物获得更好的染色牢度;

3)改性后锦纶/棉织物的上染速率较快，实际浸染工艺中应严格控制染色工艺，并添加适量匀染剂，保证染色的均匀性。

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