吡啶甲酸反应基型活性染料对蚕丝织物染色工艺的探讨

张 艳

(盐城纺织职业技术学院轻化工程系，江苏盐城224005)

常用于蚕丝染色的传统活性染料，必须使用碱剂使染料分子固着在丝素分子链上，致使染色工艺复杂，并且长时间在碱性条件下染色易使蚕丝受损，影响蚕丝的品质。吡啶甲酸反应基型活性染料，是用烟酸取代基取代一氯三嗪上的氯原子，形成新型活性染料［1］，如图1所示。吡啶甲酸反应基型活性染料，可以在中性条件下与纤维素纤维发生反应而固着，因此也被称为中性固色活性染料。该类染料染色因其不加碱剂，常与配套用的分散染料共同实现涤棉混纺织物一浴法染色［2-5］。这类染料有:日本化药株式会社生产的CN型活性染料、上海雅运纺织化工有限公司供应的NF型、N型活性染料、上海安诺其纺织化工有限公司供应的N型活性染料、上海亚好工贸有限公司供应的NE型活性染料。

本文采用上海雅运纺织化工有限公司的雅格素N型吡啶甲酸反应基型活性染料，研究了其在中性条件下对蚕丝织物的染色性能。

图1 吡啶甲酸反应基型活性染料的合成Fig.1 Synthesis of reactive dyes based on picolinic acid reaction

1 实验

1.1 材料与仪器

材料:精练后蚕丝织物(平方米质量150 g/m2)，雅格素藏青N—SG(上海雅运精细化工有限公司)，氯化钠(分析纯，天津永大化学试剂有限公司)，皂粉(市售)。

仪器:YP102N电子天平(上海天平仪器厂)，721型光电分光光度仪(上海天美科学仪器有限公司)，Datacolor 600分光光度仪(瑞士Datacolor公司)，HH-S型恒温水浴锅、SW-12A型耐洗色牢度仪、Y571B型摩擦色牢度仪(均为南通三思公司)。

1.2 实验方法

一定质量浓度雅格素藏青N—SG，浴比1︰50，加NaCl，40℃入染，升温至一定温度，不加碱，染色一定时间取出，通过水洗→皂洗→水洗。

染色工艺处方:雅格素藏青N—SG质量浓度为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 g/L;NaCl质量浓度为 0、10、20、30、40、50 g/L;染色温度为 60、70、80、90、100 ℃;保温时间 30、60、90、120、150 min。

皂煮工艺处方:皂粉质量浓度40 g/L，皂煮温度95 ℃，皂煮时间30 min，浴比1︰50。

1.3 测试方法

1.3.1 上染率的测定

采用残液比色法测定，染液的吸光度在72l型光电分光光度仪上测定，采用1 cm的比色皿，上染率E按下式计算:

式中:A0和A1分别为染色前后染液的吸光度。

1.3.2 固色率的测定

固色率F表示与纤维键合的染料占上染到纤维上的染料总量的百分比。将染色后的织物进行烘干。用电脑上测得其K/S值。测完之后将织物进行皂煮，皂煮后将织物洗净烘干，测得其K/S值，然后按下式计算固着率F:

1.3.3 染色深度K/S值

Datacolor 600分光光度仪对染色织物进行K/S值的测定。测色条件为D65光源，10°视角。

1.3.4 摩擦色牢度

按GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》测定。

1.3.5 耐洗色牢度

按GB/T 3921.1—2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》测定。

2 结果与讨论

2.1 染色工艺因素分析

2.1.1 染色温度的影响

质量浓度0.2 g/L的雅格素藏青 N—SG，浴比1︰50，加 NaCl 50 g/L，40 ℃入染，分别升温至 60、70、80、90、100 ℃，不加碱，染色 60 min，通过水洗→皂洗→水洗。染色后各温度下的上染率和固色率如图2所示。

图2 染色温度对上染率和固色率的影响Fig.2 Effects of temperature on dye-uptake and fixation rate

从图2可以看出，染料的上染率随温度上升而下降，但是，染料的固色率随着温度的提高而上升。温度达到100℃，固色率最高。这是因为，在不加碱条件下，吡啶甲酸反应基型活性染料需要通过高温实现与蚕丝纤维的共价反应，具体反应过程如图3所示。因此，吡啶甲酸反应基型活性染料对蚕丝的染色温度采用100℃。

2.1.2 NaCl的影响

质量浓度0.2 g/L的雅格素藏青 N—SG，浴比1︰50，分别加入 0、10、20、30、40、50 g/L 的 NaCl，40℃入染，分别升温至100℃，不加碱，染色60 min，通过水洗→皂洗→水洗。各电解质浓度下染色后的上染率如图4所示。

从图4可以看出，NaCl的加入对染色过程具有明显的促染效果。这是因为，染色在中性条件下进行，吡啶甲酸反应基型活性染料属于阴离子型染料，在染液中染料大分子带负电荷，蚕丝的等电点为pH3.5～5.2，在染色条件下也带负电。NaCl的加入有利于减少染料和纤维间的静电阻力，提高上染率。在实验的染料质量浓度下，当NaCl的质量浓度达到40 g/L之后，促染效果不明显。因此，NaCl的质量浓度选用40 g/L。

图3 染料与蚕丝反应过程Fig.3 Reaction process of the reactive dyes and silk

图4 NaCl质量浓度对上染率的影响Fig.4 Effects of NaCl mass concentration on dye-uptake

2.1.3 染色时间的影响

质量浓度0.2 g/L的雅格素藏青 N—SG，浴比1︰50，加NaCl 40 g/L，40 ℃入染，分别升温至100 ℃，不加碱，分别染色 30、60 、90、120、150 min，通过水洗→皂洗→水洗。各染色时间下的上染率如图5所示。

染色时间是影响染色的一个重要因素，活性染料染色，时间对染色效果会产生一定影响。从图5可以看出，染色时间过短，染料不能充分上染;时间过长，活性染料水解增多(图6)，使固色率下降，所以选择适当的染色时间非常重要，根据本实验结果，染色时间为60 min时染色效果最佳。

2.1.4 染料的提升力

质量浓度分别 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8g/L 的雅格素藏青N—SG，浴比1︰50，加40g/L NaCl，40℃入染，分别升温至100℃，不加碱，染色60 min，通过水洗→皂洗→水洗。染料的提升性能如图7所示。

图5 色时间对上染率和固色率的影响Fig.5 Effects of dyeing time on dye-uptake and fixation rate

图6 染料水解过程Fig.6 Hydrolysis process of the reactive dyes

图7 染料提升性能Fig.7 The improved properties of Argazol blue N—SG

所谓提升性是指随着染料质量浓度增加，纤维上染料质量浓度递增的性能。提升性不仅决定于染料的结构，也与纤维的结构有关，不同纤维的染色提升性不同。一般来说，在一定质量浓度范围内，纤维线密度越低，染色提升性越好。如图7所示，K/S值随着染料质量浓度提高而提高，当染料质量分数达到4%时，活性染料雅格素藏青N—SG仍有一定的提升力，说明这种染料对蚕丝具有良好的染深性，适合各种深度的染色。

2.2 染色品色牢度分析

质量浓度0.2 g/L的雅格素藏青N—SG，浴比1︰50，加 40 g/L NaCl，40 ℃入染，分别升温至100 ℃，不加碱，染色60 min，通过水洗→皂洗→水洗。色牢度的测试结果如表1所示。

由表1可知，雅格素藏青N—SG染蚕丝的皂洗色牢度达到4级，而干摩擦色牢度达到4～5级，湿摩擦色牢度达到4级，可见吡啶甲酸反应基型活性染料对蚕丝色牢度是相当不错的。

表1 染色蚕丝织物的色牢度Tab.1 Color fastness of the dyed silk fabric

3 结论

在雅格素藏青N—SG质量浓度0.2 g/L的情况下，对蚕丝织物的染色条件为:中性条件，NaCl质量浓度40 g/L，100℃染色60 min。雅格素藏青N—SG对蚕丝织物染色提升性好，具有良好的染深性。雅格素藏青N—SG对蚕丝织物的染色后皂洗色牢度和摩擦色牢度良好，均达到加工和服用要求。

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