改性聚酯纤维用防活性染料沾色剂的制备及其适用性

王维明，虞 波，陈缘晴，王中正

(1.绍兴文理学院纺织服装学院，浙江 绍兴 312000;2.浙江省清洁染整技术研究重点实验室，浙江 绍兴 312000;3.绍兴县德美化工有限公司，浙江 绍兴 312030)

改性聚酯纤维用防活性染料沾色剂的制备及其适用性

王维明1，2，虞 波1，2，陈缘晴1，2，王中正3

(1.绍兴文理学院纺织服装学院，浙江 绍兴 312000;2.浙江省清洁染整技术研究重点实验室，浙江 绍兴 312000;3.绍兴县德美化工有限公司，浙江 绍兴 312030)

以聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化铵和脂肪胺聚氧乙烯醚为原料，采用最优化试验设计配制了一种阳离子染料可染聚酯纤维防活性染料沾色剂。研究了防沾色剂对染料水溶液光谱吸收性能的影响及其在活性染料染色中的普遍适用性。结果表明，聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化铵和脂肪胺聚氧乙烯醚复配物可有效减弱活性染料对聚酯沾色，质量比为5∶1∶5的复配物效果最好。防沾色剂对活性染料水溶液的光谱吸收曲线、最大吸收波长和吸光度无明显影响，且对活性染料具有良好的普遍适用性。

阳离子染料可染聚酯;聚酯纤维;活性染料;防沾色剂

普通涤纶是由聚对苯二甲酸乙二醇酯经纺丝制得的一种聚酯纤维，除大分子链末端的羟基和羧基外，不再含有其他亲水性基团，故其吸湿性较差，穿着过程中易产生静电。此外，紧密的分子结构、高结晶度和取向度导致普通涤纶纤维染色困难，常需要在高温高压条件下进行［1－2］。针对上述缺陷，国内外科研工作者对普通涤纶改性进行了大量的研究，主要采用的改性方法有物理法、化学法和截面结构改变法［3］。目前，常见的改性涤纶有中空纤维［4］、阳离子染料可染纤维［2，5］、截面异形纤维［6－7］等。

文献［8－9］报道了一种新开发的改性聚酯短纤维，不仅在分子结构中引入了羟基和磺酸基等亲水性基团，而且具有中空结构，其独特的结构特征赋予了纤维优异的吸湿透气性、保暖性、抗静电性及常压可染性［8－9］，适合与棉纤维混纺开发各种保暖面料与休闲运动面料。羟基、羧基等亲水性基团的引入，虽然赋予了聚酯纤维诸多优良特性，但同时给纤维的染整加工带来许多不便，如该聚酯纤维与棉纤维混纺织物用分散染料染色后再套染活性染料时极易产生沾色［10］，导致颜色难以套平。目前，生产中主要通过反复调色来获得色泽均一的染色产品，该方法耗时长，工艺条件受染料性能的影响较大。为缩短调色时间，提高产品质量稳定性，本文采用复配技术与最优化试验设计配制一种聚酯纤维用防活性染料沾色剂，并探讨其对活性染料的普适性。

1 试验部分

1.1 材料与仪器

材料:纯阳离子染料可染聚酯针织面料，线密度为18.4 tex，面密度为250g/m2。

化学药品:聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化铵、脂肪胺聚氧乙烯醚、纯碱、氯化钠和渗透剂JFC;安诺素深蓝L-H、安诺素深红L-4B、安诺素黄棕L-F、雷马素黄 4GL、雅格素蓝R spec、雅格素红BF-RR、雅格素藏青EC、普施安红XL+和普施安黄XL+。

仪器:FA2104型电子天平、DGG-9240B型电热恒温鼓风干燥箱、L-12C/L-24A-1型振荡染色机、UV-2450型紫外可见分光光度仪、Datacolor 600型测色配色仪。

1.2 试验方法

工艺配方:染料用量为2.0%(o.w.f)，无水硫酸钠40g/L，碳酸钠20g/L，JFC 1 g/L，浴比为1∶30。

染色工艺曲线如图1所示。

染色后处理:皂片2 g/L，95℃煮10 min，水洗后烘干。

1.3 测试方法

1.3.1 染料光谱吸收性能

采用UV-2450型紫外可见分光光度仪测试染液的吸收光谱曲线、最大吸收波长(λmax)与吸光度。

图1 染色工艺曲线Fig.1 Dyeing diagram

1.3.2 染色织物沾色效果

将试样折叠至不透光，采用Daracolor 600型测色配色仪测定试样的L、a、b与△E值。

2 结果与讨论

2.1 沾色性能

采用普施安红XL+染棉工艺对聚酯纤维进行染色，以L、a、b和△E为评价指标，分析了聚酯纤维在活性染料染色过程中的沾色现象，试验结果见表1。

表1 聚酯纤维活性染料沾色性分析Tab.1 Analysis of polyester fiber staining by reactive dye

由表1可见，与未染色样相比，经活性染料染色试验样的L值明显减小，红绿指数(a)值由负值(－0.06)变为正值(6.46)，即活性染料对聚酯纤维存在显著的沾色作用。此外，△E值也说明了上述结论。

2.2 防沾色剂的配制

对于织物沾色而言，沾色越严重，亮度L值越小，色差△E值越大。采用最优化设计试验研究了聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化铵和脂肪胺聚氧乙烯醚三者协同作用对阳离子染料可染聚酯纤维防活性染料沾色效果的影响，因素水平表和试验结果分别见表2、3。

表2 正交试验因素水平表Tab.2 Orthogonal test factor level g/L

表3 正交试验结果与分析Tab.3 Orthogonal test results and analysis

结合表1和表3数据可得，添加防沾色剂对减弱活性染料对聚酯纤维的沾色有一定效果。表3极差分析结果表明，试验所选3种助剂对 L、a、b与△E值的影响顺序存在一定的差异，其中对亮度值的影响顺序为A＞B＞C，最佳浓度配比为A1B1C2;对色差值的影响顺序均为A＞B＞C，最佳浓度配比为A3B1C2;对红绿指数值的影响顺序均为B＞C＞A，最佳浓度配比为A1B3C2;对黄蓝指数b值的影响顺序均为A＞B＞C，最佳浓度配比为A1B1C1。

为获得最优浓度配比，试验比较了上述不同最优组合配制助剂的防沾色综合效果，结果如表4所示。

表4 最佳配比防沾色结果比较Tab.4 Comparing of anti-staining effect of optimal compositions

表4数据表明，1号试验样亮度值最大，红绿指数值与色差值最小，黄蓝指数(b)值最接近未染色布(见表1)，即1号试验配制的助剂防沾色效果最好。这可能是因为聚乙烯吡咯烷酮K30中的内酰胺结构和溴化铵易与改性聚酯中羟基等阴离子发生结合，从而屏蔽活性染料沾色;但是过多的溴化铵也会与染料阴离子结合，结合后的大颗粒易黏附在纤维表面而产生沾色，而且会影响活性染料染棉的效果，所以，在配制防沾色剂时，需严格控制聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化铵和脂肪胺聚氧乙烯醚质量配比。

综上所述，聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化铵和脂肪胺聚氧乙烯醚的最佳质量配比为5∶1∶5。下述试验所用防沾色剂均采用该质量比配制而成。

2.3 防沾色剂对染料光学性能的影响

染料水溶液的吸收光谱和最大吸收波长(λmax)常用于判断染料在介质中的聚集态是否发生变化。不同质量浓度的防沾色剂对质量浓度为50 mg/L的普施安红XL+水溶液的吸收光谱曲线、最大吸收波长及其相对应的吸光度分别见图2和表5。

图2 防沾色剂质量浓度对染液吸收光谱曲线的影响Fig.2 Effect of anti-staining agent mass concentration on dye absorption spectrum curve

表5 防沾色剂质量浓度对最大吸收波长与吸光度的影响Tab.5 Effect of mass concentration of anti-staining agent on maximum absorption wavelength and absorbrance

由图2可见，质量浓度为0～8 g/L的防沾色剂对染料水溶液的吸收光谱曲线无明显影响。表5数据表明，防沾色剂质量浓度增加至8 g/L时，染料的最大吸收波长未发生变化，且最大吸收波长处的吸光度无明显变化。由此可见，在试验范围内，防沾色剂的添加不会对染料在水介质中的聚集状态产生明显影响。

2.4 防沾色剂的适用性能

2.4.1 质量浓度对防沾色效果的影响

在上述研究的基础上，研究了不同质量浓度防沾色剂的防沾色效果，试验结果见表6。

表6 防沾色剂质量浓度对防沾色效果的影响Tab.6 Effect of additives mass concentration on anti-staining effect

由表6可见，防沾色剂质量浓度增加至4.0g/L时，试样的亮度逐渐增大，即防沾色效果逐渐变得显著，继续增加防沾色剂用量无益于改善防沾色效果。表6中色差值的变化趋势进一步说明防沾色剂质量浓度为4.0g/L时的防沾色效果最为显著，所以，防沾色助剂的最佳质量浓度为4.0g/L左右。

2.4.2 防沾色剂对染料的选择性

自制防沾色剂对活性染料的普遍适用性研究结果见表7所示，防沾色剂的质量浓度为4.0g/L。

表7 防沾色剂对活性染料的普遍适用性Tab.7 General applicability of anti-staining agent for reactive dyes

从表7可看出，不同活性染料对纤维的沾色程度存在较大的差异，其原因可能是染料的结构差异所致。染色温度对聚酯纤维沾色现象无显著性影响。通过系统筛选活性染料可以降低沾色现象，但是染料筛选的过程耗时耗力。

表7表明，防沾色剂的加入可显著减弱试验所选活性染料对聚酯纤维的沾色，且沾色越严重的染料，改善效果越显著。由此可见，自制防沾色剂对聚酯纤维防活性染料沾色具有一定的普遍适用性。为达到最佳的防沾色效果，助剂用量宜因染料不同而作适当调整。

3 结论

1)采用常规染色工艺，活性染料对阳离子染料可染聚酯纤维存在显著的沾色作用，染料结构是影响阳离子染料可染聚酯纤维活性染料沾色的重要影响因素。

2)聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化铵和脂肪胺聚氧乙烯醚三者的复配物可显著减弱活性染料对阳离子染料可染聚酯纤维的沾色，其最佳质量配比为 5∶1∶5。

3)质量浓度在0～8 g/L范围内变化，防沾色剂对活性染料水溶液的吸收光谱曲线、最大吸收波长及吸光度无明显影响。

4)自制聚酯纤维防沾色剂对活性染料具有普遍适用性。

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Preparation and application of anti-reactive dye staining agent for modified polyester fibers

WANG Weiming1，2，YU Bo1，2，CHEN Yuanqing1，2，WANG Zhongzheng3
(1.College of Textile and Garment，Shaoxing University，Shaoxing，Zhejiang 312000，China;2.Key Laboratory of Clean Dyeing and Finishing Technology of Zhejiang Province，Shaoxing，Zhejiang 312000，China;3.Shaoxing Demei Chemical Co.，Ltd.，Shaoxing，Zhejiang 312030，China)

For cationic dyeable polyester fibers，an anti-reactive dye staining agent was prepared from polyvinyl pyrrolidione K30，cetyl trimethyl ammonium bromide and polyoxyethylene alkyl amine by optimum experiment design.The effect of anti-staining agent on spectra absorbability of aqueous dye solution was studied，and its universal applicability in reactive dyeing was also discussed.The results show that polyester staining of reactive dyes can be effectively weakened by the compound of polyvinyl pyrrolidione K30，cetyl trimethyl ammonium bromide and polyoxyethylene alkyl amine，and the best anti-staining effect can be achieved when their mass ratio was kept at 5∶1∶5.Anti-staining agent has no visible effect on the spectra absorption curve，maximum absorption wavelength and absorbance of aqueous dye solution.And the anti-staining agent shows good universal applicability in reactive dyes.

cationic dyeable polyester;polyester fiber;reactive dye;anti-staining agent

TS 193.2

A

10.13475/j.fzxb.20140501205

2014－05－10

2015－03－13

绍兴市科技计划项目(2012B70015)

王维明(1982—)，男，讲师，博士。主要从事纤维材料性能研究和纺织品染整加工。E-mail:wangwm@usx.edu.cn。