钠盐阴离子基团对活性红KN－BS电化学染色的影响

袁 姣，樊增禄，李 庆，洪晓青，焦慧敏，吕 蓉

（西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048）

钠盐阴离子基团对活性红KN－BS电化学染色的影响

袁 姣，樊增禄，李 庆，洪晓青，焦慧敏，吕 蓉

（西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048）

研究9种阴离子基团不同的钠盐对活性红KN－BS电化学染色效果的影响.染色工艺为电极Pt－Ag／Agcl，电压8V，30℃起染，35min后升温至60℃（1～2℃／min），加Na2CO3固色，保温50min.测试电化学染色棉织物的K／S值、干／湿摩擦牢度和皂洗牢度，并与传统染色方法进行比较.结果表明，当盐用量均为0.34mol／L时，电化学染色体系下染色织物的K／S值均高于传统染色的K／S值；将酒石酸钠与其他8种盐按摩尔比1∶1（0.17mol·L－1／0.17mol·L－1）混合使用时，染色织物的K／S值进一步提升；染色织物的干／湿摩擦牢度和皂洗牢度基本一致.

钠盐阴离子基团；电化学染色；活性染料；棉织物

0 引 言

活性染料具有色泽鲜艳、色谱广、性能优异、使用方便、适用性强等优点，活性染料因在染色时能与纤维形成牢固的共价键结合，所以具备一系列其他纤维素纤维染料无法比拟的特点，确立了其作为纤维素纤维用染料的发展和使用重点的地位.但是传统的活性染料染色工艺需加入大量的盐促染，如元明粉和食盐.电解质盐的使用增加了染色后废水处理的成本与难度，而且这些电解质排放到环境中会造成水体污染和土质盐碱化［1－2］.随着人们环境保护意识的增强和响应国家的可持续发展政策，提出了活性染料的低盐、无盐染色设想［3］.

随着电化学技术在环境科学、能源科学、生物学和金属工业等领域的发展，其相关研究成果也被运用到了织物染色过程中.电化学染色技术最早应用于还原染料，之后也应用到了直接染料、酸性染料以及硫化染料的染色中［4－7］.近年来，有人将其应用于活性染料对棉织物的染色，其基本原理是通过外加电场，在无盐／低盐条件下，降低或消除染料阴离子与棉纤维表面负电荷之间的静电斥力，使染料能够吸附到待染纤维上，进而实现活性染料的上染［8］.然而前期的工作主要关注的是活性染料电化学无盐／低盐染色的可行性、低温染色的可行性以及其染色工艺等［9－12］.对于在低盐情况下，不同阴离子基团的钠盐对活性染料电化学染色性能的影响还尚未报道.

本文研究了9种盐和其他8种盐按照摩尔比为1∶1混合使用时，对活性红KN－BS电化学染色效果的影响，测试染色后织物的K／S值、干／湿摩擦牢度和皂洗牢度.

1 实 验

1.1 材料与仪器

（1）织物 漂白棉织物（29.5tex×29.5tex，236根／10cm×236根／10cm，市售）.

（2）试剂 氯化钠（分析纯天津市津东天正精细化学试剂厂）、无水碳酸钠（分析纯广东光华科技股份有限公司）、碳酸氢钠（分析纯天津市津东天正精细化学试剂厂）、无水乙酸钠（分析纯天津博迪化工股份有限公司）、十二水合磷酸钠（分析纯广东光华科技股份有限公司）、磷酸氢二钠（分析纯天津市福晨化学试剂厂）、磷酸二氢钠（分析纯天津市福晨化学试剂厂）、无水硫酸钠（分析纯广东光华科技股份有限公司）、酒石酸钠（分析纯天津市博迪化工有限公司）、D－葡萄糖酸钠（分析纯天津市福晨化学试剂厂）、活性红KN－BS（工业品）、蒸馏水.

（3）仪器 HH－S4型数显恒温水浴锅（国华电器有限公司）、213型铂电极（上海罗素科技有限公司）、218型银／氯化银参比电极（上海日岛科学仪器有限公司）、WYJ－15A晶体管直流稳压电流（天津市无线电元件三厂）、Color i7测色仪（X－Rite公司）、HH－S4型数显恒温水浴锅（北京科伟永兴仪器有限公司）、SW－12A型耐洗牢度试验仪（无锡纺织仪器制造厂）、Y571B型摩擦牢度仪（宁波纺织仪器厂）.

1.2 方法

1.2.1 实验装置 实验装置如图1所示.

1.2.2 染色处方 （1）传统染色工艺处方：活性红KN－BS 2%（o.w.f）、钠盐20g／L、Na2CO310g／L.电化学染色工艺处方与传统染色工艺处方相同，电压8V，两者选用的浴比为100∶1，其他染色工艺流程相同.

图1 实验装置示意图Fig.1Experimental apparatus of electrochemical dyeing

（2）染色工艺曲线.活性红KN－BS电化学无盐染色工艺条件：电极为铂－银／氯化银电极、染色电压8V，染色温度为30℃，染色时间为35min，固色温度为60℃，保温50min［13］.

图2 活性红KN－BS染色工艺曲线Fig.2Reactive Red KN－BS dying curve

1.3 性能测试

1.3.1 K／S值 采用X－Rite Color i 7测色仪测定织物的K／S值，正反面各任取3个点，取平均值.（ΔK／S）%值即电化学染色后织物的K／S值与传统染色后织物的K／S值的差值，再与传统染色后织物的K／S值相比.

1.3.2 染色牢度 （1）摩擦牢度.按GB／T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定，GB／T 251—2008《纺织品色牢度试验评定沾色用灰色样卡》评定.（2）皂洗牢度.按GB／T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐洗色牢度》测定.

2 结果与讨论

氯化钠（NaCl）、无水硫酸钠（Na2SO4）、十二水合磷酸钠（Na3PO4·12H2O）、磷酸二氢钠（NaH2PO4）、磷酸氢二钠（Na2HPO4）、无水乙酸钠（CH3COONa）、D－葡萄糖酸钠（C6H11O7Na）、酒石酸钠（C4H4O6Na2）、碳酸钠（Na2CO3）等9种钠盐阴离子基团种类及带电量的差异，可能会对活性红KN－BS电化学染色的效果产生影响，研究9种钠盐单独使用以及将酒石酸钠与其他8种盐按摩尔比1∶1（0.17mol ·L－1／0.17mol·L－1）混合使用的情况下，染色效果的差异.

2.1 染色后棉织物的K／S值

2.1.1 单盐染色后棉织物的K／S值 9种钠盐用量均为0.34mol／L（相当于NaCl为20g／L），在传统染色和电化学染色条件下染色，测试其染色后棉织物的K／S值并计算（ΔK／S）%值.所得结果见表1.

表1 9种盐电化学染色和传统染后棉织物的K／S值Table 1 The electrochemical dyeing of 9kinds of salt and traditional cotton fabric after dyeing K／Svalue

从表1可以看出，在低盐情况下，电化学染色棉织物的K／S值均高于传统染色，且ΔK／S%值不同.电化学染色条件下，Na2SO4染色棉织物的K／S值最大；有机盐中C4H4O6Na2染色棉织物的K／S值最大.可能是因为在同一电场条件下，与其他盐相比，相同摩尔的盐，Na2SO4可提供2mol的Na＋，更有助于消除染料与纤维之间的静电斥力，且Na2SO4是中性电解质，其对应的pH值有利于染色，因此Na2SO4染色棉织物的K／S值最大.在有机盐中，相同摩尔的盐，C4H4O6Na2可提供2mol的Na＋，C4H4O6Na2溶液的pH值有利于染色.

2.1.2 混合盐染色后棉织物K／S值 酒石酸钠是有机盐，可以生物降解.从表1可看出，在使用有机盐时，酒石酸钠染色后棉织物的K／S值最大，选用C4H4O6Na2与其他8种盐按照摩尔比为1∶1混合使用.盐的总用量为0.34mol／L，测试织物的K／S值结果见表2.

表2 C4H4O6Na2与其他8种盐按照1∶1混合使用时电化学染色和传统染色后棉织物的K／S值Table 2 C4H4O6Na2and the 8other kinds of salt with a mixed when using electrochemical dyeing and traditional cotton fabric after dyeing K／Svalue

从表2可以看出，在低盐情况下，C4H4O6Na2与其他盐混合使用时，电化学染色棉织物的K／S值均高于传统染色，且ΔK／S%值不同.电化学染色条件下，C4H4O6Na2与Na2SO4染色棉织物的K／S值最大；C4H4O6Na2与有机盐CH3COONa染色棉织物的K／S值最大，其原因与2.1.1相同.

综上所述，盐用量为0.34mol／L，研究9种阴离子基团不同的钠盐对活性红KN－BS的电化学染色效果的影响，单盐和混合盐对应染色织物的K／S值都不同；Na2SO4染色织物的K／S值最大，有机盐中C4H4O6Na2染色织物的K／S值最大；表1与表2相比，C4H4O6Na2与其他盐复混合使用对应染色织物的K／S值均大于单盐对应染色织物的K／S值，且K／S值增大幅度较大，因此使用混合盐可以降低活性染料电化学染棉织物盐的用量，原因可能是在电化学条件下，混合盐的染液pH值更有利于织物的染色.

2.2 染色牢度

2.2.1 单盐染色后织物的染色牢度 9种盐用量为0.34mol／L（即NaCl为20g／L），在传统染色和电化学染色条件下染色，测试其染色后棉织物的牢度.结果见表3.

表3 9种盐电化学染色和传统染色后棉织物的色牢度Table 3 The electrochemical dyeing of 9kinds of salt and traditional cotton fabric after dyeing fastness

从表3可以看出，电化学染色与传统染色后棉织物的干／湿摩擦牢度和耐洗牢度基本一致.在固色阶段，活性染料与织物可以形成共价键，因此染色织物的色牢度基本一致.2.2.2 混合盐染色后棉织物的染色牢度 酒石酸钠与其他8种盐按照摩尔比1∶1（0.17mol·L－1／0.17mol·L－1）混合使用时，测试棉织物的K／S值，结果见表4.

表4 C4H4O6Na2与其他8种盐按照摩尔比为1：1混合使用时电化学染色和传统染色后棉织物的色牢度Table 4 C4H4O6Na2and other 8kinds of salt mixed according to the mole ratio 1∶1when using electrochemical dyeing and fastness of traditional cotton fabric after dyeing

从表4可以看出，电化学染色与传统染色后织物的干／湿摩擦牢度和耐洗牢度基本一致.在固色阶段，活性染料与纤维反应形成共价键，因此其染色织物的牢度基本不变.所以电化学染色工艺与传统染色工艺织物的色牢度基本一致.

3 结 论

（1）9种阴离子基团不同的钠盐对活性红KN－BS电化学染色效果是有影响的；电化学体系下，9种盐中Na2SO4效果是最好的，有机盐中C4H4O6Na2效果最好.

（2）C4H4O6Na2与其他8种盐按照摩尔比为1∶1混合使用时，可以降低钠盐单独使用时的用量，可实现活性染料的低盐染色.

（3）9种阴离子不同的钠盐活性染料电化学染深色后棉织物的色牢度基本一致.

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编辑、校对：田莉

Effect of anionicgroups of sodium salt on the electrochemical dyeing of reactive red KN－BS

YUAN Jiao，FAN Zenglu，LI Qing，HONG Xiaoqing，JIAO Huimin，LYU Rong
（School of Textile and Materials，Xi′an Polytechnic University，Xi′an 710048，China）

Sodium with salts types of different anionic groups were used at 30℃to investigate how the anionic groups worked during the electrochemical dyeing（reactive red KN－BS）process.Dyeing technology was that Pt－Ag／AgCl electrode was employed for dyeing，voltage 8V，30℃for 35min，and then the temperature was raised to 60℃at the rate of 1～2℃／min.Then Na2CO3（10g／L）was adopted for fixation lasting for 50min at 60℃.The K／Svalue，dry／wet rubbing fastness as well as soaping fastness of dyed cotton fabrics were also researched，and compared with the traditional dyeing method.The experimental results confirm that the K／Svalues of dyed cotton fabrics under the electrochemical dyeing system are superior to thevalues of traditional technique，and sodium salt of 0.34mol／L is consumed in the aforementioned processes.The K／Svalues are further improved by mixing sodium tartrate with other 8 types of sodium salts according to mole ratio 1∶1（0.17mol·L－1／0.17mol·L－1）.Dry／wet rubbing fastness as well as soaping fastness of dyed cotton fabrics are almost consistent.

anionic groups of sodium salts；electrochemical dyeing；reactive dye；cotton fabrics

TS 193.623

A

1674－649X（2015）05－0523－06

10.13338／j.issn.1674－649x.2015.05.001

2015－02－06

陕西省国际科技合作重点项目（2014KW10－04）；西安工程大学大学生创新训练项目（1532）

樊增禄（1959—），男，陕西省蒲城县人，西安工程大学教授，博士，研究方向为纺织品染整技术及助剂.E－mail：zlfan＠xpu.edu.cn