天丝织物染色和紫外线防护整理一浴加工

曹机良，孟春丽，闫 凯，杜思如

(河南工程学院材料与化学工程学院，郑州 450007)



天丝织物染色和紫外线防护整理一浴加工

曹机良，孟春丽，闫 凯，杜思如

(河南工程学院材料与化学工程学院，郑州 450007)

采用L型活性染料三原色和反应型紫外吸收剂LIQ用于天丝织物的染色和抗紫外一浴整理，探讨染料、碳酸钠、氯化钠和紫外吸收剂用量、处理温度和时间等因素对天丝织物染色/抗紫外整理一浴工艺的影响，测试了整理织物的耐水洗性能。结果表明：随着整理时间的延长和氯化钠质量浓度的增加，天丝织物的抗紫外性能呈现逐渐升高的趋势；随着染色温度的升高和碳酸钠质量浓度的增加，天丝织物的UPF值先升高后降低；当L型活性染料为0.25%(owf)时，其对天丝织物进行染色和抗紫外一浴整理的最佳工艺为：紫外吸收剂LIQ为1.00%(owf)，氯化钠为50g/L，碳酸钠为7.5g/L，60℃保温60min。整理后天丝织物具有较好的耐洗性，整理织物经30次标准洗涤后UPF值变化较小，耐洗和耐摩擦色牢度可达到服用要求。

天丝；活性染料；抗紫外整理；一浴

天丝光泽美丽，手感柔软，悬垂性和飘逸性好，且生产流程环保，这些特点符合现代消费者的需求[1-2]。天丝织物因其具有上述优点，是夏季面料的选择之一[3-4]，但天丝织物本身的紫外线防护性能较差，故作为夏季面料通常需要进行抗紫外整理[5-7]。在纤维素纤维用紫外吸收剂中，反应型紫外吸收剂能与纤维素羟基形成共价键结合[8]，故用其整理后的织物耐洗性能优良，适合耐久性紫外线防护整理[9]。活性染料是天丝织物最常用的染料品种，染色织物牢度较好，染色方法较为简单[10]。虽然天丝织物的染色研究较多，但天丝织物的紫外线防护整理鲜见报道，对天丝织物进行活性染料染色和紫外线防护整理一浴加工的研究更少。由于反应型紫外吸收剂和活性染料与天丝的结合方式、结合机理类似，故可考虑对天丝织物进行活性染料染色和抗紫外整理一浴加工。

本文采用与天丝织物固色温度相同的L型活性染料和反应型紫外吸收剂LIQ，用于天丝织物染色和抗紫外一浴加工，并探究各工艺因素对其染色和抗紫外性能的影响，以期为天丝织物染整加工提供借鉴。

1 试 验

1.1 材料与仪器

织物：天丝97×97dtex(60×60s)纱，密度180×120根/cm，市售。

试剂：碳酸钠(Na2CO3)、氯化钠(NaCl)(分析纯，天津市德恩化学试剂有限公司)；活性藏青L-3G、活性黄棕L-F和活性红L-S(安诺其纺织化工有限公司)；反应型紫外吸收剂UV-SUN CEL LIQ(亨斯迈染化公司)；皂洗剂LTS(拓纳(贸易)上海有限公司)。

仪器：RC-Z2400振荡式常温染样机(上海一派印染技术有限公司)；SCT染料纺织品测色配色仪(沈阳菜谱科技有限公司)；UV-2000S纺织物防晒指数分析仪(美国labspere公司)；SW-12A耐洗色牢度实验机(温州方圆仪器有限公司)；M571B耐磨擦牢度试验机(青岛山纺仪器有限公司)。

1.2 染色和整理一浴方法

天丝2g，活性染料用量x%(owf)，氯化钠质量浓度yg/L，紫外吸收剂UV-SUN CEL LIQ用量z%(owf)，浴比1∶50，30℃入染，以1℃/min的升温速率升温至T℃，此时一次性加入质量浓度为mg/L的碳酸钠，保温tmin。整理后织物充分水洗、皂洗、水洗、烘干。皂洗工艺：皂洗剂LTS 2g/L，浴比1∶50，90℃下皂洗15min。

1.3 测试方法

1.3.1 表观色深值的测定

试样的K/S值(表观色深)在Color-Eye7000A测色仪上测定，测试光源为D65，视场角为10°，试样测量4次后取其平均值。

1.3.2 抗紫外线性能测定

使用纺织物紫外线防护性能测试仪UV-2000S测试整理后蚕丝织物的UPF值，每块试样测试8次，取其平均值。UPF越大，说明抗紫外效果越好。

1.3.3 耐洗性测试

标准合成洗涤剂4g/L，浴比1∶50，40℃洗涤10min，然后将织物取出用冷水冲洗，晾干，为1次洗涤。重复上述方法n次，洗涤织物n次，然后测试洗涤后织物的紫外线防护性能与K/S值。

1.3.4 色牢度测试

染色试样的耐洗和耐摩擦色牢度分别按照GB/T 3921—2008《纺织品 色牢度实验 耐皂洗色牢度》实验1和GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度实验 耐摩擦色牢度》进行。

2 结果与讨论

2.1 染料用量对天丝染色和紫外线防护性能的影响

活性藏青L-3G、活性黄棕L-F和活性红L-S分别为0.10、0.25、0.50、0.75、1.00、1.50、2.00、4.00%(owf)，氯化钠20、20、30、30、40、40、50、60g/L，碳酸钠10、10、10、10、10、10、15、15g/L，60℃保温40min。织物测试并做数据处理如图1和图2所示。图1染料用量对天丝K/S影响中，随着染料质量浓度的增加，染料上染到天丝上的量增加，天丝的K/S值不断增加，天丝颜色加深。从图2可以看出，随着染料质量浓度的不断增加，天丝抗紫外性能不断增加，织物UPF值逐渐增加，在同等染料质量浓度时，抗紫外性能的大小顺序为活性藏青L-3G>活性红L-S>活性黄棕L-F。这说明染料自身具有较好的抗紫外性能，织物上的染料量越多其紫外线防护性能越高，不同染料由于其结构性能的差异抗紫外性能也不尽相同。总体看来，L型活性染料三原色对天丝织物进行染色时，中浅色织物需进行紫外线防护加工整理。

图1 染料用量对天丝织物K/S值的影响

图2 染料用量对天丝织物UPF值的影响

2.2 碳酸钠用量对天丝染色和紫外线防护性能的影响

活性染料0.25%(owf)，LIQ 1.00%(owf)，氯化钠60g/L，60℃保温40min，碳酸钠用量对织物染色和抗紫外性能的影响如图3和图4所示。由图3可以看出，加与不加碳酸钠对天丝织物的K/S值影响很大，当加入2.5g/L碳酸钠时，天丝织物的K/S值即达到较高值，碳酸钠用量为5g/L时，天丝织物的K/S值达到最高值，此后进一步增加碳酸钠用量，织物的K/S值略有下降，这可能与再生纤维素纤维天丝本身的性质有关，其结晶度相对较低，染料易吸附扩散进入纤维内部，另一方面，与L型活性染料本身的性质有关，L型活性染料属于低碱型活性染料，其可以在相对较低的碱性条件下完成固色。图4显示，在碳酸钠量为5或7.5g/L时，抗紫外效果最好，随着碳酸钠用量的增加，活性藏青L-3G、活性红L-S和活性黄棕L-F所染天丝的UPF值先增大后减小。这主要是因为一方面随着碳酸钠用量的增加，体系的碱性增强，紫外吸收剂的水解程度增加，与天丝固着的紫外吸收剂减少；另一方面，随着碳酸钠用量的增加，L型活性染料的水解速率增加，染色天丝织物的K/S值降低，纤维上的染料量降低，而染料本身也具有紫外线防护功能，故织物的UPF值降低。由此可见，反应型紫外吸收剂LIQ与L型活性染料对天丝的染色和抗紫外一浴整理时，碳酸钠量在5～10g/L时最佳。

图3 碳酸钠用量对天丝织物K/S值的影响

图4 碳酸钠用量对天丝织物UPF值的影响

2.3 氯化钠用量对天丝染色和紫外线防护性能的影响

染料0.25%(owf)，LIQ1.00%(owf)，碳酸钠7.5g/L，60℃保温40min，氯化钠用量对天丝染色和抗紫外性能的影响如图5和图6所示。从图5可以看出，氯化钠的量达到50g/L后，天丝的表观色深值随氯化钠用量的增加而不再明显增大。从图6可以看出，活性藏青L-3G整理天丝的UPF值随氯化钠用量的增加而一直增加，活性黄棕L-F和活性红L-S在氯化钠用量为30或50g/L时，天丝UPF值不再随盐的量增加而明显变化。这主要是因为氯化钠在染浴中电离出的钠离子，可以在一定程度上减小纤维负离子与染料或者紫外吸收剂负离子之间的电荷斥力，从而促进染料或者紫外吸收剂吸附天丝，但盐的量增加到一定程度时，对电荷的屏蔽作用会达到饱和，促进作用不在增加。综上所述，实际生产中应根据染料的结构性质确定氯化钠用量，从实验结果看，为了同时满足颜色深度和紫外线防护性能的需求，可加入氯化钠50g/L左右。

图5 氯化钠用量对天丝织物K/S值的影响

图6 氯化钠用量对天丝织物UPF值的影响

2.4 温度对天丝染色和紫外线防护性能的影响

染料0.25%(owf)，LIQ 1.00%(owf)，氯化钠50g/L，碳酸钠7.5g/L，分别升温至30、40、50、60、70、80℃，保温40min，织物染色和抗紫外性能如图7和图8所示。从图7可看出，天丝织物测试K/S值随温度的升高先增大后减小，60℃时K/S值最高，由图8可知，天丝在70℃的UPF值最大。温度是影响活性染料或反应型紫外吸收剂与天丝纤维的羟基发生共价键结合反应的重要因素之一。温度越高活性染料和紫外吸收剂与纤维的反应速率越快，同时活性染料和反应型紫外吸收剂的水解速率也随之增加，且温度超过60℃后，染料和紫外吸收剂的水解反应速率将超过其固着反应速率。温度太低，活性染料和反应型紫外吸收剂很难在纤维内部扩散，活性基的反应活性也较低；温度过高，活性染料和反应型紫外吸收剂均容易水解，所以温度过低和过高都可以使天丝K/S值和抗紫外性能降低[5]。综上所述，紫外吸收剂与活性染料对天丝一浴整理，温度的最佳范围在60～70℃之间。

图7 温度对天丝织物K/S值的影响

图8 温度对天丝织物UPF值的影响

2.5 时间对天丝染色和紫外线防护性能的影响

染料0.25%(owf)，LIQ 1.00%(owf)，氯化钠60g/L，碳酸钠7.5g/L，60℃时加入碳酸钠，处理时间不同，测试织物的K/S值和UPF值如图9和图10所示。从图9和图10可以看出，处理时间为10、20、30min时，天丝织物的K/S值和UPF值较低，这是因为处理时间短，处理温度低，而且体系中没有加碱，染料和紫外吸收剂没有和天丝发生共价键结合，只是吸附在纤维表面，在洗涤过程中从纤维表面脱落。随着温度升高，时间延长，以及碱的加入，天丝的K/S值和UPF值不断增大。但当处理时间超过60min后，天丝的K/S值、UPF值不再随时间的延长发生明显变化。这主要是因为当天丝处理时间达到一定程度时，染料和紫外吸收剂从染浴中充分扩散进入纤维内部，发生化学反应，从而牢固的结合在纤维内部。所以，紫外吸收剂与活性染料对天丝一浴充分整理的最合适时间为加碱后保温30min以上。

图9 时间对天丝织物K/S值的影响

图10 时间对天丝织物UPF值的影响

2.6 紫外吸收剂用量对天丝染色和紫外线防护性能的影响

染料0.25%(owf)，LIQ 0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00%(owf)，氯化钠60g/L，碳酸钠7.5g/L，60℃保温40min，测得织物的染色和抗紫外性能如图11和图12所示。从图11可以看出，紫外吸收剂用量对天丝K/S值有一定的影响，随着紫外吸收剂用量的不断增加，天丝K/S值有所减小，这是因为，紫外吸收剂和染料在纤维内部扩散和反应结合存在竞争，紫外吸收剂上和活性染料的活性基团均可以与天丝的羟基发生共价键结合，紫外吸收剂用量增加，染料上染到天丝上的量有所减小，天丝K/S值减小。从图12可以看出，随着紫外吸收剂用量的增加，天丝的UPF值逐渐增大。这是因为反应型紫外吸收剂与天丝织物形成牢固的共价键，紫外吸收剂用量越多，更多的紫外吸收剂整理到天丝上。

图11 紫外吸收剂用量对天丝织物K/S值的影响

图12 紫外吸收剂用量对天丝织物UPF值的影响

2.7 耐洗性测试

L型活性染料0.25%(owf)，LIQ 1.00%(owf)，氯化钠60g/L，碳酸钠7.5g/L，60℃时加入碳酸钠，处理40min，对整理天丝织物洗涤不同次数后测得其K/S和UPF值如图13和图14所示。由图13和图14可以看出，随着洗涤次数的增加，天丝上的染料在一定程度上脱离到洗涤液中，造成表观色深值有所降低，但减小的幅度并不大，这说明活性染料上染天丝的耐洗性较好。同时天丝织物的UPF值随着洗涤次数的增加也稍有下降，但跟K/S值变化一样幅度较小，说明反应型紫外吸收剂与天丝的结合较为牢固。

图13 水洗次数对天丝织物K/S值的影响

图14 水洗次数对天丝织物UPF值的影响

2.8 色牢度测试

L型活性染料0.25%(owf)，LIQ 1.00%(owf)，氯化钠60g/L，碳酸钠7.5g/L，60℃时加入碳酸钠，处理40min，对整理天丝织物进行色牢度测试，结果如表1所示。由表1中的数据可以得知，天丝抗紫外整理和活性染料染色一浴染色结果的耐洗和耐摩擦牢度均在4级以上，达到服用性能的要求。

表1 抗紫外整理和活性染料染色一

浴处理天丝织物的染色牢度

试样耐洗色牢度/级沾棉沾毛褪色耐摩擦色牢度/级干湿活性藏青L-3G54～54～554～5活性黄棕L-F554～555活性红L-S54～544～54

3 结 论

a)采用L型活性染料和反应型紫外吸收剂LIQ用于天丝织物的染色和紫外线防护整理一浴加工，当LIQ用量较低时天丝织物具有较好的紫外线防护性能且对天丝的K/S值影响较小，可以实现天丝织物浅色染色和抗紫外一浴加工。

b)L型活性染料0.25%(owf)时，其与紫外吸收剂LIQ对天丝织物进行染色和抗紫外一浴整理的最佳工艺为：紫外吸收剂LIQ 1.00%(owf)，氯化钠50g/L，碳酸钠7.5g/L，60℃保温40min。

c)紫外吸收剂的用量为1.00%(owf)，L型活性染料0.25%(owf)时，天丝织物的UPF值均达到40以上，具有很好的抗紫外效果，一浴染色和紫外线防护整理后天丝织物的耐洗和耐摩擦牢度均在4级以上。

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(责任编辑：康 锋)

One Bath Dyeing and Anti-UV Finishing of Tencel Fabric

CAOJiliang,MENGChunli,YANKai,DUSiru

(Department of Materials and Chemical Engineering, Henan Institute of Engineering, Zhengzhou 450007, China)

L-type reactive dyes and reactive ultraviolet absorbent LIQ were used for one bath dyeing and anti-UV finishing of tencel fabrics. The effect of dyes, sodium carbonate, sodium chloride and ultraviolet absorbent dosage, temperature and time one bath dyeing and anti-UV finishing of tencel fabrics was researched. The washing performance of finished tencel fabrics was also tested. The results show that anti-UV performance of finished tencel fabric increases with the increase in finishing time and mass concentration of sodium chloride. UPF value of finished tencel fabric first increases and then decreases with the rise in dyeing temperature and mass concentration of sodium carbonate. When L-type reactive dye is 0.25%(owf), the optimal process of one bath dyeing and finishing for tencel fabrics is as follows: ultraviolet absorbent LIQ 1.00% (owf), sodium chloride 50g/L, sodium carbonate 7.5g/L, and treatment at 60℃ for 60 min. After finishing, tencel fabric has good washing fastness; UPF value of finished fabrics changes little after 30 times of standard washing, and the washing fastness and color fastness to rubbing can reach the wearing requirements.

tencel; reactive dyes; anti-ultraviolet finishing; one bath

2015-10-30

河南省郑州市中原区2014年度科技攻关计划项目(中原科[2015]3号)

曹机良(1982-)，男，湖南湘阴人，讲师，主要从事纺织品功能整理方面的研究。

TS195.5

A

1009-265X(2016)06-0025-06