涤纶起绒织物着色烂花印花中分散染料的耐碱性

叶思佳， 杜奕铃， 张永高， 郑今欢,3

(1. 浙江理工大学 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室， 浙江 杭州 310018； 2. 绍兴上虞联星轧染有限公司， 浙江 绍兴 312300； 3. 浙江理工大学 生态染整技术教育部工程研究中心， 浙江 杭州 310018)

涤纶起绒织物的着色烂花印花产品不仅外观华丽，花型立体，而且手感丰富细腻，深受广大消费者的青睐[1-3]。根据涤纶织物的不耐碱性，用氢氧化钠对涤纶织物进行烂花处理，腐蚀涤纶绒面从而获得凹凸立体的花型[4-6]。由于大部分分散染料的耐碱性较差，通常需要将织物先烂花再印花，从而导致工艺复杂化，生产成本增大；因此，需要寻找一批耐碱性较好的分散染料，将其应用于涤纶起绒织物的着色烂花印花，实现着色和烂花工艺的一步法加工。

在烂花印花时，陈邦家[7]用质量分数为15% 的氢氧化钠处理绒毛高为2 cm的涤纶绒布针织物，获得了较好的效果。当涤纶起绒织物的绒毛高度缩短为1 mm，用质量分数为15%的氢氧化钠处理时难以获得理想的烂花效果，无法满足企业实际生产需求；因此，为了获得较好的烂花效果，有研究者[8]将氢氧化钠质量分数提高至25%，这对分散染料的耐碱性有了更高的要求。辛云川[9]和陈邦家等[10]曾利用染色残液的吸光度、K/S值等测试方法来评价分散染料的耐碱性。本文主要通过分析高温碱处理前后分散染料染液的吸光特性和涤纶起绒织物约着色烂花印花效果，筛选得到一批耐碱性较好的分散染料，同时对分散红SXF和分散大红SXF进行分析，探讨分散染料结构对其耐碱性的影响，以期为筛选合适的碱性着色烂花用分散染料提供参考依据。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

实验材料：涤纶起绒织物(绒毛高为1 mm，浙江皮意纺织有限公司)；烂花糊料D-10(工业级，太仓天信工贸有限公司)；渗透剂107(工业级，浙江传化股份有限公司)；氢氧化钠(分析纯，衢州市博特化工有限公司)；分散红SXF、分散大红SXF、分散黄SXF、分散黄棕SXF、分散蓝SXF、分散翠蓝SXF(浙江闰土股份有限公司)；分散深红SA-6B、分散嫩黄SA-GL、分散黄SA-RL、(浙江万丰化工有限公司)；分散洋红HA-B(蓬莱嘉信染料化工有限公司)；分散宝蓝A-BR、分散上青A-BT(上海贝通色彩科技有限公司)。

实验仪器：IR-12型红外染色机(南通宝来纺织设备有限公司)，M-6型连续式定型烘干机(佛山市亚诺精密机械制造有限公司)，MINIMDF/767型磁棒印花机(苏州健豪检测仪器有限公司)，SF600X型测色配色仪(常州赛姆仪器科技有限公司)，Lambda35型紫外分光光度计(美国Perkin-Elmer公司)，Vertex70型傅里叶红外光谱仪(布鲁克光谱仪器有限公司)，HP1100型高效液相色谱仪(美国安捷伦公司)。

1.2 实验方法

1.2.1印花浆的制备

在烧杯中加入适量温水，加入烂花糊料D-10，边加边搅拌至均匀无块状[7]，含固率为10%，静置过夜备用。将35 g原糊、3 g渗透剂107、2 g分散染料、定量的氢氧化钠和适量水配制成100 g着色烂花浆料。

1.2.2印花工艺

磁棒印花→预烘→焙烘→冷水洗→热水洗→烘干[11]。

1.2.3染料的高温碱处理

称取0.2 g染料配制成质量浓度为0.2 g/L的染液。在染液中加入一定量的NaOH，将碱质量浓度设定为0、2、4、6、8、10 g/L，在高温高压染色机中120 ℃保温15 min后，取出冷却1 h，得到高温碱处理染液。将处理后的染液用盐酸调节pH值至中性，离心分离，于40 ℃条件下真空烘干得到高温碱处理染料。

1.3 测试方法

1.3.1染液的吸光特性测试

取3.75 mL高温碱处理染液于25 mL容量瓶中，再加入15 mL N,N-二甲基甲酰胺，用蒸馏水定容。采用紫外分光光度计测定高温碱处理染液的吸收光谱曲线，测定波长为300～800 nm。

1.3.2红外吸收光谱测试

采用溴化钾压片法对高温碱处理染料进行红外吸收光谱测试。扫描范围为4 000～400 cm-1，分辨率为4 cm-1，扫描次数为32。

1.3.3着色烂花织物的着色效果测试

用测色配色仪测试不同碱浓度处理后涤纶起绒烂花印花织物的K/S值和色差ΔE。

1.3.4高效液相色谱测试

采用高效液相色谱仪对高温碱处理染料进行测试。色谱柱为Agilent ZORBAX XDB-C18(180 mm×4.6 mm，5 μm)。根据染料的极性，采用梯度淋洗：0 min时流动相为甲酸水溶液/乙腈(体积比为5∶95)；9 min时流动相为甲酸水溶液/乙腈(体积比为95∶5)；12 min时流动相为甲酸水溶液/乙腈(体积比为95∶5)；流速为1.0 mL/min；进样量为20 μL；检测波长为530 nm；参比波长为580 nm。

2 结果与讨论

2.1 分散染料染液的吸光特性分析

测定不同色系分散染料染液经高温碱处理后的吸光度，观察分散染料染液吸收光谱曲线的变化。

2.1.1红色系分散染料染液的吸光特性分析

按1.2.3节实验方法处理红色系染料，测定其染液的吸收光谱曲线，如图1所示。可以看出，在高温碱处理后，分散红SXF的吸收光谱曲线变化最大，其最大吸收波长变大，且最大吸收波长处的吸光度减小。这说明在高温碱性条件下，该染料结构发生变化，耐碱性不佳。而分散大红SXF、分散洋红HA-B和分散深红SA-6B的吸收光谱曲线变化不大，因此，在红色系染料中，除分散红SXF外，其余3种染料的耐碱性较好。

2.1.2黄色系分散染料染液的吸光特性分析

按1.2.3方法处理黄色系染料，测定其染液的吸收光谱曲线，如图2所示。

图1 不同碱性条件下红色系分散染料的吸收光谱曲线Fig.1 Absorbency curves of red disperse dyes under different alkaline conditions. (a) Disperse bright red SXF; (b) Disperse red SXF; (c) Disperse magenta HA-B; (d) Disperse crimson SA-6B

图2 不同碱性条件下黄色系分散染料的吸收光谱曲线Fig.2 Absorbency curves of yellow disperse dyes under different alkaline conditions. (a) Disperse Yellow SXF; (b) Disperse Bright yellow SXF; (c) Disperse Yellow SA-RL; (d) Disperse Yellowish-brown SXF

由图2可知：高温碱处理后，分散黄SXF、分散黄SA-RL和分散嫩黄SA-GL的吸收光谱曲线变化不明显；分散嫩黄SA-GL的吸光度随着碱处理浓度的提高而降低；而分散黄棕SXF的最大吸收波长变大。因此，在黄色系染料中，分散黄SXF和分散黄SA-RL的耐碱性较好。

2.1.3蓝色系分散染料染液的吸光特性分析

按1.2.4方法处理蓝色系染料，测定其染液的吸收光谱曲线，如图3所示。可以看出：高温碱处理后，分散蓝SXF和分散翠蓝SXF的吸收光谱曲线变化明显；而其余2种染料的最大吸收波长略有变化，且对应的吸光度随着碱处理浓度的提高而降低。因此,在蓝色系染料中，分散宝蓝A-BR和分散上青A-BT的耐碱性较好。

2.2 涤纶起绒织物着色烂花印花效果分析

对比直接印花织物和25%NaOH碱性着色烂花印花织物的K/S值、K/S曲线最大峰值处波长λmax和二者间色差ΔE，结果如表1所示。

图3 不同碱性条件下蓝色系分散染料的吸收光谱曲线Fig.3 Absorbency curves of blue disperse dyes under different alkaline conditions. (a) Disperse Blue SXF; (b) Disperse Turquoise Blue SXF; (c) Disperse Royal A-BR; (d) Disperse Blueness A-BT

染料直接印花25%NaOH碱性着色烂花印花λmaxK/S值λmaxK/S值ΔE不加染料4000.044000.050.83分散红SXF5207.135001.2629.33分散大红SXF5205.505103.778.32分散洋红HA-B5306.355301.7019.74分散深红SA-6B5309.995302.0221.14分散黄SXF4206.904103.9913.73分散嫩黄SA-GL4004.803902.5924.93分散黄SA-RL3909.113907.7619.54分散黄棕SXF46014.344400.8244.17分散蓝SXF61013.215900.1939.65分散翠蓝SXF6708.006800.1748.08分散宝蓝A-BR61010.966101.1425.44分散上青A-BT5903.976001.9617.68

由表1可知，当印花浆中加入25%NaOH后，不加染料制得的印花织物的K/S值、λmax和ΔE变化都不明显,因此,可通过印花织物的K/S值、λmax和△E来判断以上分散染料间的耐碱性差异。由表1还可知，当印花浆中加入25%的NaOH后，同种染料制得的印花织物的K/S值变小，其中有些印花织物的λmax也发生了变化。根据目测和企业生产实际需求，ΔE<25的印花织物在可接受范围内。由于蓝色系染料的耐碱性较差，故其制得的印花织物的ΔE可小于30。同时在筛选时要求染料的Δλmax≤10 nm。根据高温碱处理前后分散染料染液的吸光特性分析结果及上述规则，得到分散大红SXF、分散洋红HA-B、分散黄SXF、分散黄SA-RL、分散宝蓝A-BR和分散上青A-BT具有较好的耐碱性。

2.3 分散染料结构与其耐碱性关系分析

本文中分散红SXF与分散大红SXF的母体结构相同；但二者却表现出不同的耐碱性，因此，研究了这2种分散染料的结构对其耐碱性的影响。

2.3.1分散红SXF的耐碱性

高温碱处理前后分散红SXF的高效液相色谱图如图4所示。高温碱性条件下分散红SXF的水解反应式如图5所示。

图4 高温碱处理前后分散红SXF的高效液相色谱图Fig.4 High performance liquid chromatographic spectra of disperse red SXF before (a) and after (b) alkali treatment at high temperature

图5 高温碱性条件下分散红SXF的水解反应式Fig.5 Hydrolysis equation of disperse red SXF under alkaline condition at high temperature

由图4、5可知，高温碱处理后，分散红SXF水解生成D—OCOCH3(染料本体)和D—OH(水解后产物)。由图4可知，极性大的D—OH出峰时间为8.78 min，极性小的D—OCOCH3出峰时间为9.81 min。高温碱处理前后分散红SXF的红外吸收光谱图如图6所示。

图6 高温碱处理前后分散红SXF的红外吸收光谱Fig.6 Infrared absorption spectra of disperse red SXF before and after alkali treatment at high temperature

从图6可知，高温碱处理后，分散红SXF在1 740 cm-1处的酯基峰强度减弱，且在3 450 cm-1处的羟基峰强度明显增强。这说明分散红SXF中的酯基水解产生羟基。而在2 250 cm-1处氰基吸收峰没有变化，结合图5分散红SXF的出峰情况，说明经高温碱处理后，分散红SXF中的酯基水解产生羟基，而氰基不发生水解，氰基的耐碱性比酯基好。

2.3.2分散大红SXF的耐碱性

分散大红SXF的结构式如图7所示。高温碱处理前后分散大红SXF的高效液相色谱图如图8所示。

图7 分散大红SXF结构式Fig.7 Structure formula of disperse bright red SXF

图8 高温碱处理前后分散大红SXF的高效液相色谱图Fig.8 High performance liquid chromatographic spectra of disperse bright red SXF before (a) and after (b) alkali treatment at high temperature

由图8可知，高温碱处理后，分散大红SXF的保留时间及峰形几乎不变。这说明经高温碱处理后其结构没有发生变化，其耐碱性较好。

分散红SXF与分散大红SXF的母体结构相同，但二者表现出的耐碱性差异却很大，主要由于分散红SXF除了存在氰基外，还有酯基存在。通过上述研究发现，在该碱性条件下，分散红SXF与分散大红SXF的母体结构均较为稳定，对染料的耐碱性影响不大；而其取代基结构的影响较大，含酯基的染料易发生水解，其耐碱性不佳，含氰基染料的耐碱性明显优于含酯基的染料。

3 结 论

1)通过分析高温碱处理前后分散染料染液的吸光特性和涤纶起绒织物着色烂花印花效果发现，分散大红SXF、分散洋红HA-B、分散黄SXF、分散黄SA-RL、分散宝蓝A-BR、分散上青A-BT具有较好的耐碱性，适用于25%NaOH碱性着色烂花印花。

2)通过研究分散红SXF和分散大红SXF的结构对其耐碱性的影响发现，与母体结构相比，取代基结构的影响更大。含酯基的染料较易发生水解，耐碱性不佳，而含氰基的染料其耐碱性明显优于含酯基的染料。

[1] 夏风林. 涤纶超细纤维针织起绒产品染整工艺探讨[J].上海纺织科技, 2003,31(6): 38-39.

XIA Fenglin. Exploration on dyeing and finishing process of superfine polyester knitted fleece[J]. Shanghai Textile Science & Technology, 2003,31(6): 38-39.

[2] 李朝晖. 超细涤纶丽丝绒的烂花印花[J].印染, 2014,40(19): 27-29.

LI Zhaohui. Burnt-out printing of supermicro polyester velvet[J]. China Dyeing & Finishing, 2014,40(19): 27-29.

[3] 黄雪红.涤纶超柔短毛绒双面双色烂花工艺[J].印染,2011,37(10): 27-30.

HUANG Xuehong. Burnt-out printing of super soft and short-pile velour polyester with double-sided color[J].China Dyeing & Finishing, 2011,37(10): 27-30.

[4] 陈晓玉, 夏建明. 腈纶植绒地毯凹凸烂花印花工艺设计与实践[J]. 浙江纺织服装职业技术学院学报, 2005, 4(2):11-14.

CHEN Xiaoyu, XIA Jianming. Design and practice of burnt-out printing of flocked polyacrylonitrile carpet with sculptured pattern[J]. Journal of Zhejiang Fashion Institute of Technology, 2005, 4(2):11-14.

[5] 熊友根.单组分涤纶超细纤维经编织物烂花染色[J].上海纺织科技,2012,38(15):24-26.

XIONG Yougen. Burn out dyeing of monocomponent superfine polyester warp knitted fabric[J]. Shanghai Textile Science & Technology,2012,38(15):24-26.

[6] 贾顺田,刘燕萍.纯棉织物的烂花印花[J].印染,2005,31(2):28-29.

JIA Shuntian, LIU Yanping. Burnt-out printing of cotton fabric[J]. China Dyeing & Finishing,2005,31(2):28-29.

[7] 陈邦家. 耐NaOH分散染料的印花技术及染料性能研究[D].苏州：苏州大学, 2012: 62.

CHEN Bangjia. Research on printing technology and performance of disperse dyes with NaOH tolerance[D]. Suzhou: Soochow University, 2012: 62.

[8] 杜奕铃. 涤纶起绒织物的分散染料碱性着色烂花印花研究[D].杭州：浙江理工大学,2017:9.

DU Yiling. Study of alkaline colored burnt-out printing with disperse dyes in PET raised fabric[D]. Hangzhou: Zhejiang Sci-Tech University, 2017:9.

[9] 辛云川. 涤纶/人棉织物碱性色烂花印花的研究[D].苏州：苏州大学, 2010: 60-72.

XIN Yunchuan. Study of alkaline colored burnt-out printing in polyester/rayon fabric[D]. Suzhou: Soochow University, 2010: 60-72.

[10] 陈邦家, 朱亚伟, 孙海建,等. 涤纶织物碱性烂花印花一步法工艺探究[J].印染助剂, 2012, 29(9): 29-32.

CHEN Bangjia, ZHU Yawei, SUN Haijian, et al. Study on alkaline burnt-out printing one step process of polyester fabrics[J]. Textile Auxiliaries, 2012, 29(9): 29-32.

[11] 杜奕铃, 李涛, 唐族平,等. 涤纶起绒织物的着色烂花印花[J]. 印染, 2016(16): 30-35.

DU Yiling, LI Tao, TANG Zuping, et al. The colored burnt-out printing of polyester fleece fabric[J]. China Dyeing & Finishing, 2016(16): 30-35.