仪纶/涤纶/棉混纺织物一浴法染色技术

2019-04-19胡婷莉曹文娜侯爱芹

染整技术 2019年1期

胡婷莉，曹文娜，顾浩，侯爱芹

（1. 东华大学化学化工与生物工程学院，上海 201620；2. 浙江盛发纺织印染有限公司，浙江湖州 313109；3. 东华大学国家染整工程技术研究中心，上海 201620）

超仿棉纤维的吸湿性能虽然比聚酯纤维好[1]，但现今研发的超仿棉纤维回潮率最高仅为3.0%，远低于棉的回潮率（8.0%），仅仅使用超仿棉纤维还不能满足消费者对产品性能的要求。因此，为提高产品的吸湿导湿性能，将超仿棉纤维与其他纤维进行混纺已成为面料开发的方向之一。本研究针对盛发纺织印染公司的需要，按照面料的设计要求，设计出经纱为涤纶、纬纱为仪纶（超仿棉纤维）和棉混纺纱的超仿棉基多元纤维——仪纶/涤纶/棉混纺织物，其中，涤纶、仪纶和棉的混纺比例为5∶2∶3。由于超仿棉混纺织物的染色工艺多为分散/活性染料两浴法染色，工艺复杂，能源消耗大，生产效率低，因此，本研究探索了该混纺织物的一浴法染色技术。

1 实验

1.1 材料与仪器

织物：仪纶/涤纶/棉混纺机织物（浙江盛发纺织印染有限公司）。

药品：分散红FB、分散红玉SF-2GF、分散黄EGL、分散黄E-4GL、分散蓝E-4R、分散蓝EX-SF、分散黑ECT（浙江龙盛集团股份有限公司），Kayacelon React Red CN-3B、Kayacelon React Yellow CNEX、Kayacelon React Blue CN-MG（日本化药株式会社），英彩克隆红DRA-B、英彩克隆橙DRA-5R、英彩克隆藏青DRA-G（约克夏公司），Drimaren Red X-6BN、Drimaren Yellow X-4RN、Drimaren Blue X-BLN[昂高化工（上海）有限公司]；环保载体CWP-11（苏州工业园区科信化工有限公司），匀染剂MOF、清洗剂JB（浙江盛发纺织印染有限公司）。

仪器：XW-HWR-30×12 型高温高压红外线小样染色机（江苏靖江新旺染整设备厂），Datacolor600测色配色仪（美国Datacolor公司），pH计（上海傲磁仪器有限公司），耐摩擦色牢度仪（温州纺织仪器厂），耐洗色牢度试验机（温州市大荣纺织仪器有限公司），氙灯实验箱（美国Q-LAB公司）。

1.2 工艺

1.2.1 分散染料对仪纶/涤纶/棉混纺织物的染色

染色配方：分散染料用量0.5%、1.0%、2.0%、5.0%、8.0%、10.0%（omf），pH=4～5（用冰醋酸调节），载体用量x，温度120 ℃，浴比1∶20。还原清洗配方：无水碳酸钠 2.0 g/L，保险粉 2.0 g/L，浴比 1∶20。热定型：160 ℃×25 s。染色工艺流程如下：

1.2.2 活性染料对棉织物的染色

染色配方：活性染料用量0.5%、1.0%、2.0%、5.0%、8.0% 和 10.0%（omf），元明粉 50.0 g/L（染料用量＜2.0%）、60.0 g/L（染料用量＞3.0%），纯碱15.0 g/L（染料用量＜2.0%）、20.0 g/L（染料用量＞3.0%），浴比1∶20。皂洗配方：皂片 2.0 g/L，浴比 1∶20。热定型：160 ℃×25 s。

标准工艺曲线如下：

高温染色对照试验工艺曲线如下：

1.2.3 仪纶/涤纶/棉混纺织物的一浴法染色

染色配方：分散染料用量a，活性染料b，a+b=2.0%（omf），分散染料和活性染料比例为7∶3，元明粉50.0 g/L，纯碱15.0 g/L，浴比1∶20。染色后清洗：清洗剂2.0 g/L，浴比1∶20。热定型：160 ℃×25 s。染色工艺流程如下：

1.3 测试

耐摩擦色牢度：按照GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》进行测试。

耐皂洗色牢度：按照GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》进行测试。

耐光色牢度：按照 GB/T 8427—2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》进行测试。

拉伸强力：按照GB/T 3923.1—2013《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》进行测试。

撕破强力：按照GB/T 3917.3—1997《纺织品织物撕破性能第3 部分：梯形试样撕破强力的测定》进行测试。

回潮率：按照GB/T 6503—2008《化学纤维回潮率试验方法》进行测试。

静电性能：按照 GB/T 12703.1—2008《纺织品静电性能的评定第1部分：静电压半衰期》进行测试。

2 结果与讨论

2.1 分散染料种类对染色性能的影响

对涤纶织物进行染色，染色温度120 ℃，保温时间 40 min，载体 CWP-11 质量浓度 1.0 g/L，pH 分别为7～8 和10～11，分散染料用量为 2.0%（omf），测试染色后织物的K/S值，并与120 ℃、pH=4～5 条件下染色后的织物进行对比，得出不同种类分散染料的染色性能，结果如表1所示。

表1 不同种类分散染料染色织物的K/S值

从表1可以看出，分散红FB、分散红玉SE-2GF、分散黄E-GL和分散蓝E-4R在pH为7～8或10～11条件下染色，染色后织物的K/S值与pH为4～5条件下的K/S值相差不大，说明该批分散染料在pH 为 7～8、10～11 的条件下染色稳定，适合与活性染料一浴法染色。分散黄 E-4GL 在 pH 为 7～8 条件下染色，染色后织物的K/S值与 pH 为 4～5 条件下的K/S值相差不大，但当pH 升高至 10～11 时，染色织物的K/S值远低于 pH 为4～5下的K/S值；而分散蓝EX-SF和分散黑ECT在pH为 7～8、10～11 时的K/S值都比 pH 为 4～5 时的 K/S 值低，染色织物的色光也稍有变化，说明这三种分散染料都不适用与活性染料一浴法染色。

2.2 分散染料的耐盐性能

筛选出的耐碱型分散染料（分散红FB、分散黄EGL和分散蓝E-4R），在染料用量为0.5%、1.0%、2.0%、5.0%、8.0%和10.0%（omf）时，测试其对不同Na2SO4用量的耐盐性能。染色条件：温度120 ℃，载体CWP-11质量浓度1.0 g/L，pH=7～8），用未加盐的布样作为标样，分别将加盐后的布样与同时加入盐、自制匀染剂MOF（非离子表面活性剂与阴离子分散剂的复配物0.5 g/L）的布样作为测试样，用测色配色仪测试试样与标样之间的色差ΔE，得出硫酸钠用量对分散染料染色织物色差值的影响，结果如表2～4所示。

表2 硫酸钠对分散红FB染色织物色差值的影响

表3 硫酸钠对分散黄E-GL染色织物色差值的影响

表4 硫酸钠对分散蓝E-4R染色织物色差值的影响

由表2～4 可以看出，随着Na2SO4用量的增加，未加匀染剂MOF 时，各分散染料染色织物与标样的色差值（ΔE）均大于1，说明该分散染料的耐盐稳定性不好；而加入自制匀染剂MOF后，该批分散染料染色织物的色差值（ΔE）均小于1，说明匀染剂MOF 可使分散染料在Na2SO4存在的条件下仍保持稳定，不会发生染料聚集而影响染色后织物的K/S值，适合与活性染料一浴法染色。

2.3 一浴法耐高温活性染料的筛选

为实现仪纶/涤纶/棉混纺织物的一浴法染色，需要筛选耐高温性能优异的活性染料。目前，市场上绝大部活性染料的耐高温性能较差，本实验根据市场上所用的一些耐高温染料进行筛选。活性染料用量为0.5%、1.0%、2.0%、5.0%、8.0% 和10.0%（omf），测试染色后织物的K/S值，测试结果如表5所示。

表5 不同染料用量、不同温度下棉织物的K/S值

由表5可以看出，英彩克隆活性染料在120 ℃条件下的得色量约为90 ℃的1/2，说明该批活性染料耐高温性能不好，这是由于高温条件下，纤维素发生水解，产生了较多的CellO-，同时，活性染料也会发生部分水解，使活性基团与纤维素负离子之间的有效共价键数目减少。而Kayacelon React 系列染料为烟酸型中性高温固色活性染料，为提高染浴中活性染料与纤维素纤维的反应性和直接性，均三嗪基团上的卤原子被带正电性的3'-羧基吡啶季铵基团（烟酸基）取代[2-3]。因为取代基带正电荷，导致整个均三嗪基团被极化，使染料具有极高的反应性；加之这种以烟酸基为离去基的活性染料在与纤维素纤维发生反应时，不像氯代均三嗪活性基那样释放出酸性物质[4-5]（烟酸为拟中性物质），使活性染料与纤维素负离子的亲核取代反应速度减慢，因此，只要有足够的热量生成纤维素负离子（CellO-），染料就可以与纤维发生反应，即染料可在高于100 ℃的条件下中性固色[2,6]。染料结构通式如下：

Drimaren型活性染料拥有双一氯均三嗪结构，这种结构的染料反应性弱，具有良好的耐高温性能，可在高温条件下与纤维反应，且染料不易水解，稳定性好，结构通式如下：

由表5还可以看出，Kayacelon React 系列染料和Drimaren 型活性染料在120 ℃条件下的得色量虽比标准工艺条件下的略低，但染料总体得色率均在85%以上。这是由于高温条件下活性染料只发生了少量水解，说明两类活性染料均具有较好的耐高温稳定性，可以与分散染料一浴染色。Kayacelon React系列染料的价格远高于双一氯均三嗪结构的Drimaren 型活性染料，从经济成本考虑，选用双一氯均三嗪结构的Drimaren型活性染料。

2.4 一浴法染色清洗工艺

为减少染色过程中水资源的消耗，需用清洗剂对染色后织物进行清洗，并使其色牢度达到两浴法染色的标准。染色工艺：染色温度120 ℃，载体CWP-11质量浓度1.0 g/L，pH=7～8，分散染料（分散红FB，分散黄E-GL，分散蓝E-4R）和Drimaren 型活性染料的总用量2.0%（omf）。分散染料和活性染料的应用比例根据织物混纺比例（涤纶/仪纶/棉=50/20/30）而采用7∶3，使用自制的清洗剂JB对染色织物进行清洗，测试染色后织物的各项色牢度，同时将两浴法染色织物作为标样，测试两者的色差值（ΔE），结果如表6所示。

表6 清洗剂JB的清洗后染色织物的各项色牢度及ΔE

从表6可以看出，耐摩擦色牢度均高于4级；变色牢度均在4～5 级；一浴法染色后织物的耐皂洗色牢度为4级左右；在耐光色牢度中，红黄两种颜色的色牢度相差半级，蓝色均为4级；一浴法染色织物和两浴法染色织物的色差值（ΔE）小于1。说明该批分散染料具有较好的上染率和染料利用率，且活性染料对涤纶和仪纶纤维的直接性和亲和力都较低，浮色易洗去，即使没有还原清洗，色牢度也可和两浴法相似，具有较好的色牢度。综上所述，一浴两步法新工艺具有生产和经济的可行性。

2.5 一浴法染色后织物的物理性能

对染色后织物的各项性能进行测试，并与两浴法染色后织物的性能进行对比，结果如表7所示。

表7 一浴法染色后织物的物理性能

由表7可以看出，仪纶/涤纶/棉混纺织物一浴法染色织物的回潮率和抗静电性能高于染色前，小于两浴法；强力略大于两浴法而小于染色前。这是由于两浴法染色的处理时间和工艺条件比一浴法更复杂，在染色过程中，高温和助剂更易使纤维发生水解，或是对纤维表面发生刻蚀，比表面积增大，从而导致两浴法染色后的织物强力比一浴法和染色前的织物低，而回潮率和抗静电性能比两者高。