漫谈织物纤维染色加工的匀染剂

文 崔利军

众所周知，在织物染色过程中根据纤维特点使用各种不同的染料，包括还原、分散、酸性、阳离子染料以及活性染料等。各类染料用于纤维染色时，往往会产生染色不匀的现象，造成色花。解决染色不匀最常用的方法是染色加工时添加匀染剂。不同的染料和染色工艺需要不同的匀染剂。匀染剂使纤维纱线或织物在染色过程中染色均匀不产生色条、色斑等疵点。匀染剂就是在染色过程中，能够增强移染或延缓染色速度而获得均匀染色效果的助剂。

织物纤维匀染剂的用途

匀染剂有天然纤维匀染剂、合成纤维匀染剂和混纺织物匀染剂等，作为匀染剂的条件是能使染料缓慢被纤维吸附或可使深色部分染料向浅色部分扩散，不降低染色坚牢程度。凡是具有缓染和移染作用的助剂均称为匀染剂。

纺织助剂对提高纺织品的附加价值至关重要，不仅可使纺织品功能化，而且可使其高档化、更具时代感，但要具有这些优点的前提是织物的染色要匀透，非常有效的方法是使用具有缓染或移染作用的助剂即匀染剂来达到匀染效果。匀染剂用作扩散剂，防止某些纳夫妥染料显色时的分解物集结在织物上而沾污染色品。匀染剂广泛应用于纺织印染工业的各工序中。用作直接染色染棉匀染剂，在溶液中加约0．2～0．5g/L，一般用量0．2～1g/L，效果显著，增加染色牢度，显色鲜艳均匀。并能去除染料分散集结在织物上的污垢，提高ABS-Na合成洗涤剂的去污力，减轻织物的静电效应。用作还原染料染棉时的匀染剂，匀染剂能与染料分子发生聚集，因而降低了染料的上染速度，使染料逐渐向纤维转移，从而达到匀染目的。

匀染剂在印染工业中用途非常广泛，用作直接染料、还原染料、酸性染料、分散性染料和阳离子染料的匀染剂，亦可用作扩散剂、剥色剂，阴离子与弱阳离子都有缓染作用，但原理不同，阴离子型为亲纤维型，通过竞染的方式达到缓染，可改善易出现条花的情况；弱阳离子型为亲染料型，通过与染料形成松散的结合，降低染料的扩散速率来达到缓染，在尼龙染色时，一般不单独使用，经常少量的与非离子助剂进行复配。主要用于羊毛的染色。

聚醋超细纤维具有优异的强度和尺寸稳定性，以及洗可穿性和手感丰满、柔软、飘逸等独特风格，而倍受消费者的青睐。但超细纤维与普通纤维相比，具有单丝纤度小、比表面积大和无定形区含量高等特点，极易造成染色不匀。近年来，解决以上问题的主要途径有选用匀染性好的染料、选用优秀的匀染剂、制定合理的前处理和染色工艺。

亲染料性匀染剂可以显著提高染料聚集度，对染料的亲合力大于染料对纤维的亲合力，染料上染之前，匀染剂先与染料结合生成某种稳定的聚集体，从而降低了染料的扩散速率，延缓了染色时间。纤维纱、线或织物在染色过程中，为促使染色均匀，不产生色条、色斑等疵点而添加的物质。亲纤维性匀染剂对纤维具有某种亲和力，在染色过程中会与染料相互竞争染席，然后逐渐被染料所取代，起到缓染的作用。所用的是某些阴离子型表面活性剂，如脂肪醇硫酸盐等。随着条件的改变，染料逐渐脱离匀染剂，与纤维结合，但此时匀染剂对染料仍有一定的亲合力，对于不染的织物还可以将染料从纤维上拉下，上染到色泽浅的地方，因此亲染料性匀染剂同时具有缓染、移染作用。属于此类的物质有某些非离子型表面活性剂，如脂肪醇或烷基酚的聚氧乙烯醚等。此外，根据应用于纤维的种类，匀染剂还可以分为天然纤维用匀染剂、锦纶用匀染剂、腈纶用匀染剂、涤纶用匀染剂及混纺织物用匀染剂等。

织物纤维匀染剂的产品特点及种类

织物纤维匀染剂的产品特点：亲纤维有适度的阻染效果；亲染料有适度的缓染效果。适度的缓染性可抑制染色初期之瞬染性，可利用缓染而赋予卓越的匀染效果；具有卓越的分散性、增溶和保护胶体作用及高温时之防止染料凝聚效应，避免染料凝焦。较好的移染性，使染料染色性能向上。对于染料具有非常优越的匀染、渗透效果；对染浴中添加的载体、阴离子分散剂、润滑剂、精练染色同浴处理助剂等助剂无干扰。有螯合染浴中金属离子作用，防止金属离子对染色的影响；可用于天然纤维及与化学纤维混纺织物的染色中，并适合于各种温度领域，在高温下稳定性也很好，不会附着或吸入纤维内，不与染料产生凝聚或沉淀。能使织物具有柔软、丰满、无斑渍、条花、光滑的外观；易溶于热水中，低泡，可用于喷射溢流染色机；增加纤维间的平滑效果，有效改善纤维因密度收缩问题所衍生之不良效果。能改善散纤维染色后之梳棉、纺纱效率。

匀染剂大多数是水溶性的表面活性剂，根据匀染剂对染料扩散与聚集度的影响，主要分为两种类型：即亲纤维性匀染剂与亲染料性匀染剂。

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亲纤维性匀染剂对染料的聚集度几乎没有影响，但对纤维的亲合力要大于染料对纤维的亲合力，因此在染色过程中，此类匀染剂会先与纤维结合，降低染料上染速率，但随染色条件的变化，染料会逐渐代替匀染剂，固着在纤维上，这类匀染剂只具有缓染的作用；所用的是某些阴离子型表面活性剂，如脂肪醇硫酸盐等。

亲染料性匀染剂可显著提高染料聚集度，对染料的亲合力大于染料对纤维的亲合力，染料与匀染剂在染浴中先生成某种复合体，在染色过程中逐渐释出染料而达到匀染的效果。染料上染之前匀染剂先与染料结合生成某种稳定的聚集体，从而降低了染料的扩散速率，延缓了染色时间。随着条件的改变，染料逐渐脱离匀染剂，与纤维结合，但此时匀染剂对染料仍有一定的亲合力，对于不染的织物还可以将染料从纤维上拉下，上染到色泽浅的地方，因此这类匀染剂不仅具有缓染作用，而且具有移染作用。属于此类的物质有某些非离子型表面活性剂，如脂肪醇或烷基酚的聚氧乙烯醚等。此外，根据应用于纤维的种类，匀染剂还可分为天然纤维用匀染剂、锦纶用匀染剂、腈纶用匀染剂、涤纶用匀染剂及混纺织物用匀染剂等。

混纺织物染色用匀染剂：涤毛混纺织物采用分散——酸性染料同浴染色时，可用分散剂或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐等阴离子表面活性剂作匀染剂，毛腈混纺织物采用酸性——阳离子染料进行染色时，常用脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐及改性脂肪醇环氧乙烷加成物。东邦盐A-10是黄褐色油状物，非离子和阴离子表面活性剂的混合物。易溶于水，1%溶液的pH值为6～7。对染料分散性好，无缓染性，主要用于纯涤及涤/棉混纺织物分散染料的高温高压染色工艺。棉纤维可用直接、活性、还原、硫化、冰染等染料染色，其中对于那些与纤维结合力大的染料染色往往需要使用匀染剂。使用的亲纤维性匀染剂主要为阴离子表面活性剂（如磺化油和脂肪硫酸盐等）；亲染料性匀染剂主要是非离子型的表面活性剂。

据了解，平平加O属于脂肪醇聚氧乙烯醚型，外观呈乳白色或米黄色软膏状，遇冷凝冻，易溶于水、乙醇等，溶解度在冷水中比在热水中大。能耐酸、碱、硬水、热、重金属盐，可与各种表面活性剂和染料同时使用。直接染料，还原染料染棉时加入量为0．02～0．1g/L；阳离子染料染腈纶纤维时，用量为0．2～1g/L。平平加O除用作匀染剂外，还可用作剥色剂、印花防染剂、防白剂、原毛净洗剂、防静电剂、乳化剂等。低泡匀染剂O是硅氧烷聚醚与烷基聚氧乙烯醚复合物，属于非离子型，外观为淡黄色膏状物，易溶于水、耐酸、碱及硬水，能与其它类型助剂同浴使用，无毒，不易燃，使用于直接、还原等各种染料的染色，在染浴中加入0．2～0．5g/L即可收到良好的匀染透渗效果。

毛条染色是毛纺加工中的一个重要过程，它对纤维造成的损伤会影响后续加工过程和产品的质量。对大多数毛纺厂家来说，条染是提高纱线质量的关键环节。毛条采用酸性染料染色时，常用的匀染剂是平平加O。羊毛织物采用酸性染料、酸性媒介染料、金属络合染料染色时，可用醇类环氧乙烷加成物、胺类聚氧乙烯加成物、变性乙二烯衍生物等非离子表面活性剂作匀染剂；匀染剂WE是脂肪胺聚氧乙烯醚复配物，属非离子，弱阳离子型。外观为浅棕色液体，能溶于水，其水溶液pH值为8～9，在媒介染料、中性染料、弱酸性染料及金属络合染料的染色中，都具有优良的匀染效果；匀染剂NFS由脂肪胺聚氧乙烯醚组成，属于非离子、弱阳离子型，外观为深棕色液体，可溶于水，pH值7～8，主要用作毛用活性染料、弱酸性染料、中性染料、媒介染料、涂料、1：1金属2合染料染色时的匀染剂；毛用匀染剂HK-960两性表面活性剂与非离子表面活性剂进行复配后的产物，pH值适中，润湿力好，染色时首先能够保证纤维被快速均匀地润湿，匀染效果较好。

匀染剂A-80是芳基酚聚氧乙烯醚、阴离子分散剂和阴离子助剂的复配物，属阴离子型，外观为棕色粘稠液体，可用任意量水稀释，耐酸、碱及碱土金属离子，对温度和阳光稳定，能与非离子、阴离子化合物混用，但不能与阳离子物混用，对皮肤无灼伤和刺激作用，无毒不燃，起泡性小，具有匀染、缓染、移染和防沾污的功能，可用于纯涤、涤棉、涤毛、涤粘纱线、针织物、机织物的载体染色、经轴染色、筒子染色、高温高压染色、轮胎染色机染色、喷射和溢流染色机染色及O型染色机染色，用本品染色后，染面光洁，鲜艳度好，还能防止涤纶低聚物的沉积，减少针织时织针的消耗，达到日本东邦盐A-10相同效果。

无泡棉用匀染剂分散性好，匀染性好，耐电解质、耐碱，对直接染料、活性染料提高分散力，防止染料由于盐析作用而凝聚，达到增溶目的，确保染料的匀染性不致下降，适用于棉及其混纺染色所用的匀染剂，亦是金属离子的螯合剂及扩散剂。

织物纤维匀染剂的作用机理

织物整个表面颜色深度、色光和艳亮度都很一致时，该染色可称为均匀染色。匀染剂对分散染料的增溶作用，即增加染液中单分子状态和胶团状的染料量，染液中单分子状态的染料是上染纤维的主要形式，胶团状的染料比染料晶体容易释放染料单体，这些都有利于上染均匀。所以匀染剂的增溶性是衡量匀染剂优劣的一大指标。由于超细纤维比表面积很大，对于染料的吸附速率也很快，这也是容易形成染色不匀的因素之一。如果是混纺超细纤维，由于纤度的不同，单纤比表面积不仅较大，而且差异也很大，就更容易造成上染速率方面的差异，结果是容易色花。因此，上染速率的快慢也是衡量匀染剂重要指标之一。

当匀染剂对纤维的亲和力大于染料对纤维的亲和力时，匀染剂与染料对纤维发生竞染作用。匀染剂优先与纤维结合，占据了纤维上的染色座席，阻碍了染料与纤维的结合，延缓了染料的上染。但结合力没有染料分子强，随着染浴温度的升高，染料又逐渐从纤维上将匀染剂置换下来，而最终使染料占据了染色座席，从而达到匀染的目的。当分散染料上染超细纤维时，由于初始吸附很快，相对普通纤维更容易造成染色不匀。如果在整个染色过程中加强已上染到织物上的染料的解析和迁移，可使织物上染花处的染料通过解析和重新上染达到均匀上染最终获得匀染效果。由于超细纤维比表面积大，所以同样的染料用量超细纤维得色较浅。通常来讲，在染料浓度较低的情况下在染液中加入适量匀染剂可以增加染色深度，但当匀染剂浓度提高后，匀染剂的增深效果反而下降，有些情况下还会使得深度变浅。在染料浓度较高的情况下，加入匀染剂会降低染色深度，但当匀染剂浓度提高后，染色深度会增加。

匀染剂优先与纤维结合，占据了纤维上的染色座席，阻碍了染料与纤维的结合，延缓了染料的上染。这类亲纤维性的匀染剂，一旦染色操作完成之后，染料就固着于纤维上不能移动，所以没有移染的能力。对纤维具有亲和力的匀染剂，称为亲纤维性匀染剂。

亲纤维性匀染作用常常在下列染色过程中：阴离子性的匀染剂在天然纤维、锦纶纤维的染色过程；阳离子性的匀染剂腈纶的染色过程。对纤维具有亲和力的匀染剂中，用于天然纤维、锦纶纤维的是含有酸性基团的阴离子表面活性剂，其主要是磺化油和高级醇硫酸酯钠盐。

实际生产中常常用拼色染色，因此染料之间配伍性成为选择拼色染料的一个重要指标。但每个染料由于其结构的差异，会造成染料之间配伍性的差异，所以减少染料之间配伍性的差异是改善染色性能的重要方面。加入匀染剂可以减少染料之间配伍性方面的差异。这主要是因为匀染剂可以提高分散染料溶解度。同时由于匀染剂的增溶作用使染料容易扩散到纤维内部，再加上匀染剂的存在促进了染料在织物上的解析和迁移从而达到均匀上染的效果。

匀染剂对染料的亲和力大于染料对纤维的亲和力时，在染料被纤维吸附之前，匀染剂先拉住染料，并随之结合生成某种稳定的聚集体，染料必须脱离匀染剂才能与纤维结合，从而降低了染料迁移率和扩散速度，延缓了染色时间。在高温时这种稳定的聚集体与纤维接触，产生分解作用，然后又释放出染料，再使染料与纤维结合，从而达到匀染的目的。

染色中常出现不均匀现象，其原因多是由于纤维的物理、化学结构不均匀，除此之外由于染色前处理和染色条件不当所致。为使染色中染色速度快、易起斑的染料达到均匀染色的目的，可采取控制染色速度、控制升温速度、控制染料的瞬染性；使用匀染剂、缓染剂，使拼色的染料保持染色速度一致；此外，控制促染剂，使染浴的浓度和温度均匀，可加大染液流量、使用匀染能力大的染色机械和提高溶液的稳定性。简便易行的方法是加入匀染剂。

匀染剂与染料结合，阻碍了染料与纤维的结合，延缓了染料的上染；亲染料的匀染剂对已经上染于纤维的染料还保持有拉力，故对于染色不匀的织物，可将深浓色泽上的部分染料拉回到染浴中，再转移到浅淡色泽上，达到匀染。所以这种匀染剂具有移染作用。如果这种匀染剂对染料的亲和力过大，也就是说对上染于纤维上的染料拉力过大，那么就可以当作剥色剂来使用。亲染料性匀染剂主要是聚乙二醇醚型非离子型表面活性剂，这种匀染剂的亲染料性是由于聚乙二醇的醚键易于同染料上的羟基和氨基的氮原子相结合所致。

织物纤维匀染剂在染料的中典型应用

染色的匀染需要具有理想的缓染功能，这是所有匀染剂必须具有的功能重点。然而，分散染料对于涤纶纤维的匀染，还需配合于强有力的移染功能，因为分散染料于涤纶的染色，自始至终并没有发生化学反应；而涤纶纤维的紧密结构，及其极度密致的表面结晶层等特点，起到了一种关键的阻滞作用，移染则可以弥补缓染在该一方面上的空缺，尤其是到达130℃保温染色阶段以后，染浴中的染料已绝大部分上染到了纤维上，缓染功能已基本上完成了使命，移染功能在此阶段就成了主要角色，它将可进一步的推进和保证匀染剂总目标上的作用效果。所以说，缓染、移染和助扩散，共同组合成了高温匀染剂最根本性的基础要素，也是在各类不同染色机使用上均必须具备的基本功能。采用中性染料分别对羊毛和锦纶织物进行染色，适当加入合适的匀染剂有利于羊毛和锦纶匀染性的提高，匀染剂用量的改变对染色织物的色牢度影响不大。染色羊毛和锦纶纤维可采用酸性染料、中性染料、活性染料染色，其中强酸性染料也是毛、锦混纺纱常用的染料，但色牢度普遍达不到要求，而且易损伤羊毛，染后手感不好，目前只有少数用于拼色。毛/锦混纺纱采用同浴一步染色工艺可大大提高生产效率，降低成本，但存在的最大问题是毛、锦染色不匀、同色性不好，锦纶得色往往深于羊毛，在染中、浅色时该问题尤为严重，因而出现夹花、染不匀、色差等病疵，大大影响织物的美观。由于羊毛和锦纶纤维在化学结构和物理性能上的不同，导致染色性能不同，染色不易获均匀色泽。要想解决这一问题，就需从染料、染色工艺、染色助剂等方面进行调整。

分散染料在热溶染色过程中往往会产生泳移现象，使布面出现色斑、阴阳面、条影等疵点，造成染色不匀。要解决这一问题，必须使用防泳移剂。目前应用的防泳移剂有海藻酸钠和丙烯酸的共聚体。海藻酸钠的匀染性不佳，而丙烯酸共聚体的防泳移能力良好， 无染花现象。

分散染料主要应用于合成纤维，聚酯纤维的结构紧密，吸湿性差疏水性强，且具有热塑性，因而分散染料在染涤纶织物时，往往由于操作不当或工艺选择不佳而引发色花等染色不匀现象。用分散染料进行高温高压染色时，常因染料的分散性、匀染性、移染性差以及升温速度控制不当等因素引起染色不均匀。尤其细涤纶纤维的线密度很小，表面积增大，染料的上染速度加快，再加上织物结构紧密，染料不易染透，所产生的染色不匀现象比常规涤纶纤维更为突出。在染色时使用高温分散匀染剂可改善织物的匀染效果，提高产品质量。

一般对非离子分散染料可采用非离子表面活性剂作为匀染剂，两者能形成疏水性结合，可减缓上染速度而达到匀染的目的。在非离子分散匀染剂分子中，聚氧乙烯酯型表面活性剂比聚氧乙烯醚型表面活性剂的匀染性好，具有苯环的表面活性剂比脂肪型表面活性剂的匀染性好。表面活性剂的复配产品中有些有较高的起泡性，在快速染色机中和小浴比染色时容易产生问题，因此要求低泡匀染剂。加入特别是有机硅消泡剂，高温下很有效；采用环氧乙烷和环氧丙烷共聚的方法得到低泡性产品。腈纶用阳离子染料染色，常用的匀染剂主器是季胺盐类阳离子表面活性剂，其匀染机理是属于亲纤维性匀染剂。

高温高压染色是涤纶纤维的重要染色方法，高温匀染剂溶于水及一般有机溶剂，具有优良的染料分散性、初期缓染性、染料同步上染性等特点。在纺织印染行业上，用作涤纶纤维的高温高压分散匀染剂，适用于快速染色工艺。能够维持染浴在酸性条件下染色，有效避免敏感染料水解而引起的布面色光偏差。不含溶剂及载体组分，有助于劳动环境的改善，适用于涤纶高温深色染色以及需要暖色调的高温浅色染色。在一般工业上，用作洗涤剂的组分。用于涤纶织物高温染色，可按常规工艺进行。为保证产品质量，印染厂家在高温高压染色中，很多使用了高温匀染剂。由于涤纶纤维的染色特性及其高温高压染色的特殊方式，也与众不同的对于高温染色用的匀染剂具有特殊的要求，并还因纺织半制品在形式类别上的差异，进一步对高温匀染剂产生了不同的专用个性要求。因此，除了需要具备适应于130℃高温条件的缓染、移染等最根本基础性能以外，还应有符合于各类涤纶纤维半制品染色特征的专用性品种，否则的话，具体应用时将难于很好地针对高温高压染色中各类型的个性特征，令适用性大打折扣。涤纶纤维的高温高压法染色，其纺织半制品的品种多样化，及其对于染色设备上的选择性，还相应地带来了对于高温匀染剂作用功能要求上的多样性。所以，高温匀染剂在设计开发上的品种系列化及其专用性，是必然和必需的，从而也才能很好的符合于高温高压染色中各类型的生产实际之所需。

超细纤维由于纤度极细，大大降低了丝的刚度，做成织物手感极为柔软，纤维细还可增加丝的层状结构，增大比表面积和毛细效应，使纤维内部反射光在表面分布更细腻，使之具有真丝般的高雅光泽，并有良好的吸湿散湿性。超细纤维的名词最早出现在日本纺织界，消费者对合成纤维面料提出了更高要求。他们以天然面料的标准来考核新合成纤维的舒适性，同时在保存性方面要求新合成纤维超越天然纤维。为满足消费者的这一要求，合成纤维的加工技术突飞猛进。用超细纤维做成服装，舒适、美观、保暖、透气，有较好的悬垂性和丰满度，在疏水和防污性方面也有明显提高，利用比表面积大及松软特点可以设计不同的组织结构使之更多地吸收阳光热能或更快散失体温起到冬暖夏凉的作用。

采用新技术研制的复合型新合纤在功能性方面，天然纤维无法比拟的合成纤维具有全新质感的感性材料正在接连不断地出现。新合成纤维的制造技术是多种加工技术的组合，是一个系统工程，标志着合成纤维技术发展到一个新阶段，是新技术及由此开发的新产品的总称。新合成纤维种类繁多，结构复杂，超细纤维与普通合成纤维在结构形态上有很大的差异，通过染整加工，不仅要充分发挥超细纤维的特性，同时还要赋予超细纤维织物的特殊风格。

新型合成纤维在纺丝、织造、染整加工过程中和常规合成纤维也存在着许多不同。这就涉及到的是染色过程中的匀染性。由于分散染料的三种状态间存在动平衡，在染色过程中，单分子、胶团和晶体染料之间会发生转变。特别是晶体会变大，晶粒之间会产生凝聚，有时晶型还会发生变化，这些都会影响分散染料的染色性能，容易产生不匀、染色色点、条花等疵病。而超细纤维的纤度和特殊的表面结构，单位重量的纤维表面积会相对变大导致在染色过程中染料的吸附速度加快，出现染色问题的几率相对普通纤维更要高很多。因此选择合适的匀染剂配合合理的加工工艺才能避免上述问题的发生。

近年来，各种新型纤维在印染行业中得到广泛的应用，同时随着人们环保意识的逐步提高，各类匀染剂及其主要组分都有了进一步的发展。匀染剂主要对纤维分散染料溶解状态、上染速率、染料解析和迁移、高温分散性、染深性以及染料配伍性的改善等起到相应的作用。尤其超细纤维因其特殊的表面结构和纤度，在染色过程中对匀染剂的要求更为严格。匀染剂的加入主要是改善超细纤维染色性能的重要途径。因此在针对超细纤维染色过程中匀染剂的选择需要从匀染剂多方面性能进行考量和筛选。相信在以后所开发出的匀染剂将是更专用、更环保、复配型的种类，从而更好的推动我国的匀染剂乃至印染行业的发展。