锦纶弱酸性染料的染色牢度及改进

2019-12-22朱牧野童淑华

染整技术 2019年9期

关键词：染整锦纶染料

朱牧野，童淑华

（1.惠州市景晨纺织有限公司，广东惠州 516123；2.江门职业技术学院，广东江门 529030）

锦纶具有尺寸稳定性好、免烫、缩水率小等特点。用锦纶制成的莱卡泳衣、内衣和蕾丝面料，能够突出女性的曲线美，迎合了女性能够时隐时现展示其美丽身材的心理，受到了广大女性消费者的欢迎。

锦纶染色最为常用的是弱酸性染料，其具备了锦纶纤维所需的诸多性能，但是染色牢度需要进行固色处理后才能达到要求。所以，讨论如何提高弱酸性染料的色牢度与固色处理效果，是锦纶染色的一个重要工艺环节。

1 锦纶及其染色性能

锦纶亦称聚酰胺纤维（polyamide，简称PA），是分子主链上含有重复酰胺基团（—NHCO—）的热塑性树脂的总称，包括脂肪族PA，脂肪芳香族PA 和芳香族PA，其中以脂肪族PA品种最多。用作纺织纤维时，有锦纶6和锦纶66。1939年，美国杜邦公司首先用己二胺和己二酸缩合得到聚己二酸己二胺，并实现工业化生产。锦纶的化学结构式为H[HN(CH2)6NHCO(CH2)4—CO]OH，是最早的合成纤维PA66，商品名耐纶（即尼龙“nylon”）。因为是杜邦公司发明的，所以现在还有把锦纶66 称为杜邦丝的。1941 年，德国法本公司用己内酰胺开环聚合得到聚己内酰胺，化学结构式为H—[NH(CH2)5CO]—OH，并实现工业化生产，即PA6，商品名贝纶（perlun）。目前纺织面料所用的锦纶纤维大部分是PA6，PA66 则大多使用于工业纤维，如轮胎帘子线、高弹性织物等。

锦纶纤维上存在大量的酰胺键（—CONH—），纤维的2端存在氨基和羧基。锦纶6的氨基比锦纶66的多，所以在纤维上的染色性能方面，锦纶6 相对锦纶66上色快一些，得色也深一些，而锦纶66的匀染性则稍好[1]。用于锦纶染色的几种染料，最常用的有2种，即：弱酸性染料和1∶2 金属络合染料（简称中性染料）。弱酸性染料染色饱和值低，一般在5%左右，染深色比较困难[2]。生产实践表明，弱酸性染料用于锦纶染色，得色鲜艳，匀染性和遮盖性都比较好。应用于锦纶染色时，弱酸性染料的性价比也比较高，是锦纶纤维应用最多的一类染料。中性染料虽然得色深，但是由于色光萎暗、上色快、匀染性差、修色困难、缺乏遮盖性以及金属离子残留等问题，在锦纶染色选用时受到了一定的限制，一般用来染深色。

直接染料分子较大，而锦纶分子排列紧密，结晶度和取向度高，在水中的溶胀度较低，因此直接染料在锦纶上的染色性能较差。又由于锦纶中所含反应性基团少，用活性染料染色不易获得深色，所以在实际生产中锦纶主要采用弱酸性染料染色[3]。弱酸性染料对锦纶的染色机理基本上与羊毛相似。在锦纶等电点以下染色时，染料主要以离子键形式固着在锦纶纤维的端氨基上，NH3+-F-COO-+D-=NH3+D--F-COO-。当染浴pH低于2.5时，纤维上的酰胺基开始超量地吸附质子。这就是在弱酸性染料染色后期，在加酸后产生脚水比较清的现象。在锦纶等电点以上染色时，染料靠范德华力和氢键等分子间力吸附在纤维上。

2 锦纶的色牢度

2.1 染色机理对色牢度的影响

弱酸性染料上染锦纶与直接染料染棉相比多了一个离子键结合，由于锦纶纤维能够提供与弱酸性染料反应的末端氨基比较少，使得弱酸性染料的上染靠离子键、氢键和范德华力来实现，因此弱酸性染料应比直接染料的色牢度好。但是锦纶纤维分子末端氨基的数量有限（仅为羊毛的1/12），对于中深色来说色牢度较差，而且染料水溶性基团越多色牢度越差[2]。为了提高弱酸性染料在锦纶纤维上的色牢度，尤其是耐湿摩擦色牢度，需要对其进行固色处理，这对锦纶中深色染色是尤为重要的一个工艺步骤。

2.2 染整加工对色牢度的影响

由于锦纶加工成织物后，存在吸湿性差、穿着时汗水不易排出的缺陷，使用化学助剂对锦纶织物进行后整理加工。加入吸湿排汗剂、亲水硅油乳液等，使织物具有一定的吸湿排汗以及柔软效果，已成为染整厂锦纶织物加工的一种常规选项。但由于所使用的助剂对于固色剂的固色效果会有一定的影响，在对锦纶的固色处理过程及工艺中更需要引起重视。

锦纶织物在预定型和成品定型时，都会在不同热条件下发生分子结构和纤维端氨基含量的变化，这也就是锦纶织物在经过预定型后，对染料的深染作用加大的原因。在经过过水定型或前处理除油后的湿热定型工艺后，锦纶纤维的结构会变得疏松，对染料的吸附率会增加，得色率也会提高。这些变化可能会影响到染料的超量吸附，对色牢度产生影响。

染色过程中的温度、保温时间、染浴pH的调整和染色助剂的加入，可以有效地控制染色的上染率、匀染性，但由于外来条件的变化，也会对锦纶的色牢度产生一定的影响。

3 锦纶的固色

国内外对提高弱酸性染料在锦纶上的色牢度方面，基本都是在染料的结构与酸性固色剂的改进上。弱酸性染料的结构变化已经不大，那么目前能做的就是固色剂的改进与染整厂工艺的配合了。但是，鉴于染整厂所处的位置、水源、设备、工艺诸多方面的不同，各自所产生的固色效果也会有所不同，不能一概而论。选择适应本企业使用条件的固色剂，设计与之相适应的工艺，这是染整企业需要做到的细节之一。

与其他所有纺织材料一样，染色后的色牢度处理基本都是走2条路：（1）将未固着在纤维上的染料去除掉；（2）堵塞纤维上染料再溶出的通道。去除未固着的染料是最为实际的做法，但是在一般情况下，这种做法不能去除彻底，只能选择合适的固色剂进行固色。

3.1 固色剂的选择

锦纶经过染色后，在固色前做一道去除浮色的水洗很有必要，可采用比较温和的条件处理，防止颜色变浅。最初传统的固色处理是采用单宁酸和吐酒石处理，它们相互作用能生成单宁酸锑，与染料络合生成色淀，从而提高色牢度。

单宁酸是从五倍子中提炼出来的浅灰黄色粉状，分子式为C14N10O9，含有酚羟基和羧基。在固色过程中，单宁酸与染料阴离子基团之间主要靠静电斥力作用，使得染料分子向纤维内部扩散，抑制了染料内部解吸的染料分子向纤维外部扩散，堵住了染料再溶出的空隙，阻止了染料与纤维之间离子键的破坏，从而提高了色牢度[3]。

单宁酸和吐酒石处理工艺[1]：单宁酸2%，70～75 ℃，20 min，冰醋酸调pH 4.5～5.0；吐酒石1%，70～75 ℃，20 min，冰醋酸调 pH 4.5～5.0，处理后洗净过软。由于植物性单宁来源受到限制，天然单宁酸-吐酒石处理工艺复杂，而且处理后手感差、色变较大。目前各类锦纶专用的酸性固色剂都已采用单宁的替代品，即合成单宁，应用广泛。另外，使用传统的两浴法处理，不符合当前节能的要求，用此工艺来固色的已经不多。

目前作为合成单宁常用的有3 种：一是带磺酸基的多元酚类缩合物，二是由多硫化物与苯酚合成的硫酚化合物，三是以二苯砜为主体的缩合化合物[4]。第1类是以苯酚、甲酚、二苯酚为原料，与甲醛发生缩合反应，这一类固色剂原料容易得到，成本较低，但是会含有游离甲醛，且固色效果不佳。第2 类是在酚醛类缩合物中引入亲水性磺酸基，固色处理类似染料上染纤维，被纤维牢固吸附，形成一层透明薄膜，将染料机械地覆盖在纤维上，具有很好的色牢度和耐久性。第3类以苯酚为原料，产生中间体二羟基联苯，再与甲醛发生交联聚合反应，也含有游离甲醛，可以用于染色后处理，也可以用于染色同浴处理[3]。

目前，广东染整企业常用的具有代表性的酸性固色剂中，有来自外资化工企业生产的科莱恩酸性固色剂O粉和司南酸性固色剂NBS粉，这2种粉状产品，常被一些小型化工企业用来作为酸性固色剂的原料；还有日华化学的酸性固色剂TA200、亨斯迈酸性固色剂FRN。有来自广东本地化工企业生产的酸性固色剂DM2535、酸性固色剂GTR、酸性固色剂NF等。

在染整企业常规加工中，需要用到酸性固色剂的锦纶纺织品有泳衣面料、内衣面料、蕾丝面料、网布、织带、搭扣、筒子纱等。泳衣和内衣面料按加工方法不同，分为匹染布、色织布和印花布。蕾丝面料按加工方法不同，分为经编布、绣花水溶布。上述锦纶纺织品，根据消费市场的不同，有出口国外，也有内销。由于消费市场的定位不同，对纺织品包括色牢度在内的服用性能要求也会有所不同。市场销售价格与制造成本的差异都会影响锦纶原料和染料助剂等诸多方面的选择。主要影响色牢度的有染料品种和所选染料本身的色牢度，还有纺织品原料是锦纶单一组分，还是锦纶混纺双组分。

3.2 染料的选择

在选择弱酸性染料时，染整企业一般首先考虑染料生产厂家和品牌。对于粉状染料，有染料颗粒大小、生产研磨工艺、填充剂的品种等需要考虑的因素。染整企业若使用色牢度相对较好的染料，生产成本必然会高一些，这些都是要分摊到染整加工的产品中。这就是做外销单、制衣单、市场单（珠三角常称之为中大单，即广州中大市场单）所选染料品种不同的成本因素。同样是弱酸性染料，其自身的染色牢度也是不同的，这是生产加工成本所决定的。

染料本身质量也是直接影响纺织品染色后色牢度的主要因素。有些做市场单的染整企业，客户需要做到色牢度3级以上，已经比较困难了，尤其是做翠蓝、翠绿、大红、枣红等颜色。即便是质量好一些的弱酸性染料，在染这几种颜色时也是这样。若是染料本身的问题，在后道选用再好的固色剂也不能提高色牢度。

锦纶混纺面料一般多为锦棉交织和锦涤交织。提高锦棉交织的色牢度比锦涤交织更困难。只要颜色能够对版，涤纶分散染料的色牢度一般都会好一些；若是锦纶颜色对版，而涤纶颜色不对版，那就会出现分散染料上染锦纶的行业难题。对于锦棉交织的色牢度，除了要考虑锦纶的弱酸性染料染色，还要考虑棉上染料的色牢度。对于出口单、制衣单对棉的染色一般都会采用活性染料，这样做相对色牢度会好做一些。对于市场单，尤其是蕾丝面料的市场单，由于中大市场货期很短，今天下单明天就要货，明天货不送到中大档口，客户就有可能到其他家去拿货，这就使染整企业在锦棉交织面料的染色，多采用弱酸性染料与直接染料一浴法来加工。随之问题也来了，直接染料的色牢度不好。这样的话，需要选择一只合适的固色剂，在染完锦纶和棉后，做一次固色就可以兼顾到2种纤维的色牢度。

4 锦纶单组分织物使用合成酸性固色剂的优化工艺实例

选用国内某品牌的酸性固色剂NF，其成分为多元酚磺酸缩合物，结构中含有芳香环和羟基，属阴离子型固色剂。织物：锦纶莱卡泳衣布；染料：弱酸性红FG 6%；浴比 1∶20，pH=5，96 ℃×45 min，洗水：40 ℃×10 min。

在固色剂用量为1%时，由于固色剂量较少，固色效果不明显。在固色剂用量高于2%时，达到4%后变色程度加大，且色牢度没有提高。染浴酸碱值高于4后，锦纶分子链上的氨基与固色剂的吸引力会降低。染浴温度（60～80 ℃）的提高会促使固色剂的扩散速率增加，有利于固色，但温度过高，固色剂的解吸概率增加。得出最优工艺为：固色剂用量2%，染浴pH=4，染浴温度70 ℃。实际固色配方（调整后）：阴离子酸性固色剂2%，浴比1∶20，pH=4.0～4.5，70 ℃×20 min，出缸、脱水、烘干。

由于阴离子酸性固色剂的效果有限，在客户对色牢度要求更高，或者由于色泽的要求，使用了某些色牢度比较差的染料时，建议可以再进行一道阳离子固色剂的固色工艺。这在一般市场单加工时是不会这么做的。

对于市场单的锦棉交织面料固色（主要是酸性直接一浴法的工艺），一般会选择阳离子棉用无醛固色剂。尽管一只固色剂的效果不是很好，但对于市场单，能达到3级色牢度是可以接受的。

对于锦棉交织面料，色牢度需要好一些的话，可以采取双固工艺。即：酸性固锦纶一次，再无醛固棉一次。

在做大红、枣红的时侯，弱酸性大红有两只可以选用，一只是鲜艳度好一些、色牢度差一些的；另外一只是色牢度好一些，鲜艳度差一些的。在打版时要考虑色牢度因素，并做好与客户的沟通。