涤/棉纱线一浴一步法染色中染料的筛选

2019-12-27谢梦玉武守营胡啸林冯鹏耀

染整技术 2019年11期

谢梦玉，武守营，胡啸林，冯鹏耀，董玲

（1.南通大学纺织服装学院，江苏南通 226019；2.染整技术研究所，江苏南通 226019）

长期以来，涤/棉纱线通常采用二浴法染色[1-2]，即分散染料染涤纶→还原清洗→活性染料套染棉。此工艺的优点在于2 种染料都可以在最佳条件下染色，获得染料上染纤维的最高固色率以及较好的染色牢度[3]；此外，由于还原清洗过程的存在，使得分散染料对棉的沾色可轻易洗除。二浴法虽然具有较好的染色牢度，但是，染色过程耗时较长，生产效率低，污水排放量大，使企业的经济效益下降。如何简化涤/棉混纺纱线的分散/活性染料染色工艺成为染整人员致力研究的课题[4-11]。本研究对传统的工艺进行了改进，采用分散/活性一浴一步法染色新工艺，在达到染色质量要求的前提下，以期缩短染色时间，节约水、电，提高生产效率。

1 实验

1.1 材料和仪器

织物：涤/棉（65/35）混纺纱线（市售）。

试剂：纯碱，元明粉，醋酸，烧碱，保险粉，标准皂片，染料（活性3GL 大红、活性C-D 深红、活性NP 黄、活性R 艳蓝、活性RGB 军蓝、活性CA 红、活性CA 黄、活性GX 翠蓝、分散SFi 果红、分散S-5BL 红玉、分散M-4GL 黄、分散XF 黄棕、分散2BLN 艳蓝、分散XF蓝），以上均为工业级。

仪器：RJ-1108 红外高温高压染色机（南通三思机电科技有限公司），Datacolor 650 电脑测色配色仪（德塔颜色商贸有限公司），YB517Ⅱ预置式染色牢度摩擦仪（温州大荣纺织标准仪器厂），GYROWAH4/5 水洗/干洗色牢度试验机（英国James H Heal 公司），DHG-9423A 电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司），PHS-3C 精密pH 计（上海仪电科学仪器有限公司）。

1.2 染料的筛选

1.2.1 活性染料的筛选

染色配方：活性染料1%(omf)，元明粉15 g/L，pH 7～11，浴比1∶20。染色工艺曲线：

后处理工艺：冷水洗→热水洗→皂煮（标准皂片2 g/L，90 ℃×15 min）→热水洗→冷水洗→烘干。

1.2.2 分散染料的筛选

染色配方：分散染料1%(omf)，元明粉0～20 g/L，匀染剂1 g/L，pH 7～11，浴比1∶20。染色工艺曲线：

后处理工艺：冷水洗→还原清洗（保险粉、烧碱均为2 g/L，80 ℃×15 min，浴比1∶20）→冷水洗→烘干。

1.3 染色工艺的探究

1.3.1 一浴一步法染色

染色配方：活性染料0.35%(omf)、0.70%(omf)、1.05%(omf)；分散染料0.65%(omf)、1.30%(omf)、1.95%(omf)，元明粉15 g/L，匀染剂1 g/L，pH=9，浴比1∶20。染色工艺曲线：

后处理工艺：冷水洗→热水洗→皂煮（标准皂片2 g/L，90 ℃×15 min）→热水洗→冷水洗→烘干。

1.3.2 二浴法染色

分散染料染涤纶工艺配方：分散染料0.65%(omf)、1.30%(omf)、1.95%(omf)，匀染剂1 g/L，pH=5，浴比1∶20。

活性染料套染棉工艺配方：活性染料0.35%(omf)、0.70%(omf)、1.05%(omf)，元明粉15 g/L，pH 10～11，浴比1∶20。染色工艺曲线：

后处理工艺：冷水洗→热水洗→皂煮（标准皂片2 g/L，90 ℃×15 min）→热水洗→冷水洗→烘干。

还原清洗配方：保险粉、烧碱各2 g/L，80 ℃×15 min，浴比1∶20。

1.4 测试

K/S值：用电脑测色配色仪测试试样表观颜色深度，在纱线不同位置测量4次，取平均值。

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

2 结果与讨论

2.1 染料的选择

2.1.1 pH对活性染料颜色深度的影响

为了实现分散/活性染料对涤/棉纱线一浴一步法染色，首先要考量在常规分散染料染涤纶织物的温度下，活性染料对棉纤维的染色性能。根据1.2.1进行实验，改变染浴pH，研究其对活性染料颜色深度的影响，得到数据如表1所示。由表1可以看出，在130 ℃染色条件下，染浴pH 对活性染料在棉纤维上的颜色深度有着显著影响。其中，活性3GL 大红、活性C-D深红、活性NP黄和活性RGB军蓝均在pH为9时有最大K/S值，而另外的活性R 艳蓝、活性CA 红、活性CA黄是在pH 为10 或11 时颜色深度最佳。但考虑到很多分散染料含有酰胺基、酯基，在碱性条件下容易水解，导致染料变色，所以pH不宜过高[12]。综合考虑，在130 ℃下活性染料染色的pH为9。

表1 pH对活性染料颜色深度的影响

此外，考虑到较高的K/S值也可能是由于沾色引起的，针对上述染料染色后的纱线测试其耐摩擦和耐皂洗色牢度（见表2），发现耐摩擦色牢度均可达到4～5 级。在后续一浴一步法染色过程中选取活性3GL 大红、活性C-D 深红、活性NP 黄和活性RGB 军蓝这4 种染料。

表2 pH=9时活性染料染色后纱线的色牢度

2.1.2 pH对分散染料颜色深度的影响

根据1.2.2进行实验，改变染浴pH，得到相关数据如表3所示。由表3可以看出，各分散染料对涤/棉纱线的颜色深度随pH 的增加有减小的趋势。其中，分散SFi果红、分散XF黄棕以及分散XF蓝的K/S值下降趋势最为显著，说明在130 ℃高温染色条件下，随着染浴pH的提高，染料会发生水解而遭到破坏，从而引起染料色光的变化，上染率也会发生变化。而分散S-5BL红玉、分散M-4GL黄和分散2BLN艳蓝虽然K/S值也有下降趋势，但在pH为9时接近或达到最佳的颜色深度。

表3 pH对分散染料颜色深度影响

针对后3 种分散染料，考察染色后纱线的耐摩擦色牢度及耐皂洗色牢度，结果如表4。由表4 可知，3种分散染料的耐摩擦和耐皂洗色牢度可达到4～5级。因此，接下来的一浴一步法染色工艺中选择分散S-5BL 红玉、分散M-4GL 黄和分散2BLN 艳蓝这3 种染料进行实验。

表4 pH=9时分散染料染色后纱线的色牢度

2.1.3 元明粉质量浓度对分散染料颜色深度的影响

在一浴一步法染色工艺中，元明粉在活性染料上染棉纤维过程中是必不可少的，但同时元明粉会影响分散染料分散体系的稳定性。根据1.2.2进行实验，改变元明粉质量浓度，结果如表5所示。由表5可知，分散S-5BL 红玉、分散M-4GL 黄和分散2BLN 艳蓝在元明粉质量浓度为0～20 g/L 时，相对得色率都能保持在80%以上，说明这3种分散染料有良好的耐电解质性。

表5 元明粉质量浓度对分散染料颜色深度的影响

2.2 一浴一步法与二浴法染色效果比较

采用一浴一步法分别用染料组合染1%(omf)、2%(omf)、3%(omf)3种颜色深度，并将结果与传统二浴法染色工艺进行比较，主要分析纱线用2种工艺方法染色后的色差、K/S值、耐摩擦色牢度以及耐皂洗色牢度。根据1.3.1和1.3.2进行实验，得到相关数据如表6～8。

表6 1%(omf)一浴一步法与二浴法的染色效果比较

表7 2%(omf)一浴一步法与二浴法的染色效果比较

表8 3%(omf)一浴一步法与二浴法的染色效果比较

由表6～8可以看出，除活性NP黄+分散M-4GL黄拼色外，一浴一步法染色后的K/S值普遍比二浴法大。原因可能是相比二浴法，一浴一步法省去了还原清洗过程存在沾色，表现为K/S值比二浴法大。而活性NP 黄+分散M-4GL 黄在3 种情况下的二浴法染色K/S值稍高于一浴一步法，可能原因是活性NP黄染料分子结构较小，在高温下套染棉纤维时，涤纶纤维大分子链段运动加剧，活性NP 黄染料分子容易进入纤维内部，导致了涤纶沾色。

此外，从表中还可以看出，随着染料用量的提高，分散染料和活性染料的沾色也明显增加，耐湿摩擦色牢度、耐皂洗色牢度下降。其中，由于二浴法染色中，棉组分上沾的分散染料可以通过还原清洗洗除，使其耐摩擦色牢度及耐皂洗色牢度比一浴一步法高0.5～1.0 级。综合分析，采用一浴一步法进行染色较二浴法拥有耗时短、用水少、K/S值较大等特点，更符合印染行业低碳环保的要求。

在一浴一步法中，红色组合中的活性3GL 大红+分散S-5BL红玉的色牢度要优于活性C-D深红+分散S-5BL 红玉，所以在实际生产中需注意两者的选择。相对其他组合，黄色组合活性NP 黄+分散M-4GL 黄在3种染料用量下的棉沾色等级较低。蓝色组合活性RGB 军蓝+分散2BLN 艳蓝染色后纱线的各项色牢度都符合要求。