一种无溶剂无醛固色剂的制备和应用

卢丽华，贺娟娟

[亨斯迈纺织染化（中国）有限公司，广东 广州 511447]

固色剂是纺织行业中不可缺少的重要助剂之一[1]。人们在崇尚自然、爱护环境和可持续发展浪潮的推动下，纺织化学品环保和安全性问题也越来越引起人们的关注，自20世纪50年代第一代含醛固色剂问世，对现有固色剂的改进和新无醛固色剂的开发一直是纺织工业的发展方向[2]。

纤维素纤维由于吸湿性和透气性极佳，穿着舒适，深受人们的喜爱。活性染料因其价格低廉、色谱齐全和纤维素以化学键的方式结合等特点[3]，是纤维素织物染色的主要方式，虽然活性染料通过共价键、离子键、氢键等方式与织物结合，相对传统染料，色牢度有所提升，但是后期的处理过程中仍会存在染料的迁移和褪色等问题，危害人体和污染环境[4-5]。因此，活性染料染色完成后，仍需使用固色剂。

近年来，随着环保意识的不断增强和全球各国家对环境的重视，各种环保法规的建设日趋完善[6]。对清洁生产和产品的环保要求越来越高，致使低挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）成为一种趋势。各种溶剂型产品迅速向环保、安全、低毒、低VOC甚至无溶剂产品发展。

本项目结合实际需求，对现有的一种性能优异的无醛固色剂制备工艺进行改进，制备出一种无溶剂的无甲醛固色剂，并研究其对染色纤维素织物色光、色牢度、日晒牢度和耐碱汗牢度的影响。

1 实验部分

1.1 实验材料、试剂和仪器

织物：针织棉（漂白双面），多纤布。

试剂：二乙烯三胺、双氰胺、氯化铵、乙二醇、丙三醇、硫酸钠、碳酸钠（市售）、去离子水，NOVACRON Scarlet LS-2G，LYOPRINT RG、ALBAFLOW CIR（Huntsman）。

仪器：红外线染色机（Mathis labomat），Color-Eye 7000A电脑测色配色（GretagMacbethTM），织物缩水率烘箱[YG（B）741型 温州市大荣纺织仪器有限公司]。

1.2 固色剂的制备

称取15 g溶剂或水到四口烧瓶中，加入一定量的氯化铵固体，搅拌均匀，直至全部溶解，开启氮气保护，升温至90 ℃，然后在40 min内滴加一定量的二乙烯三胺，调节至pH=10左右，再往体系加入双氰胺25 g，升温至140 ℃，保温45 min，停止加热。待温度降至90 ℃，迅速倒入60g 水，用冰醋酸调节溶液至中性，制备得固色剂液体，备用[7]。合成样品名称和对应使用的溶剂如表1所示。

表1 合成样品名称和对应使用的溶剂

1.3 染色工艺

活性染料染色工艺曲线如图1所示。

图1 活性染料染色工艺曲线

1.4 固色工艺

织物：活性染料NOVACRON Scarlet LS-2G染色漂白双面针织棉（大红）。工艺配方如表2所示。

表2 工艺配方

工艺流程：以2 ℃/min 升温至40 ℃，保温20 min（活性染料染色布料），然后取出，脱水1 min，置于60 ℃的恒温烘箱中烘干备用。

1.5 测试方法

1.5.1 色变

样品织物折叠2层，使用GretagMacbethTMColor-Eye 7000A电脑测色配色仪测定其色光，不同位置测两次，计算平均值。颜色变化以未经固色处理的试样为基准，计算其ΔE。

1.5.2 耐水洗色牢度

按ISO 105-C06：2010《纺织品 水色牢度试验 第C06部分：耐家庭和商业洗涤色牢度》A2S部分测定。

1.5.3 耐日晒色牢度

按 ISO 105-B02：2014《纺织品 色牢度试验 第B02部分：耐人造光色牢度：疝弧灯试验：》测定。

1.5.4 耐碱汗色牢度

按ISO 105-E04：2013《纺织品 色牢度试验第E04部分：耐汗渍色牢度》测定。

2 结果与讨论

2.1 对染色棉织物色光的影响

按照“1.4”的固色工艺，改变固色剂的用量，再按“1.5.1”的测试方式进行评估，不同溶剂合成的固色剂和不同固色剂用量对活性染料染色棉织物色牢度的影响，见表3。

表3 不同质量分数的固色剂对棉织物色光的影响

由表3可知，在未固色的情况下，染料色光无变化。色光的变化率随着固色剂用量的增加而增大。其中，无溶剂固色剂Z对染色棉织物的色光影响相对最大，可能是合成过程中残余的胺基相对含溶剂的P和G多，固色过程中，与活性染料的——OH，——NH等活性基团反应，导致色光的变化增大，可是仍然能达到4～5级（0.40≤△E≤1.25）[7-8]，两个质量分数下色变影响都不大，能满足正常生产的要求。

2.2 染色棉织物耐水洗色牢度的影响

按照“1.4”的固色工艺，改变固色剂的用量，再按“1.5.2”的测试方式进行评估，不同固色剂和固色剂质量分数对活性染料染色棉织物耐水洗色牢度的影响，见表4。

表4 不同质量分数的固色剂对棉织物耐水洗色牢度的影响

由表4可知，无溶剂固色Z无论1%或者2% 的用量均能达到溶剂固色剂P和G的耐水洗色牢度等级，4级以上，远高于未固色的染色棉织物，耐水洗色牢度较好，可以满足工厂生产的需要。无溶剂固色剂成功制备。

2.3 耐日晒色牢度

按照“1.4”的固色工艺，改变固色剂的用量，再按“1.5.3”的测试方式进行评估。不同固色剂和固色剂质量分数对活性染料染色棉织物耐日晒色牢度的影响如表5所示。

表5 不同质量分数的固色剂对棉织物耐日晒色牢度的影响

由表5可知，自制无溶剂固色剂Z几乎不影响织物的耐日晒色牢度，对织物的耐日晒色牢度影响非常小，与空白样品相当。含溶剂的固色剂P和G会对染色棉织物的色牢度有影响，其中G对耐日晒色牢度的影响较大，表明溶剂的氧化和残余溶剂的蒸发会导致织物的耐日晒色牢度下降。

2.4 对染色棉织物耐碱汗色牢度

按照“1.4”的固色工艺，改变固色的用量，再按“1.5.4”的测试方式进行评估。不同固色剂和固色剂质量分数对活性染料染色棉织物耐碱汗色牢度的影响如表6所示。

表6 不同质量分数的固色剂对棉织物耐碱汗牢度的影响

由表6可知，染色棉织物经无溶剂固色剂Z或含有溶剂固色剂P/G处理后，耐碱汗色牢度大大提升，满足国标和ISO要求。无溶剂固色剂对活性染料染色棉的耐碱汗色牢度提升能力与含溶剂的固色剂相当，并随用量增加，耐碱汗能力的提升能力增强也再次表明，无溶剂并没有影响固色剂合成反应的正常进行。

3 结语

通过上述应用测试和分析可得，成功制备出低VOC、无溶剂的无醛固色剂，该固色剂对活性染料染色棉织物的色光和耐日晒色牢度影响较小，却能大大提升织物的耐水洗色牢度和耐碱汗色牢度，无论1%或2%的用量，均能达到4级或5级，媲美传统含溶剂工艺的无醛固色剂，符合当今清洁生产和保护环境、可持续发展的要求，具有广阔的市场前景。