厚重涤氨纶织物热熔染色匀染剂制备及应用

2021-05-10阮仕奔曹红梅

印染助剂 2021年4期

阮仕奔，郭锐，杨锋，艾丽，2，曹红梅

（1.武汉纺织大学化学与化工学院，湖北武汉 430200；2.湖北省生物质纤维及生态染整重点实验室，湖北武汉 430200；3.常州纺织服装职业技术学院，江苏常州 213164）

涤氨纶双组分织物因易洗易干、不易起球、柔软舒适、弹性优良被广泛用于紧身衣、运动服、护身带等。与涤纶织物相比，涤氨纶织物染色加工难度较大［1］，例如容易沾色、色泽鲜艳度低、配色困难、色牢度较低、染色加工流程长、成本高、重现性较差等［2-4］；尤其在染黑色和藏青等深浓色时，氨纶纤维沾色较严重，色牢度下降明显［5-6］。低COD 排放的液体分散染料快速发展［7-9］，适合涤纶织物的热熔染色和直接印花，具有比常规分散染料更优异的色牢度和更少的能源消耗。如直接对含黏合剂、液体分散染料和增稠剂的涤纶织物印花，经过烘干、焙烘，无需皂洗或水洗，色牢度可达4～5 级；同样，采用含黏合剂、液体分散染料和防泳移剂的染液染色，涤纶织物经过连续浸轧、烘干和焙烘处理，也可以制备出无需水洗就具有较高色牢度的染色制品。液体分散染料中助剂较少，能够明显减轻染色和印花制品后处理负担，甚至免去还原清洗，是一种节能减排的印染工艺［10-11］。这与液体分散染料和黏合剂性能有关，例如制备无团聚、分散稳定性优良的纳米级分散染料，需要选择柔软型黏合剂［12］。尽管液体分散染料的热熔染色在结构松散、绒布类涤纶织物上有较好的应用，但是关于厚重涤纶或涤氨纶织物连续轧染染色的报道较少。厚重织物的热熔染色容易产生染料泳移、着色不匀等问题，更因轧染时染料渗透性较差而出现白芯。因此，厚重涤纶或涤氨纶织物的连续轧染工艺仍然存在技术瓶颈。本研究围绕低COD 的纳米级液体分散染料在厚重涤氨纶织物热熔染色中容易出现染色不均匀和染不透的问题，采用正交实验考察助剂的影响，并制备匀染剂LD。

1 实验

1.1 材料

织物：涤氨纶针织物［320 g/m2，涤纶（75D）92%，氨纶（40D）8%，无锡市梓鸿纺织有限公司］。

分散染料：液体分散黑MP、液体分散蓝60、液体分散红167、液体分散橙288（苏州凯和铭兴新材料有限公司）。

试剂：耐高温渗透剂KE、高温分散匀染剂MC、环保匀染剂PD、涤纶匀染剂EC、匀染剂ELD-S、增稠剂PTF3、匀染剂MP1（苏州常春藤进出口有限公司），高分子质量分散剂CP72、中分子质量分散剂CP70［巴斯夫（上海）股份有限公司］，匀染剂LD（MP1、CP72、MC 和KE 质量比为1∶2∶1∶1，自制）。

1.2 仪器

YB571-Ⅱ摩擦色牢度仪（温州市大荣纺织仪器有限公司），YM-30 轧染机（莱州元茂仪器有限公司），L-12A-1 耐水洗色牢度仪、MINI-TENTER 定形机（厦门瑞比精密机械有限公司），TU-1901紫外分光光度计（上海棱光技术有限公司），DHG-9140B 烘箱（上海豫明仪器有限公司），Datacolor 400 测配色系统（鸿宝电气股份有限公司）。

1.3 染色

工艺流程：配制染色液→一浸一轧（轧液率为110%）→烘干（温度为80 ℃）→热熔固色（温度为180 ℃，时间为45 s）→成品。

染色液：液体分散染料0.5%～6.0%，匀染剂0%～2%，余量水。

1.4 测试

表观色深（K/S值）和明度（L*值）：用测配色系统（CIE 10°标准观察角，D65光源，含镜面反射）测试，测4次取平均值。按下式计算色差：

式中，L1*为皂洗前织物的明度；L2*为皂洗后织物的明度。

耐皂洗色牢度：按GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》方法A 测试。

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

2 结果与讨论

2.1 助剂对染色性能的影响

由图1 可以看出，皂洗前，与不加助剂相比，加入ELD-S、PD、MC 时K/S值降低，加入其余助剂时K/S值增加，加入EC、PTF3、MP1 时K/S值增加率超过8%；皂洗后，与不加助剂相比，加入CP70、CP72、PTF3、EC和KE 时，K/S值分别增加了8.7%、8.6%、7.3%、6.4%和5.8%，加入其余助剂时K/S值降低，加入MC 和MP1时K/S值下降幅度较小（2.5%和2.3%）。皂洗前后相比，加入KE、CP72、CP70 时K/S值增加，加入其余助剂时K/S值降低，加入MP1时K/S值下降幅度最大（13.4%）。

图1 助剂对皂洗前后K/S 值的影响

皂洗前后织物K/S值的变化有赖于助剂性能。润湿和渗透性好有利于染料向纤维内部扩散和渗透，织物表面浮色染料较少，比未添加助剂得色深。匀染及分散性能好可增大皂洗后织物的K/S值，这与助剂分子结构有关。匀染剂KE 为苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐，在染色温度达到某一临界值时，涤纶纤维迅速增塑膨胀，纤维玻璃化温度降低，纤维内孔隙显著增大，染料迅速上染涤纶。皂洗液中的染料在助剂作用下再次上染纤维。而分散剂CP72、CP70 为聚亚烷基二醇聚合物，为非离子非线性聚合物，皂洗时可溶于水，促进织物表面的浮色染料与纤维均匀结合，皂洗后织物K/S值不降反增。

2.2 正交实验及匀染剂的复配

固定分散黑MP 用量为6%，选择5 只助剂（MP1、KE、MC、PTF3、CP72）进行正交实验，考察这5 只助剂的相互作用以及对染色性能和色牢度的影响，结果如表1所示。

表1 L16（215）正交实验和结果

由表2 可以看出，对L*值影响最大的分别为AE、A、E，其次为BC、CE，其余因子对L*值影响较小。说明MP1 与CP72 同时使用有明显的协同作用，增加织物颜色深度。

表2 L*值和ΔL*值的极差分析

结合图1 可知，MP1 可增加染料对纤维的附着，但结合牢度较差，所以浮色较多；使用CP72 的织物皂洗后K/S值反而增加，二者复配使用可有效增加织物皂洗前后的K/S值。MP1 和CP72 用量都为1.5%时，L*值最低（20.13），单独使用时，增加用量会降低得色深度。MC 与KE、CP72 也有协同作用，MC 可促进染料分散，KE 与CP72 均可促进染料与纤维结合。当KE 和MC 用量都为3.0%或MC 和CP72 用量分别为3.0%、1.5%时，L*值最低（20.45、20.32）。

对ΔL*值影响最大的分别为AC和AE，BC、E和C对ΔL*值影响较小；3.0% MP1 与1.5% MC 或者1.5%CP72 同时使用时，皂洗对L*值影响最大，废水色度变高；同时使用3.0%的KE 和MC，皂洗对L*值影响最小，废水色度最低；单独使用CP72 或MC 时，减少CP72 用量或增加MC 用量，皂洗对L*值影响都较小。因此，MP1、CP72、MC 和KE 按质量比1∶2∶1∶1 复配制成匀染剂LD 用于后续热熔染色研究。

2.3 匀染剂LD 应用

2.3.1 用量优化

由表3 可以看出，在LD 用量较低时，L*值随着用量的增加而减小，用量为1.0%时L*值最小；继续增加LD 的用量，L*值增加。随着LD 用量的增加，a*值先增加后趋于稳定，b*值降低。即LD 能提升织物的红光和蓝光，具有增深效果。

表3 LD 用量对颜色特征值和色牢度的影响

随着LD 用量的增加，耐摩擦色牢度先升高后降低。无助剂时，轧染织物与染液接触时间短，染料仅借助轧辊压力进入纤维内部，难以在短时间内扩散至纤维内部而聚集在纤维表面，造成织物色牢度较差。添加LD 能促进织物溶胀并增加染料吸附，染料更容易扩散和渗透到纤维内部，减少在纤维表面的聚集，白芯问题得到明显的改善，而且能够减少染料迁移，提升色牢度。但是过量则会使大分子助剂附着在纤维表面，对染料起到聚集吸附作用，过多染料在表面吸附会增加浮色，降低色牢度。LD 用量为2%时，黑色织物的色牢度明显提升，耐干、湿摩擦色牢度分别达到4 级和4～5 级，耐皂洗沾色和变色牢度分别达到3～4级和4级。

2.3.2 应用效果

固定LD 的用量为2.0%，染料的用量分别为2%（分散橙288）和3%（分散红167、分散蓝60），3 只液体分散染料对织物表面颜色特征值、横截面颜色特征值和色牢度的影响见表4。

由表4 可以看出，加入LD 对分散红167 和分散蓝60 织物表面K/S值影响较小，但会降低分散橙288的K/S值；同时影响织物色光，如减少织物红光和黄光（分散红167、分散橙288），增加织物蓝光（分散蓝60）。加入LD 能明显增加织物横截面的K/S值，与不加LD 相比分别增加了185.8%、480.5%、326.6%。说明织物染色性能得到明显改善，内部无白芯现象。不加LD 的透染性较差，织物横截面K/S值与表面K/S值的比值分别为48.5%、8.5%、20.3%，加入LD 后分别提高至138.0%、56.4%、90.3%。说明LD 能明显改善织物内部的染色性，提高厚重织物的透染性，防止出现白芯以及内部得色深于表面的现象。

由表5 可以看出，添加LD 后，染料分散红167、分散黑MP 染色织物的横截面得色比无助剂深，这与染料的分子结构和分子质量有关，也可能与LD 加速染料聚集和提高染料利用率有关；当染料分子质量较高时，对聚酯纤维的亲和力较高，染料一旦进入纤维内部就很难再向织物表面迁移［13］，导致纤维内部得色较深。另外，LD 良好的润湿和渗透性能够明显改善液体分散染料热熔染色的透染性，不仅可以提高染色均匀性，不产生白芯，还能够减少织物表面浮色，提升染色牢度。