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棉針織物活性染料短流程低溫無鹽染色

2018-05-17青島大學紡織服裝學院 房寬峻 石 振 等

??摘要使用自主開發的活性染料安諾素藍SNE和堿劑色麗牢SF-01對未前處理的棉針織物進低溫無鹽染色,研究了表面活性劑SA用量、色麗牢SF-01用量對染色效果的影響,測定了K/S 值及染料提升力。結果表明,當表面活性劑SA的濃度4g/L,固色堿色麗牢用量為25g/L,染料濃度30g/L時,染色效果最好,染色K/S值為42;染料濃度為20g/L、4g/L表面活性劑SA條件下染,與染料濃度50g/L、未加表面活性劑染色K/S值相當,達到相同染色深度,同時,大大節約了染料的使用量,且降低污水處理難度,節約生產成本。

??? 關鍵詞:棉針織物? 活性染料? 低溫? 無鹽染色? K/S? 提升力

??? 0 前言

??? 棉針織物染色一般采用溢流染色方式。但是,該染色方式所采用的浴比較大,染料、助劑、水以及能源消耗量大,污水處理以及排放等問題突出,染色后織物失重率較高,易產生起毛等現象。著針織物加工量的迅速增長,尋找更加環保、有競爭力的加工方法迫在眉睫。解決上述問題的途徑之一是實現針織物的低溫無鹽染色。長期以來,國內外研究者對棉織物低溫染色進行了大量研究,主要對棉纖維進行陽離子化改性。纖維陽離子化改性能大幅度提高染料利用率,做到無鹽染色,但是,纖維經過陽離子化改性后,活性染料分子對纖維的親和力顯著提高,導致上染速率迅速增加,從而使纖維或織物染花,很難控制產品顏色的均勻性;同時,經過陽離子化改性后,絕大部分染料分子僅上染在纖維表面,導致染色產品的耐日曬色牢度等指標降低,無法滿足要求。因此,纖維陽離子化改性尚難在印染生產中實現工業化應用。

??? 本研究針對棉針織布染色日益增長的需求,通過對棉纖維的結構和成分進行深入研究探索,開發出適合棉針織坯布低溫無鹽染色專用的活性染料與助劑等化學品,實現了針織物的活性染料低溫鹽染色,不僅大幅度降低了廢水的鹽含量,而且顯著降低了染色過程的資源消耗和生產成本,提高了產品質量。

?? ?1 試驗

??? 1.1 試驗材料及儀器

??? 織物:純棉針織坯布[淄博天羅紡織有限公司,14.5tex (40s),l10gm2]。

??? 染化料:活性染料安諾素藍SNE(上海安諾其集團股份有限公司)、色麗牢SF-01助劑、表面活性劑SA(山東黃河三角洲紡織科技研究院有限公司)。

?? ?儀器AO-01型立式二輥軋車(天津華譜合力科技有限公司)、76-1型恒溫水浴鍋(上海昌吉地質儀器有限公司)、SP60積分球式分光光度儀(美國愛色麗公司)。

?? ?1.2 無鹽低溫染色

??? 工藝處方及條件:

??? 活性染料安諾素藍SNE??? ??????l0g/L

??? 固色堿色麗牢SF-01??? ????????20g /L

??? 表面活性劑SA? ???????????????3g/L

??? 帶液率??? ???????????????????100%

??? 溫度? ???????????????????????25

??? 時間??? ?????????????????????10h

??? 工藝流程:

? ??配制染液→兩浸兩軋(帶液率100%105%)→塑料袋密封→恒溫水浴鍋堆置10h (25) 水洗皂洗烘干。

??? 1.3 染色織物色度學指標測定

??? 采用SP60積分球式分光光度儀測試染色織物的表觀顏色深度和色度學指標n測試時先將儀器校準,然后將待測織物折成16層,放在儀器的光圈處測試。每個樣品測量6次取平均值,表觀得色量用庫貝爾卡一蒙克公式計算。

式中:K為吸收系數,S為散射系數,R為反射率。

2 結果與討論

2.1 表面活性劑SA用量對K/S值的影響

1.2工藝,探討不同表面活性劑SA用量對未處理棉針織物染色效果的影響。

??? 可知,隨著非離子表面活性劑SA用量的增加,K/S值逐漸增加。當表面活性劑SA 度低于1.5gL,SA濃度的增加,織物K/S值基本上呈線性增加;當表面活性劑SA的濃度超過3g/L后,經低溫染色后織物的K/S值增加逐漸趨于平緩。

對于低溫染色,織物經過軋車兩浸兩軋后,染料大部分吸附到纖維的表面上。未經過前處理的棉針織,表面含有油蠟、果膠等雜質,吸水性較差,但由于棉纖維為多孔結構,且針織物結構較松弛,浸軋染液時因毛細管效應而使織物攜帶足夠多的染液,堆置過程中,活性染料會慢慢地向纖維內部擴散,并與纖維上的羥基發生反應形成共價鍵。因此,未經過前處理的棉針織物,直接進行低溫染色仍有一定的顏色深度。

??? 在染液中加入表面活性劑,當表面活性劑濃度低于臨界膠束濃度時,表面活性劑相當于一種分散劑,促進染料溶解。同時,表面活性劑能與織物表面的油蠟相互作用,產生增塑效應,減弱分子鏈的相互作用,降低織物和水溶液的表面張力,促進染液在纖維中的擴散;當表面活性劑形成膠束,染料能與表面活性劑形成一種復合結構,減少染料的聚集。另外,膠束的形成有利于水分在纖維內部的保留,這可能是因為表面活性劑的疏水部分與織物的疏水部分充分結合,親水部分朝向水中,從而提高了水分進入纖維內部的能力,因此,隨著表面活性劑濃度提高染色后織物深度不斷提。但是由于染液中的染料分子數目是固定的,纖維內可與染料結合的羥基負離子數量也是一定的,當表面活性劑濃度提高到一定數值后,染色后織物的顏色深度增加逐漸趨于平緩。因此,表面活性劑SA的濃度應大于3g/L,但不能過高。

?? ?2.2 固色堿色麗牢SF-01用量對染色效果的影響

??? 參照1.2工藝,安諾素藍SNE 30gL、35保溫16h,探討不同色麗牢SF-01用量對棉針織坯布染色效果的影響,如表1所示。

SF-01/ (g .L-1)

L*

a*

b*

C*

?/()

15

16.18

-2.67

-12.71

12.99

258.1

20

15.14

-1.94

-11.30

11.46

260.3

?

?

25

14.55

-1.78

-10.89

11.04

260.7

30

14.86

-1.92

-11.27

11.44

260.3

35

14.93

-2.13

-11.61

11.80

259.6

說明染色織物的顏色明顯變深,繼續增加SF-01用量到35gL,f值稍增大,表明織物的顏色稍;同時,a*值先增加后下降,表明染色織物的綠光先減小再增大,SF-01用量為25g/L時綠光最小;b*值先增加后下降,說明染色織物的藍光先減小再增大,SF-01用量為25gL藍光最小;c*值先減小后增加,表明染色織物的顏色飽和度先減小再增大,SF-01用量為25gL飽和度最??;染色織物的色相則先增加,然后略有減小。因此,以SF-01用量25gL為宜。

??? 2.3 表面活性劑SA對安諾素藍SNE提升力的影響

??? 參照1.2工藝,表面活性劑SA 4gL,表面活性劑SA對安諾素藍SNE提升力的影響,測定染色后織物的K/S值。

可知,加入表面活性劑SA與空白樣,染色織物KS值隨染料濃度的增大逐漸上升,但相同濃度的染料染色時,加入4%表面活性劑SA試樣KS值明顯提高。染料濃度為20g/L的染液中加4gL的表面活性劑所得染色深度,與染料濃度為50gL時未加表面活性劑染色織物的顏色深度相近,染料濃度低于30g/L時,K/S值與染料用量幾乎呈線性變化,但當染料濃度達30g /L后,繼續增加染料濃度,染色織物K/S值不再明顯增加。

染液中染料分子都以聚集體的形式存在,加入表面活性劑后,由于表面活性劑與染料分子相互作用,增加染料的溶解度,減少染料的聚集傾向,并減少染料聚集體的尺寸。隨著染料濃度的增加,需要更多的表面活性劑分子幫助染料分子改善聚集狀態。因此,當染料濃度達到30gL后,染液中已經沒有足夠的表面活性劑幫助染料分子改善其聚集狀態,所以繼續增加染料濃度,染色織物的顏色深度不再明顯增加。這說明此時活性染料分子已經與纖維上的羥基反應完全。隨著染料用量的增加,由于染料在溶液中帶負電荷,棉纖維在堿性條件下也帶負電荷。當染料陰離子上染纖維后,纖維表面的負電荷增多,和溶液中的染料斥力增大,使染料繼續上染更為困難。染料濃度高時,染料分子之間的作用力使染料易于聚集而不呈單分子狀態,因而染料濃度增加,織物顏色深度不再明顯增加。

?? ?3 結論

?? 1)當表面活性劑SA的濃度為4gL,固色堿色麗牢用量為25gL,染料濃度30g/L時,對棉針織物的低溫無鹽染色效果最好,染色K/S值可達到42左右。

? ?2)染液中加入4%表面活性劑SA明顯提高KS值,染料濃度為20gL的染液中添加4gL的表面活性劑,所得到的染色深度與染料濃度為50gL時未加表面活性劑染色織物的顏色深度相近,達到相同染色深度,同時大大節約了染料的使用量,且降低污水處理難度,節約生產成本。

?? 3 無鹽低溫冷軋堆法染色降低了染色溫度,染色工藝中不需要元明粉促染,使印染廢水中無機鹽含量降低,降低污水處理難度,具有節能減排的經濟效益,是一種具有廣闊應用前景的綠色制造工藝。

? ??參考文獻:

??? [1] 王春梅,劉軼偉.棉織物的陽離子化改性及其活性染料無鹽染色[J].印染,2011,37(16):5-8.

??? [2] FANG K J,ZHAO H X,CHEN W-C et al.Salt-free Dyeing of cotton fabrics modified with cationic copolymer nanospheres using an acid Dye[J].Fibers and Polymers,2017,18(2):400-406.

[3] ZHANG J F,ZHANG X Q,FANG K J,et al. Effect ofthe water content ofpadded cotton fabrics onreactive dye fixation in the pad-steam process[J].Coloration Technology,2016,132:1-8

[4] CHONG C L,LIAN S Q.Objective method for the assessment of levelness of dyedmaterials[J].Coloration Technology,1992,108(12):528-530

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