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薄型滌綸織物的分散染料連續染色

2019-08-16蘇州大學紡織與服裝工程學院 張德舜 朱亞偉

? 要:采用自制的液體分散藍291對薄型滌綸織物進行連續染色,考察了染色工藝條件和熱水洗工序對織物K/S值、勻染性、耐摩擦色牢度和殘液吸光度的影響。結果表明,當增稠劑PTF-A質量分數為0.18%,增稠劑PTF-S質量分數為0.12%,防泳移劑PD質量分數為0.5%,滲透劑JFC質量分數為0.3%,聚酯聚醚D質量分數為2%,180℃汽蒸4 min時,染色織物能獲得較好的K/S值、勻染性和耐摩擦色牢度。液體分散藍291的連續染色性能明顯優于固體粉狀分散藍3CR,增稠劑相互復配和聚酯聚醚D 能提高織物的得色深度。

關鍵詞:分散染料? 連續染色? 染色牢度? 薄型織物? 滌綸

0? 前言

?? ?分散染料的間歇式高溫染色法是滌綸纖維染加工的常用方法,但需要采用堿性還原清洗劑、性還原清洗劑,或超聲波等方法來去除纖維表面的浮色,提高織物色牢度。低浴比的高溫高壓噴染色機和氣流染色機雖然得到廣泛應用,但仍然存在印染廢水排放量大等問題。滌綸織物的分散染料熱溶染色具有短流程和高效的優勢,無需還原清洗工序,且染色織物具有優良的色牢度。陳娟等人對滌綸長毛絨布進行熱溶染色,為大幅度減少甚至免除還原清洗提供了一種染色方法。但滌綸、熱溶染色需要解決纖維對染料吸附和固著的均勻性問題。這是因為疏水性滌綸與弱水溶性分散染料缺乏良好的吸附性,導致純滌綸織物浸軋均勻性較差,除需要采用均勻軋車外,提高分散染料在纖維表面的均勻分布極為重要。滌綸組織結構也會直接影響纖維吸附染料的量和染料分布的均勻性,因此薄型滌塔夫織物的熱溶染色比滌綸長毛絨布等更為困難,一是因為薄型滌綸更難獲得均勻的浸軋效果,二是因為纖維浸軋帶液率低,很難獲得深色染色。

針對上述問題,本試驗以液體分散染料、增稠劑、防泳移劑和聚酯聚醚等組成的連續微水染色介質,考察染色工藝對染色K/S值、色牢度及殘液吸光度的影響,為滌綸薄型織物分散染料連續染色低廢水排放技術的可行性提供試驗依據。

1 試驗部分

1.1 材料和儀器

??? 織物:210T滌塔夫織物(江蘇蘭干集團有限公司)。

??? 試劑:液體分散藍291(自制,強度150%,染料粒徑0.8-1.1um,由質量分數30%分散藍291濾餅,6%研磨劑SD-20和少量消泡劑,采用氧化鋯研磨裝置研磨制得)、固體粉狀分散藍3GR 100%(藍291,浙江萬豐化工有限公司),增稠劑PTF-A(工業級,蘇州絲綢科學研究所)、增稠劑PTF-S和聚酯聚D2(工業級,固含量40%,蘇州常春藤進出口公司)、防泳移劑PDT業級,上海申致化工有限公司)、滲透劑JFC(工業級,海安縣國力化工有限公司)。

??? 儀器:EL-400型立式軋車(上海朗高紡織設備有限公司)、小型蒸化機(浙江萬豐化T有限公司)、TU-1810型紫外可見光分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)、Ultrascan-XE型電腦測色配色儀(美國Hunter Lab公司)、Model 670型摩擦牢度儀(英國James HHeal有限公司)。

1.2 染色工藝

??? 浸二軋(帶液率70%)→烘干(80)→汽蒸→熱水洗(80℃,3 min,浴比1:20)烘干。

1.3 性能測試

??? (1) 織物表觀顏色深度和染色不勻度

??? 電腦測色配色儀上測定染色織物的K/S值,測試條件為D65光源,10°視角,布樣折疊成4層,測10次,取平均值,計算K/S值平均值的相對偏差,表征織物染色不勻度。

??? (2) 殘液吸光度

??? 在紫外可見光分光光度計上測定滌綸染色織物經熱水洗后的殘液吸光度,波長630nm。

??? (3) 耐摩擦色牢度

??? GB/T 3920-2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》測定。

2 結果與討淪

2.1 合成增稠劑復配質量比對染色性能的影響

?? ?設定液體分散藍291質量分數(以下相同)5%,防泳移劑PD 0.55,聚酯聚醚D2 2%,滲透劑JFC 0.3%,汽蒸溫度180,汽蒸時間4 min,復配增稠0.3 %,考察增稠劑PTF-A和增稠劑PTF-S的質量比,以及熱水洗對織物K/S值、耐摩擦色牢度和熱水洗殘液吸光度的影響,結果見表1。

1 增稠劑質量比對染色性能的影響

m ( PTF-A) :

m ( PTF-S)

未熱水洗

熱水洗

K/S

耐摩擦色牢/級

K/S

耐摩擦色牢度/級

殘液吸

光度

5O

12.01

34

4

11.87

4

4

0.142

41

12.92

4

45

12.64

45

45

0.158

32

13.31

45

4

12.99

45

45

0.180

l1

12.92

4

34

12.52

4

4

0.272

23

13.05

4

4

12.57

4

45

0.215

14

12.60

45

4

11.88

4

4

0.290

05

12.13

4

4

11.72

45

4

0.144

?? ?1可知,當PTF-APTF-S質量比為3:2時,熱水洗和未水洗織物的K/S值最大,增加PTF-APTF-S的量,其K/S值呈下降變化,但下降幅度較低。染色織物熱水洗前后K/S值也有較小幅度的下降,這與復配增稠劑質量比有關。當K/S最大時,經熱水洗后織物K/S值僅下降2.4%。這是因為熱水洗能去除織物表面的少量助劑和染料。PTF-Am(PTF-A)m(PTF-S)1:1外,未水洗織物的干態和濕態耐摩擦色牢度都不低于4級;水洗對提高耐摩擦色牢度是有利的,經熱水洗織物的干態和濕態耐摩擦色牢度都不低于4級。單獨使用PTF-APTF-S,其殘液吸光度較低,當改PTF-APTF-S的質量比,殘液吸光度呈增加趨勢。選擇PTF-APTF-S量比為3:2,即PTF-APTF-S分別為0.18%0.12%時,染色織物K/S值最大,色牢度較好,水洗殘液吸光度較低。

2.2 汽蒸條件對染色性能的影響

2.2.1 汽蒸溫度

設定液體分散藍291 5%,防泳移劑PD 0.5%,增稠劑PTF-A 0.18%,增稠劑PTF-S 0.12%,聚酯聚醚D22%,滲透劑JFC 0.3%,汽蒸時間4min,考察汽蒸溫度以及熱水洗對織物K/S值、耐磨擦色牢度和熱水洗殘液吸光度的影響,結果見表2。

2 汽蒸溫度對染色性能的影響

溫度/℃

未熱水洗

熱水洗

K/S

?

耐摩擦色牢度/級

K/S

?

耐摩擦色牢度/級

殘液吸

光度

160

8.65

d

4

8.55

4

4

0.171

170

10.85

45

4

10.57

4

4

0.166

180

12.62

45

4

11.94

45

45

0.157

190

11.78

4

4

11.83

4

4

0.161

200

11.58

4

34

1l.67

4

4

0.162

由表2可知,當汽蒸溫度為180℃時,熱水洗和未水洗織物的K/S值最大。這可能是因為過低或過高的汽蒸溫度,會導致分散染料低溫發色不足或不利于分散染料的高溫發色,從而導致未固著染料增加,熱水洗殘液吸光度升高。除汽蒸溫度為200℃外,未水洗和熱水洗織物的干態和濕態耐摩擦色牢度都不低于4。選擇汽蒸溫度180℃,其K/S值最大,經熱水洗后K/S值下降5.4%,色牢度較好,水洗殘液吸光度較低。

2.2.2 汽蒸時間

??? 采用上述相同的染液配方,汽蒸溫度180℃,考察汽蒸時間以及熱水洗對織物K值、耐摩擦色牢度和熱水洗殘液吸光度的影響,結果見表3。

3 汽蒸時間對染色性能的影響

時間/min

?

未熱水洗

熱水洗

K/S

耐摩擦色牢度/級

K/S

耐摩擦色牢度/級

殘液吸光度

2

9.91

4

4

9.73

45

4

0.168

4

12.59

45

4

1 1.89

45

45

0.123

6

12.07

4

4

11.55

45

4

0.173

8

11.77

45

4

11.40

4

4

0.172

10

11.91

4

4

11.66

45

4

0.165

?? ??由表3可知,當汽蒸時間為4 min,熱水洗和未水洗織物的K/S值均為最大。這可能是因為汽蒸時間較短會導致分散染料固著不充分,而汽蒸時間較長,則反而不利于分散染料固著,導致未固著染料增加,提高了熱水洗殘液的吸光度。未水洗和熱水洗織物的干態和濕態耐摩擦色牢度都不低于4 ,熱水洗對提高耐摩擦色牢度等級是有利的,高能提高0.5級。選擇汽蒸時間4min,染色織物的K/S值最大,經熱水洗的K/S值下降5.6%,色牢度較好,水洗殘液吸光度較低。

2.3 聚酯聚醚對染色性能的影響

4 聚酯聚醚D2質量分數對染色性能的影響

? 設定液體分散藍291 5%,防泳移劑PD 0.5%,增稠劑PTF-A 0.18%,增稠劑PTF-S 0.12%,滲透劑JFC 0.3%,汽蒸溫度180,汽蒸時間4 min,考察聚酯聚醚D:質量分數以及熱水洗對織K/S值、耐摩擦色牢度和熱水洗殘液吸光度的影響,結果見表4。4 聚蔭聚醚D質量分數對染色性熊的影響

D2? ??質量

分數/%

?

未熱水洗

熱水洗

KIS

耐摩擦色牢度/級

K/S

耐摩擦色牢度/級

液吸光度

0

7.95

34

3

7.59

4

34

0.329

2

14.35

45

13.28

45

45

0.230

4

12.92

4

4

12.36

45

4

0.123

6

11.88

4

34

11.74

4

4

0.135

8

10.97

34

34

10.70

4

4

0.142

由表4可知,與不加D2相比,當D2質量分數為2%時,熱水洗和未水洗織物的K/S值最大,分別增加了80.5%74.9%;繼續增加D2,K/S值下降,水洗殘液吸光度較低。加入低濃度D2利于提高未水洗織物的干態和濕態耐摩擦色牢度,色牢度等級提高程度最高達1級,高濃度D2會降低耐摩擦色牢度;熱水洗能提高色牢度等級達0.5級。選擇D2量分數2%,染色織物的K/S值最大,經熱水洗后下7.5%,色牢度較好,水洗殘液吸光度較低。這是因為聚酯聚醚與聚酯纖維的結構相似,在高溫作用下能與纖維牢固結合,甚至形成共晶,且自身能在纖維表面形成無定形結構的膜,有利于染料吸附和固著,降低了纖維表面未固著的浮色染料量和水洗殘液的吸光度,提高了干態和濕態耐摩擦色牢度。

2.4 防泳移劑PD對染色性能的影響

??? 取液體分散藍291 5%,增稠劑PTF-A 0.18%,增稠劑PTF-S 0.12%,聚酯聚醚D2 2.0%,滲透劑JFC 0.3%,汽蒸溫度180,汽蒸時間4 min,考察防泳移劑PD質量分數以及熱水洗對織物K/S值、耐摩擦色牢度和熱水洗殘液吸光度的影響,結果見表5。

5 防泳移PD質量分數對染色性能的影響

PD質量分數/%

?

未熱水洗

熱水洗

K/S

?

不勻度

耐摩擦色牢度/級

K/S

不勻度

?

耐摩擦色牢度/級

殘液吸光度

?

?

?

O

8.80

0.148

34

3

7.98

0.956

4

4

0.101

0.2

13.54

0.055

4

34

12.40

0.088

45

4

0.133

0.5

12.48

0.102

45

45

12.15

0.055

45

45

0.036

1.0

10.31

0.133

45

4

9.57

0.096

45

4

0.096

2.0

10.47

0.122

4

4

9.58

0.296

45

4

0.190

3.0

9.88

0.126

4

4

9.19

0.200

4

4

0.055

?? ?由表5可知,與不加PD相比,當PD質量分數0.5%時,熱水洗和未水洗織物的K/S值較高,分別增加了52.3%41.8%,水洗殘液吸光度較低,干態和濕態耐摩擦色牢度都達45,降低了染色不勻度;繼續增加PD質量分數,K/S值下降,染色不勻度提高,耐摩擦色牢度降低,水洗殘液吸光度增加。當PD質量分數為0.2%時,雖然K/S值最高,染色不勻度較低,但未水洗織物的濕摩擦色牢度較,僅為34。選擇PD質量分數0.5%,染色織物具有較高色牢度、較低染色不勻度,經熱水洗織物K/S值僅下降2.6%。

2.5 液體分散藍291連續染色的優勢

?? ?采用上述優化的染色1工藝:增稠劑PTF-A 0.18%,增稠劑PTF-S 0.12%,酯聚醚D2 2.0%,防泳移劑PD 0.5%,滲透劑JFC 0.3%,汽蒸溫度180℃,汽蒸時間4 min,考察5%液體分散藍2915%固體分散藍3GR染色性能的差異,結果見表6。

6 液體和固體分散染料對染色性能的影響

分散

染料

?

未熱水洗

熱水洗

K/S

?

不勻度

耐摩擦色牢度/級

K/S

不勻度

耐摩擦色牢度/級

殘液吸光度

液體分散藍291

14.56

0.0593

45

45

?

13.54

?

0.0473

?

45

?

45

?

0.085

?

固體分散藍3CR

7.44

?

0.0833

?

34

?

3

?

7.08

?

0.0878

?

4

?

34

?

0.263

?

由表6可知,采用液體分散藍291的連續染色工藝,染色織物具有較高的得色深度和耐摩擦色牢度,且染色不勻度較低,染色均勻性較好,經熱水洗,K/S值僅下降7.0%,殘液吸光度較低。采用固體分散藍3GR,染色不勻度較高,得色深度較淺,其熱水洗前后的K/S值約為液體分散藍29151.1%52.3%。因固體分散藍3GR中存在大量的分散劑,分散劑與染料的質量比約為4.56:1,而液體分散藍291中助劑與染料的質量比約為0.22:1,因此液體分散藍291的勻染性和染料利用率明顯高于固體分散藍3GR。另外,存在大量分散劑的固體分散藍3GR也會引起增稠劑黏度明顯下降,造成連續軋染時織物對染料吸附性能下降。

??? 固體分散藍3GR經熱水洗后,雖然K/S值僅下4.8%,但殘液吸光度是液體分散藍2913.1倍,熱水洗前后的染色不勻度是液體分散藍2911.40倍和1.86倍,存在較明顯的染色不勻現象,耐摩擦色牢度僅增加0.5級。因此,固體分散藍3GR 不適合連續染色,需要采用還原清洗來去除更多的染料浮色,才能達到優良的色牢度。而經液體分散291染色的織物,僅需要通過熱水洗,就能獲得優良的染色性能,耐摩擦色牢度達4-5級,且水洗殘液的色度較低。

3 結論

? ?(1)自制液體分散藍291適用于滌綸薄型織物連續染色,與固體分散藍3GR相比,染色織物獲得較高K/S值、良好的勻染性和優良的耐摩擦色牢度,且熱水洗后水洗殘液色度較低。

? ?(2)滌綸薄型織物采用液體分散藍291的連續染色工藝條件為:增稠劑PTF-A 0.18%,增稠劑PTF-S 0.12%,防泳移劑PD 0.5%,滲透劑JFC 0.3%,聚酯聚醚D2%,汽蒸溫度180℃,汽蒸時間4 min。染色織物的耐干、濕摩擦色牢度達45級,且熱水洗殘液的吸光度較??;增稠劑復配和聚酯聚醚能提高染色織物的得色深度。

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