改性錦綸/棉織物活性染料染色

孟春麗，曹機良，王柯欽，程獻偉

(河南工程學院材料與化學工程學院，鄭州450007)

錦綸/棉混紡或交織物是廣受消費者喜愛的一種紡織面料，兼有棉織物的手感、吸濕及透氣性好的優點，又具有錦綸織物的回彈性和耐疲勞性好的特點，因此廣泛應用于各類服飾面料和裝飾面料的制造中［1-2］。傳統的錦棉混紡或交織物染色工藝有活性染料/酸性染料二浴2步法，分散染料/活性染料一浴2步法，活性染料一浴法等，而以上方法的活性染料染色過程中都需要加入大量中性電解質如氯化鈉或硫酸鈉起促染作用［3-5］。但中性電解質的加入容易引起染料的聚集，造成染色疵病，同時也加大了印染廢水的處理難度。

針對棉織物活性染色需加入大量電解質的問題，已有很多學者做了相關的研究工作，其中最有效的方法是對棉織物進行改性［6-9］，通過降低染色過程中棉纖維表面的負電性使染料能在中性無鹽條件下被纖維吸附。聚環氧氯丙烷胺化物(PECH-amine)具有良好的熱穩定性，易溶于水，含有叔胺基，含氮量適中，在水中無明顯的正電性，分子量較低，易滲入纖維，留有較多氯甲基反應性基團，在堿性條件下有很好的反應性，可以和纖維素纖維發生共價鍵結合，從而降低纖維素纖維與陰離子染料的電荷斥力，提高織物與染料的親和力，是棉織物胺化改性的一種有效助劑，已經成功用于純棉及滌綸/棉織物的中性無鹽染色［10-11］，而對錦/棉混紡或交織物的改性染色鮮有報道。本試驗探討了活性染料對PECH-amine改性錦綸/棉織物的染色同色性。

1 試驗

1.1 試驗材料

織物:市售純棉機織物(平方米質量100 g/m2)和純錦綸機織物(平方米質量100 g/m2)，染色前用2 g/L Na2CO3和2 g/L平平加O溶液于60℃處理30 min，充分洗滌后晾干備用。

化學品:改性劑PECH-amine(聚環氧氯丙烷胺化物，自制);活性染料:雷馬素紅3BS、活性深藍B-2GLN和活性橙 K-R(市售);皂洗劑 TANATERGE PURA(由拓納化學提供);氫氧化鈉等其他化學品(化學純，市售)。

1.2 纖維改性、染色和測試方法

取1 g錦綸織物和1 g棉織物模擬雙組分織物進行改性和染色。

1.2.1 改性方法

改性劑 x g/L，NaOH y g/L，浴比1︰50。40 ℃入染，以2℃/min升溫至95℃保溫50 min。然后冷水洗后熱水洗再冷水洗，晾干待用。試驗時取1 g錦綸和1 g棉織物同浴改性或染色。

1.2.2 染色方法

活性染料0.4 g/L，三酸緩沖溶液或稱伯瑞坦-羅比森緩沖溶液(Britton-Robinson)，它由醋酸、磷酸、硼酸和氫氧化鈉按不同比例配制而成，調節染液pH值，浴比1︰50，40℃入染，以2℃/min升溫至90℃保溫30 min，然后降溫至60℃，加入10 g/L Na2CO3，保溫30 min，染畢，充分水洗。

皂洗時用皂洗劑TANATERGE PURA 2 g/L，浴比 1︰50，90 ℃處理 15 min。

1.2.3 表面色深K/S值和沾色率的測試

試樣的表面色深K/S值在Color-Eye 7000A測色儀上測定，采用D65光源和10°視角，每個試樣測量4次取平均值。

1.2.4 耐洗色牢度測試

耐洗色牢度按GB/T3921.1—1997《紡織品 色牢度試驗耐洗色牢度:試驗1》測試，摩擦色牢度按GB/T 3920—1997《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》測試。

圖1 改性劑質量濃度對錦綸/棉織物染色K/S值的影響Fig.1 Effects of modified agent mass concentration on K/S value of nylon/cotton fabrics

2 結果與討論

2.1 改性劑質量濃度對錦綸和棉織物改性效果的影響

圖1為NaOH質量濃度10 g/L，pH7染色條件下改性劑質量濃度對改性錦綸/棉織物在K/S值的影響。由圖1可知，隨著改性劑質量濃度的增加，雷馬素紅3BS、活性深藍B-2GLN和活性橙K-R染色棉織物的K/S值逐漸增加，當改性劑質量濃度分別達到6 g/L、4 g/L和6 g/L時，改性棉織物染色的K/S值基本不再增加，此時染色殘液基本澄清，說明此時染料幾乎全部上染;而隨著改性劑質量濃度的增加，改性錦綸織物染色的K/S值幾乎沒有變化，這與染色體系的pH值有很大的關系。這是因為改性劑與棉織物的反應程度大于錦綸織物，故在pH7的染色體系中染料對改性棉織物的親和力遠大于改性錦綸織物，從而導致棉織物的K/S值遠高于錦綸織物。考慮到改性條件和染色條件對棉和錦綸染色K/S值都有十分重要的影響，接下來將從改性時NaOH質量濃度和染色pH值等方面對改性錦綸/棉織物的染色同色性進行探討。

2.2 NaOH質量濃度對改性錦綸和棉織物改性染色效果的影響

為了使改性過程中改性劑在棉織物和錦綸上的分配更加合理，染色過程中染料在棉織物和錦綸上的吸附更加均衡，本試驗探討了NaOH質量濃度對改性錦綸/棉織物染色K/S值的影響，如表1所示。

表1 NaOH質量濃度對改性錦綸/棉織物K/S值的影響Tab.1 Effects of NaOH mass concentration on K/S value of nylon/cotton fabrics

由表1可知，在改性劑質量濃度為6 g/L，染色pH值為3的條件下，改性時NaOH質量濃度對染色織物的K/S值都有較大的影響。當NaOH質量濃度為0時，改性棉織物的K/S值太低，不適合改性;當NaOH質量濃度為4 g/L時，改性棉織物的K/S值較高，但改性織物的同色性很難控制，也不適合改性;這是因為NaOH質量濃度為0 g/L時，棉和錦綸纖維上改性劑含量較少，染色殘液的濃度較高，染料的利用率不高;NaOH質量濃度為2 g/L時，棉和錦綸纖維上改性劑的含量增加，此時棉和錦綸的染色K/S值均增加;但NaOH質量濃度為4 g/L時，棉和錦綸纖維上改性劑的含量進一步增加，染浴中的染料幾乎吸盡，由于棉織物上改性劑更多，染料在棉織物上的吸附量更高，從而導致棉織物K/S值進一步增加，而錦綸織物K/S反而下降。當NaOH質量濃度為2 g/L時，改性棉織物的K/S值也較高，雷馬素紅3BS、活性深藍B-2GLN和活性橙K-R也具有比較接近的K/S值。

2.3 染色pH值對錦綸和棉織物染色效果的影響

圖2 染色pH值對改性錦綸/棉織物K/S值的影響Fig.2 Effects of dyeing pH on K/S value of nylon/cotton fabrics

采用雷馬素紅3BS、活性深藍B-2GLN和活性橙K-R在不同pH值條件下對用2 g/L NaOH和6 g/L改性劑改性錦綸/棉織物后進行染色，結果如圖2所示。由圖2可知，隨著染色pH值的增加，改性錦綸織物的K/S值逐漸降低，改性棉織物的K/S值逐漸增加。這是因為在較低的染色pH值條件下，改性錦綸織物的氨基離解成氨基正離子，錦綸織物的正電性增加，有利于染料的吸附。其中，雷馬素紅3BS在染色pH3左右時均能達到比較接近的K/S值;深藍B-2GLN和活性橙K-R在染色pH值為2時達到比較接近的K/S值。

2.4 染色工藝對錦綸和棉織物染色性能的影響

圖3為染色過程中不加Na2CO3和加Na2CO3工藝對錦綸/棉織物染色K/S值的影響。由圖3可知，與不加堿染色工藝相比，加堿染色工藝染色棉織物的K/S值有所增加，而加堿染色工藝染色錦綸織物的K/S值有所降低。這是因為不加堿染色時，染料主要與錦綸的氨基反應;加堿染色時，染料除了與錦綸的氨基反應，還與棉纖維的羥基反應，即加堿后促進了活性染料與棉織物的反應，尤其有利于活性染料與棉纖維上羥基的親核反應。而加堿后吸附到錦綸織物上而未與之反應的一部分活性染料在堿的作用下從纖維上脫落，導致加堿染色后錦綸織物的K/S值有所下降。

圖3 染色工藝對改性錦綸/棉織物K/S值的影響Fig.3 Effects of dyeing process on K/S value of nylon/cotton fabrics

表2所示為錦綸/棉織物用活性染料采用加Na2CO3和不加Na2CO3染色工藝染色后染色織物耐洗和摩擦色牢度。由表2可知，采用加Na2CO3染色工藝染色錦綸和棉織物的色牢度均有一定程度的提高。

表2 錦綸和棉織物不同染色工藝染色后的各項色牢度指標Tab.2 The color fastness indicators of nylon/cotton fabrics after dyed by different dyeing process

2.5 改性錦綸和棉織物升溫上染速率曲線

圖4為采用6 g/L改性劑，2 g/L NaOH對錦綸和棉織物一浴改性，改性錦綸/棉織物升溫上染速率曲線。由圖4可知，隨著染色時間和染色溫度的增加，染色織物的K/S值逐漸增加。由圖4還可知，雷馬素紅3BS和活性深藍B-2GLN染色棉織物的初染速率高于錦綸，而活性橙K-R染色棉織物的初染速率低于錦綸，且活性橙K-R染色錦綸織物的K/S值在染色初始階段即達到較高值，說明活性橙K-R染色錦綸織物速率十分迅速。故在實際浸染染色時，應嚴格控制染色升溫速度和染液的循環速率，并加入適量的勻染劑，來提高染色的均勻性，另適當延長染色時間可促進染色的透染性。本試驗在染色70 min時加入Na2CO3，由圖4可知，加Na2CO3后棉織物的K/S值有所增加，而錦綸織物的K/S值有所下降，這一現象與圖3一致。

圖4 改性錦綸/棉織物的升溫上染速率曲線Fig.4 The heating up dyeing rate curve of modified nylon/cotton fabrics

3 結論

1)活性染料雷馬素紅3BS、活性深藍B-2GLN和活性橙K-R可用于改性錦綸/棉織物的染色，當改性劑為6 g/L，改性NaOH質量濃度為2 g/L時，在較強的酸性條件下(pH3左右)染色可使染色織物可獲得較為接近的K/S值;

2)采用先在pH2的酸性條件下染色，再在堿性條件下(pH3左右)染色的先酸后堿染色工藝可使染色織物獲得更好的染色牢度;

3)改性后錦綸/棉織物的上染速率較快，實際浸染工藝中應嚴格控制染色工藝，并添加適量勻染劑，保證染色的均勻性。

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